Пламя без искры в моторе

Какой двигатель легче заводится в мороз, бензиновый или дизельный? Когда мы загоняли в климатическую камеру два Peugeot 408, один с бензиновым атмосферником 1.6, а второй с турбодизелем того же рабочего объема, я тоже был уверен, что знаю правильный ответ.

Что нужно для успешного запуска двигателя внутреннего сгорания? Ответ очевиден: устойчивое воспламенение топливовоздушной смеси в камере сгорания.
В бензиновом двигателе с распределенным впрыском топлива, как на нашем Peugeot, топливовоздушная смесь готовится еще до того, как попадет в цилинд­ры, и потому является гомогенной, то есть однородной. Искра от свечи воспламенит ее при условии, что пары бензина и воздух будут находиться в определенном соотношении, причем в довольно узком диапазоне. Кроме того, испаряемость топлива не должна быть ниже допустимого уровня, иначе бензин начнет конденсироваться на холодных стенках впускного коллектора — и если его там будет слишком много, он попросту зальет свечи на такте впуска.
С дизелем картина иная. В цилиндр на такте впуска поступает не топливовоздушная смесь, а только воздух. Само же дизельное топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, причем уже в конце такта сжатия. То есть смесь готовится прямо в цилиндре — и потому она гетерогенная, то есть разнородная. Воспламенение начинается по границам факела распыла топлива, то есть там, где локально образовался «правильный» сос­тав смеси, способный к воспламенению. И в этом смысле у дизеля есть преимущество: пусковые качества в гораздо меньшей степени зависят и от испаряемости топлива, и от качества приготовления топ­ливовоздушной смеси.
Но все мы, из личного опыта или понаслышке, знаем, что в лютую стужу риск не запустить дизельный мотор гораздо выше, чем в случае с бензиновым двигателем. Почему?
В первую очередь потому, что при низких температурах дизельному мотору особенно важна «пусковая» частота вращения коленвала. Если аккумулятор подсел на морозе и стартер еле-еле вращает коленвал в загустевшем масле, то у дизеля, то есть двигателя с воспламенением от сжатия, шансов на запуск нет. Воздух в цилиндрах сжимается медленно, часть его успевает просочиться через зазоры между цилиндром и поршневыми кольцами, поэтому давление в конце такта сжатия будет недостаточным, чтобы достичь необходимой для воспламенения температуры. У бензинового мотора в такой ситуации шансы и впрямь выше.
А что показали наши холодные пуски?
Подобный эксперимент мы проводим не впервые. Почти четыре года назад (АР №1, 2010) мы в этой же лаборатории сравнили пусковые качества двух фургонов — бензиновой Газели и дизельного Ducato. Тогда не был преодолен даже начальный барьер — на 25-градусном морозе ни один из фургончиков не завелся (по нашим правилам допускается три попытки пуска по 15 секунд каждая). Хотя в бак Газели был залит зимний бензин для умеренного климата, а Ducato был и вовсе заправлен арктическим дизтопливом.
На этот раз топливо такое же. Как водится, перед экспериментом мы проверили его в аккредитованной лаборатории. Предельная температура фильтруемости дизельного топлива минус 60°С — это настоящая арктическая солярка! А давление насыщенных паров, определяющее испаряемость бензина (в случае с Peugeot 408 это АИ-95, а Газель была заправлена АИ-92), оказалось равным 74 кПа, что укладывается в норму (65—95 кПа) для зимнего бензина с четвертым классом испаряемости по старому ГОСТу 51105-97. Увы, нынешний технический регламент допускает куда больший плюрализм: наш бензин можно с равным успехом назвать как зимним (50—100 кПа), так и летним (45—80 кПа).
Бензиновый Peugeot 408 — тот самый автомобиль, который сейчас завершает марафон наших ускоренный ресурсных испытаний, поэтому перед экспериментом мы поставили новые свечи. В картерах обоих автомобилей — свежее масло Total Quartz Ineo First 0W-30, рекомендованное Peugeot для температур ниже минус 30°С. Но у дизельной машины и емкость батареи повыше (70, а не 60 А·ч), и стартер помощнее (1,4 кВт против 0,9).
Первый рубеж в 25 градусов мороза оба автомобиля взяли играючи: двигатели запустились моментально. А попутно вновь подтвердилось, что дизель — мотор «холодный». После двухминутного прогрева на холостых оборотах и последующей 20-минутной работы на оборотах, равных половине частоты вращения коленвала, соответствующей максимальной мощности, температура масла в дизеле была на 28°С ниже, чем в бензиновом моторе, а температура охлаждающей жидкости — на все 35°С! Даже несмотря на то что дизельный Peugeot оснащен киловаттным электронагревателем воздуха и автоматическим управлением отопителя (бензиновый собрат был с простенькой «печкой»), в салоне дизельной машины было гораздо холоднее: на шесть градусов меньше на уровне ног водителя и на восемь — на заднем ряду.
Следующий рубеж — 30 градусов мороза. Бодрое урчание из-под капота дизельной машины раздалось спустя три секунды работы стартера! А вот бензиновый мотор при первой попытке завелся было, да через секунду заглох. Во время второй попытки стартер подержали включенным до тех пор, пока двигатель не вышел на холостые обороты. Однако лимит в 15 секунд превышен не был — зачет.
Но очередной барьер, минус 33°С, бензиновому двигателю не покорился. Стартер работал бодренько даже во внезачетных четвертой и пятой попытках, когда я попробовал подыграть мотору педалью газа. Единичные вспышки в цилиндрах были, результата — нет. Проблема, видимо, в калибровках систем впрыска и зажигания. Fiat Albea, к примеру, у нас заводился в 33-градусный мороз, причем на бензине с худшей испаряемостью (давление насыщенных паров было на 2,2 кПа ниже).
