При проведении испытаний во время помещения двух автомобилей Peugeot 408 в климатическую камеру – одной модели с атмосферным бензиновым двигателем объемом 1.6 литра, а другой – с турбодизелем аналогичного рабочего объема – я был убежден, что знаю верный ответ.
Для успешного запуска двигателя внутреннего сгорания необходимо устойчивое воспламенение топливовоздушной смеси в камере сгорания.
В бензиновом двигателе, оснащенном системой распределенного впрыска топлива, как, например, в автомобиле Peugeot, топливовоздушная смесь подготавливается до попадания в цилиндры и, следовательно, является однородной. Для воспламенения этой смеси искрой от свечи требуется определенное соотношение паров бензина и воздуха, находящееся в довольно узком диапазоне. Кроме того, испаряемость топлива должна соответствовать минимально допустимому уровню; иначе бензин может начать конденсироваться на холодных стенках впускного коллектора, что приведет к его попаданию на свечи во время такта впуска.
В дизельном двигателе воспламенение топлива происходит благодаря взаимодействию с горячим воздухом. В связи с этим для обеспечения эффективного запуска дизельного двигателя при определенных оборотах, достаточных для нагрева воздуха на этапе сжатия, ключевыми становятся еще два аспекта. Прежде всего – температура воздуха во впускном коллекторе: чем она ниже, тем меньше температура в цилиндре к концу такта сжатия. Во-вторых – вязкость используемого топлива: чем оно менее густое, тем шире будет зона распыления и качественнее воспламенение. Для бензинового двигателя же решающее значение имеют мощность искрообразования и правильное соотношение паров бензина с воздухом.
В дизельном двигателе процесс отличается: на такте впуска в цилиндр поступает исключительно воздух, без примешивания топлива. Дизельное топливо подается непосредственно в камеру сгорания уже к завершению такта сжатия. Таким образом, формирование смеси происходит прямо внутри цилиндра и получается неоднородная смесь. Воспламенение начинается по периметру распыленной струи топлива, то есть там, где локально формируется «правильная» топливно-воздушная смесь, способная к воспламенению. В этом отношении дизельный двигатель обладает преимуществом: его пусковые характеристики в меньшей степени зависят от испаряемости топлива и качества приготовления топливной смеси.
Тем не менее, все мы знакомы с ситуацией, когда запуск дизельного двигателя в сильные морозы сопряжен с большим риском по сравнению с бензиновым двигателем. В чем причина этого явления?
Дизельные двигатели особенно чувствительны к частоте вращения коленчатого вала при запуске в условиях низких температур. Если аккумулятор разряжен и стартер с трудом проворачивает коленвал из-за загустевшего масла, дизельный двигатель, работающий по принципу воспламенения от сжатия, может не запуститься. Медленное сжатие воздуха приводит к частичному прохождению его через зазоры между цилиндром и поршневыми кольцами, что снижает давление в конце такта сжатия до уровня, недостаточного для воспламенения. В такой ситуации бензиновый двигатель имеет больше шансов на успешный запуск.
А что показали наши холодные пуски?
Данный эксперимент не является для нас новым. Примерно четыре года назад (АР №1, 2010) мы уже проводили сравнение пусковых характеристик двух транспортных средств – бензиновой Газели и дизельного Ducato в этой же лаборатории. Однако тогда даже начальный этап оказался непреодолимым: при температуре минус 25 градусов ни один из автомобилей не смог запуститься (согласно нашим правилам, предусмотрены три попытки запуска продолжительностью по 15 секунд). При этом в бензобак Газели был заправлен зимний бензин, предназначенный для регионов с умеренным климатом, а Ducato – арктическое дизтопливо.
Используемое топливо соответствует предыдущим испытаниям. Перед проведением эксперимента его характеристики были проверены в аккредитованной лаборатории. Предельная температура фильтруемости дизельного топлива составляет минус 60°C, что указывает на его пригодность для использования в арктических условиях. Давление насыщенных паров бензина (для Peugeot 408 использовался АИ-95, а Газель была заправлена АИ-92) составило 74 кПа, что соответствует норме (65-95 кПа) для зимнего бензина четвертого класса испаряемости по ГОСТ 51105-97. Однако текущие технические регламенты допускают большую свободу в этом отношении: данный бензин можно классифицировать как зимний (50-100 кПа) или летний (45-80 кПа).
