Дизельные двигатели уже давно славятся своей эффективностью и долговечностью. Они являются опорой для любого энтузиаста, стремящегося к надежной работе, приводя в действие все: от легковых автомобилей до тяжелой техники. Однако есть некоторые вещи, которые вы, возможно, не знаете о дизельных двигателях — например, как их эксплуатационные характеристики и эффективность зависят от аспектов, которые часто остаются незамеченными некоторыми владельцами транспортных средств, таких как наличие турбонагнетателя.
С момента запуска первого турбокомпрессора в 1905 году до первого серийного производства Oldsmobile Jetfire V8 с турбонаддувом в 1962 году технология турбонаддува изменила работу двигателей на шоссе и в полевых условиях. Эта технология использует энергию выхлопных газов и имеет преимущества, варьирующиеся от увеличения мощности до снижения расхода топлива. Но даже без турбокомпрессоров безнаддувные дизельные двигатели по-прежнему обеспечивают хорошую тяговую мощность, что делает их идеальными для перевозки грузов и буксировки. Сегодня многие автомобили оснащены дизельными двигателями без наддува и с турбонаддувом. Но что на самом деле отличает этих двоих? И имеют ли эти различия значение для обычных водителей?
Что такое безнаддувные дизельные двигатели?
В отличие от бензиновых двигателей, в которых для воспламенения топливно-воздушной смеси используются свечи зажигания, в дизельных двигателях используется воспламенение от сжатия. Этот процесс включает сжатие воздуха внутри цилиндра до очень высокой температуры, в результате чего выделяется тепло для воспламенения впрыскиваемого топлива.
Высокие степени сжатия в дизельных двигателях позволяют им достичь большего термического КПД. Это означает, что они могут извлечь больше энергии из того же количества топлива по сравнению с бензиновыми двигателями. Именно компрессия делает дизельные двигатели особенно популярными в тех случаях, когда экономия топлива и крутящий момент имеют решающее значение, например, в грузовиках, автобусах и промышленном оборудовании.
Дизельные двигатели имеют более простую конструкцию с меньшим количеством компонентов. Они работают без использования свечи зажигания, что снижает потребность в техническом обслуживании. Однако они часто работают на более низких оборотах, что дает им больший крутящий момент. Они также тяжелые из-за усиленных компонентов, которые помогают выдерживать высокие степени сжатия.
Что такое турбодизельные двигатели?
Турбодизельные двигатели используют те же принципы, что и дизельные двигатели без наддува, и дополняют их технологией турбонаддува, которая повышает мощность и эффективность без увеличения размера двигателя. Турбокомпрессор использует энергию выхлопных газов для приведения в движение турбины. Эта турбина вращает компрессор, который нагнетает больше воздуха в камеру сгорания. Этот увеличенный поток воздуха позволяет эффективно сгорать большему количеству топлива, что приводит к увеличению выходной мощности. В дизельных двигателях турбокомпрессор дополняет высокую степень сжатия, что обеспечивает низкий крутящий момент.
Турбодизельные двигатели обладают высокими тяговыми характеристиками. Одним из лучших турбодизельных двигателей, обеспечивающих хорошую тяговую мощность, является 6,7-литровый двигатель Cummins мощностью 420 л.с., который при правильном оснащении дает Ram 2500 буксировочную способность почти 20 000 фунтов. Другой вариант — двигатель Ford Powerstroke объемом 6,7 л, предлагаемый в моделях Ford F-250, F-350 и F-450. Помимо увеличенного крутящего момента, турбодизельные двигатели производят меньше выбросов на милю по сравнению с бензиновыми двигателями.
Основные различия между дизельными и турбодизельными двигателями
Различие между дизельными и турбодизельными двигателями заключается, прежде всего, в их конструкции, производительности и эффективности. Стандартные дизельные двигатели используют естественный воздухозаборник, что ограничивает выходную мощность. Таким образом, для производства большей мощности этим двигателям часто требуется больший рабочий объем. С другой стороны, турбодизельные двигатели могут производить больше мощности без увеличения размеров благодаря турбонагнетателю. Он нагнетает больше воздуха в камеру сгорания, что повышает мощность, позволяя топливу сгорать более эффективно.
Хотя дизельные двигатели, как известно, эффективны, безнаддувные версии могут не оптимизировать расход топлива, поскольку они не используют энергию выхлопных газов. Турбокомпрессоры повышают эффективность использования топлива за счет повторного использования энергии выхлопных газов. Это позволяет им проезжать больше миль на галлон по сравнению с их аналогами без турбонаддува. Кроме того, хотя стандартные дизельные двигатели обеспечивают постоянный крутящий момент, им не хватает динамического ускорения, которое часто требуется в сценариях с высокой производительностью. Однако турбодизельные версии могут развивать более высокий крутящий момент при более низких оборотах, что делает их идеальными для буксировки.
Эффективность и воздействие на окружающую среду
Благодаря своей способности повторно использовать потраченную впустую энергию выхлопных газов турбодизельные двигатели обеспечивают лучшую экономию топлива. Однако вместе с эффективностью возникает проблема соблюдения норм выбросов. Одна из причин, по которой турбокомпрессоры получили широкое распространение среди производителей, заключается в том, что они делают двигатели меньше и эффективнее. Автопроизводители, такие как BMW и Mercedes-Benz, перешли на турбокомпрессоры во всех своих модельных рядах, оставив безнаддувные варианты без турбонаддува позади.
Поскольку дизельные двигатели работают при повышенных температурах, они выделяют более высокие уровни оксида азота (NOx). Турбокомпрессоры позволяют производителям использовать двигатели меньшего размера, соответствующие этим законам о выбросах. В результате в наши дни осталось не так много дизельных двигателей без наддува.
Стремление к более чистым выбросам столкнулось с некоторыми проблемами. Одним из печально известных событий в истории дизелей является скандал с выбросами Volkswagen, также известный как «Дизельгейт». В 2015 году бренд был пойман на использовании «устройств для уничтожения», которые манипулировали выбросами NOx во время испытаний, только для того, чтобы выбросы в 40 раз превышали установленный законом предел на дороге. Последствия изменили отрасль, приведя к изменениям в мощности, эффективности и, в центре всего этого, в турбокомпрессоре.