А дизель? Четыре секунды на прогрев свечей накаливания, пять секунд бодрой работы стартера и… Запустился, через полминуты заглох, но пустить его вновь со второй попытки уже не составило труда.
Фантастика? Ничего сверхъестественного. Если дизтопливо прокачивается сквозь фильтр тонкой очистки (а арктичес­кое топливо прокачивается!), если стартер и аккумулятор обеспечивают номинальные пусковые обороты, то помешать дизелю завестись может только плохая распыляемость густеющей в мороз солярки и слишком низкая температура воздуха во впускном коллекторе, в нашем случае — в климатической камере. И мы знаем ее значение: при минус 36°С дизельный мотор не завелся. К слову, по ходу наших «холодных» тестов однажды этот рубеж был взят. Рекордсменом, хотя и с оговоркой, стала Шеви Нива, хотя попытка была внезачетной — мы поставили под капот теплый аккумулятор. А дизельный Peugeot хоть и подавал признаки жизни в виде одиночных вспышек, но мотор так и не заработал. Не помогло ни тройное прокаливание свечей, ни образцовая работа стартера, который лихо крутил коленвал в течение двух первых 15-секундных попыток, но на третьей попытке стал скисать.
Вязкость топлива возросла, оно распылялось хуже, да и температура сжатого воздуха в камере сгорания, видимо, была уже недостаточной для устойчивого воспламенения. Попробовать подогреть воздух во впускном коллекторе, как это делают опытные водители грузовиков? Но тогда можно было бы пошаманить и с бензиновым двигателем: впрысни мы в коллектор немного эфира — и он бы, скорее всего, тоже ожил.
Пока же напрашивается такой вывод. Будучи исправным, даже без предпускового подогревателя, современный дизельный двигатель с аккумуляторным впрыском в мороз заводится не хуже бензинового мотора с распределенным впрыском. Конечно, при использовании правильного топлива. А с предпусковым подогревателем — и подавно.
В Новом Уренгое, где подогревателями оснащены едва ли не все машины, дизельные автобусы и грузовики работают наравне с бензиновыми. Меньше стали бояться дизеля и частники. Например, в Ямало-Ненецком и Ханты-Мансийском автономных округах Toyota Land Cruiser 200 с равным успехом продается как в бензиновом, так и в дизельном исполнении.
А вот владельцы дизельных машин, живущие в средней полосе России, в некотором смысле находятся даже в худшем положении. С отменой в 2008 году ГОСТов и заменой их на технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» исчезло обязательное требование о переходе в определенные сроки на зимние сорта топлива. Владельцы заправок и нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) теперь сами вольны определять, когда начинать продажу зимнего дизтоплива. А поскольку его себестоимость для НПЗ и, как следствие, оптовая цена заметно выше, чем у летнего, то навар будет меньше, даже несмотря на то что на октябрь—декабрь традиционно приходится скачок розничных цен на дизтопливо. И если в Москве и Санкт-Петербурге сильная конкуренция все-таки способствует более-менее своевременному переходу на дизтопливо по сезону, то во многих регионах тянут до последнего. Хватануть летней солярки можно и в декабре!
Парафины, образующиеся в замерза­ю­щем летнем дизтопливе, могут забить топ­ливный фильтр уже при пяти градусах мороза! Если вам продали «переходное» дизтопливо, то неприятный момент может быть отложен до минус 15—20°С. При таких температурах владельцы бензиновых машин еще не задумываются о возможных проблемах с пуском двигателя.
А продающиеся в магазинах и на АЗС депрессорные присадки, даже самые эффективные, способны понизить предельную температуру фильтруемости в лучшем случае на пять-шесть градусов. Поэтому на случай сильных морозов главная рекомендация для владельцев дизельных машин такова: перед заправкой загляните в паспорт качества предлагаемого топлива, найдите в нем предельную температуру фильтруемости и действуйте «по погоде». Качественное зимнее дизтопливо в России есть, по крайней мере в Москве и области. Например, во время нашей проверки, проведенной в 2008 году, на АЗС Shell мы купили солярку с предельной температурой фильтруемости минус 34°С, а на ВР — минус 35°С. На таком дизтопливе российский Peugeot 408 1.6 HDi, имеющий электроподогрев топливного фильтра, точно бы завелся в 33-градусный мороз.
Купить арктическую солярку в Москве, под Псковом или в Рязани на обычных АЗС нельзя. Ее, как и спортивный бензин с октановым числом более ста, продают в бочках специализированные фирмы. Но если вы захотите приобрести пару бочек «на всякий случай», помните, что из-за обилия легких фракций цетановое число у арктического дизтоплива значительно ниже, обычно 44—45 вместо 47—48 у зимних сортов и 51 и выше — у летнего дизтоплива. Из-за этого меняется характер процесса сгорания, нагрузки на цилиндро-поршневую группу возрастают. Так что современный дизель, рассчитаный на цетановое число не ниже 51, будет работать жестче, шумнее и станет более прожорливым.
И, конечно, помимо правильного топлива для надежного зимнего пуска нужны хороший аккумулятор и масло пожиже. Впрочем, эти правила справедливы для любого типа двигателя внутреннего сгорания — с воспламенением хоть от искры, хоть от сжатия.