Peugeot 408 — автомобиль, который сейчас проходит ускоренные ресурсные испытания, поэтому перед экспериментом в него установили новые свечи зажигания. В картерах обоих автомобилей находится свежее масло Total Quartz Ineo First 0W-30, рекомендованное компанией Peugeot для эксплуатации при температурах ниже минус 30°C. При этом дизельный автомобиль обладает более емкой батареей (70 А·ч против 60 А·ч у бензинового) и более мощным стартером (1,4 кВт по сравнению с 0,9).
Время, необходимое для оттаивания заднего стекла, в основном определяется мощностью его электрообогрева. У бензиного и дизельного седанов этот показатель одинаков – Peugeot 408 эффективно прогревает заднее стекло так же, как, например, Hyundai Solaris. У дизельного Peugeot (фото 1) процесс оттаивания лобового стекла происходит быстрее, что объясняется тем, что автоматика климат-контроля при температуре минус 25 градусов отдала приоритет обогреву этого элемента, направив на него тепло от электронагревателя мощностью киловатт. В бензиновом седане, где установлен отопитель с ручным управлением, настройки были зафиксированы: направление воздушных потоков – на стекло и в ноги; скорость вращения вентилятора – третья. За 20 минут лобовое стекло бензинового Peugeot (фото 2) очистилось от льда лишь на четверть – по результатам наших испытаний в климатической камере хуже справилась с этой задачей только Лада Гранта, которая прогрела на лобовом стекле всего два небольших участка. На дизельном Peugeot (изображение 1) лобовое стекло очищается от обледенения эффективнее, что обусловлено работой автоматической системы климат-контроля. При температуре минус 25 градусов она отдала предпочтение обогреву стекла, направив на него тепло от электронагревателя мощностью один киловатт. В бензиновом седане с ручной системой отопления настройки оставались неизменными: воздушные потоки направлены на стекло и в область ног, скорость вентилятора установлена на третью ступень. За двадцать минут лобовое стекло бензинового Peugeot (фото 2) освободилось от льда лишь на четверть; по результатам предыдущих тестов, проводимых в климатической камере, хуже показала себя только Лада Гранта, на которой с лобового стекла удалось удалить всего два небольших участка наледи. Время оттаивания заднего стекла напрямую зависит от мощности его электрического обогревателя. У бензиновой и дизельной версий седана этот показатель одинаков – Peugeot 408 демонстрирует эффективность, сопоставимую с Hyundai Solaris. На дизельном Peugeot (изображение 1) лобовое стекло очищается от обледенения эффективнее, что обусловлено работой автоматической системы климат-контроля. При температуре минус 25 градусов она отдала предпочтение обогреву стекла, направив на него тепло от электронагревателя мощностью один киловатт. В бензиновом седане с ручной системой отопления настройки оставались неизменными: воздушные потоки направлены на стекло и в область ног, скорость вентилятора установлена на третью ступень. За двадцать минут лобовое стекло бензинового Peugeot (фото 2) освободилось от льда лишь на четверть; по результатам предыдущих тестов, проводимых в климатической камере, хуже показала себя только Лада Гранта, на которой с лобового стекла удалось удалить всего два небольших участка наледи. 1 / 3Оба автомобиля без проблем запустились при температуре минус 25 градусов – первый этап испытаний был пройден легко. Однако вновь подтвердилось характерная особенность дизельных двигателей: они работают «вхолостую». После двух минут прогрева на холостых оборотах и последующей двадцатиминутной работы на оборотах, составляющих половину частоты вращения коленвала, соответствующей максимальной мощности, температура моторного масла в дизеле оказалась на 28 градусов Цельсия ниже, чем у бензинового двигателя, а температура охлаждающей жидкости – на все 35 градусов! При этом стоит отметить, что дизельный Peugeot оснащен электронагревателем воздуха мощностью один киловатт и автоматической системой управления отопителем, в то время как бензиновая версия имела более простую систему обогрева; несмотря на это, в салоне дизельной машины было ощутимо холоднее: на шесть градусов ниже в области ног водителя и на восемь – на заднем сиденье.