В дизельном двигателе топливо воспламеняется от контакта с горячим воздухом. Поэтому при должных пусковых оборотах, обеспечивающих достаточный нагрев воздуха на такте сжатия, для дизеля остаются наиболее важными еще два фактора. Во-первых, температура воздуха во впускном коллекторе: чем она ниже, тем, соответственно, ниже температура в цилиндре в конце такта сжатия. Во-вторых, вязкость топлива — чем оно жиже, тем шире будет факел распыла и тем лучше его воспламенение. Для бензинового же мотора важны мощность искры и верное соотношение паров бензина и воздуха.


У дизельного Peugeot лобовое стекло оттаивает лучше, но это благодаря тому, что автоматика климат-контроля при 25-градусном морозе отдала приоритет именно обогреву стекла, направив на него и тепло от киловаттного электронагревателя.
А в бензиновом седане, оснащенном «печкой» с ручным управлением, настройки были зафиксированы: распределение воздушных потоков — на стекло и в ноги; скорость вентилятора — третья. За 20 минут лобовое стекло бензинового Peugeot очистилось ото льда лишь на четверть — в истории наших испытаний в климатической камере хуже выступила только Лада Гранта, отогревшая на лобовом стекле лишь два маленьких пятнышка.

Скорость оттаивания заднего стекла зависит в основном от мощности его электрообогрева. У бензинового и дизельного седанов она одинакова — Peugeot 408 отогревает заднее стекло столь же эффективно, как, например, Hyundai Solaris. Менять акумулятор на Peugeot 408, да еще в лютую стужу — врагу не пожелаешь. Сначала надо осторожно снять хрупкий на морозе пластмассовый кожух, а на бензиновой машине — еще и глушитель шума впуска. А затем привлечь помощника, чтобы он отводил кронштейн с проводами, мешающий извлечению батареи

Динамику прогрева салонов мы оцениваем при 25-градусном морозе. Две термопары измеряют температуру в области ног и головы водителя, еще пара датчиков — в области ног и головы заднего пассажира. Отопитель мы включаем после двухминутного прогрева на холостом ходу, одновременно с раскруткой коленвала до 50% оборотов максимальной мощности (1800 об/мин для дизеля и 3000 об/мин для бензинового двигателя). Показания датчиков ежеминутно считываются в течение двадцати минут.
Дизель, как и предполагалось, менее щедр на тепло. Несмотря на наличие киловаттного электронагревателя и гибкое автоматическое управление отопителем, салон дизельной машины прогрелся гораздо хуже: во всех четырех контрольных точках температура к концу зачетной двадцатиминутки была на 5—8°С ниже, чем у бензиновой машины.