Будущее дизеля находится на шаткой почве

Дизельное топливо — это топливо, имеющее неоднозначную историю, с разным уровнем потребления потребителями во всем мире. В мире транспорта дизельные двигатели обеспечивают лучшую экономию топлива и крутящий момент, чем сопоставимые бензиновые двигатели. Дизельный двигатель, особенно популярный в Европе, завоевал прочную потребительскую базу как среди небольших пригородных автомобилей, так и среди тяжелых транспортных средств, таких как грузовики и автобусы.

Несмотря на это, ситуация меняется, и для среднестатистического автомобилиста дни дизеля могут быть сочтены. Почему это так и каковы потенциальные альтернативы, претендующие на корону дизеля?

Дизельное топливо – это углеводородное топливо, имеющее ряд преимуществ перед бензином. Отсутствие летучести делает его пригодным для использования в режиме воспламенения от сжатия, а дизельные двигатели могут работать с обедненной смесью топлива и воздуха. Он также имеет более высокую объемную плотность энергии, чем бензин, а благодаря низкой испаряемости дизельные двигатели могут работать при значительно более высоких степенях сжатия без риска детонации. Эти преимущества позволяют дизельным двигателям развивать значительно больший крутящий момент, чем бензиновые двигатели аналогичного размера, а также обеспечить экономию топлива более чем на 15%.

К сожалению, дизель также имеет немало недостатков. Дизельные двигатели, как правило, имеют плохое соотношение мощности к весу, поскольку их высокая степень сжатия и крутящий момент требуют более тяжелых материалов в их конструкции. Однако главной проблемой дизельного двигателя являются его выбросы. Несмотря на более высокую топливную экономичность, выбросы углекислого газа у дизельного двигателя часто намного хуже, чем у сопоставимого бензинового двигателя. Кроме того, их сжигание на обедненной смеси приводит к образованию высоких уровней оксидов азота (NOx), которые оказывают серьезное негативное воздействие на окружающую среду. Существует также проблема загрязнения твердыми частицами, которое является причиной респираторных заболеваний у людей. Дизельные автомобили занимают значительно худшие позиции по всем этим показателям, чем бензиновые. Это начало вызывать головную боль в переносном смысле для отрасли и буквальную головную боль для общественности.

У дизелей дела шли прекрасно, и в начале 2000-х годов они пережили ренессанс, когда автопроизводители рекламировали преимущества своих новейших технологий в области экономии топлива. В принципе, проблему NOx можно решить с помощью избирательного каталитического восстановления, но это приводит к увеличению затрат для производителей и снижению производительности, когда водитель нажимает на педаль газа.

Трещины внезапно появились, когда исследователи обнаружили тот факт, что многие автомобили Volkswagen Auto Group грубо нарушали нормы выбросов. Среди других уловок было обнаружено, что автомобили используют разные топливно-воздушные смеси и занижают дозировку катализатора очистки NOx за пределами условий испытаний, обеспечивая большую мощность за счет резкого увеличения выбросов. Внезапно сотни тысяч дизельных автомобилей стали подлежать отзыву и выкупу. В отозванные автомобили были внесены изменения в программное обеспечение управления двигателем, что позволило снизить выбросы за счет экономии и производительности. Почти в одночасье покупатели узнали, что дизельное топливо не является той экологической панацеей, которой его считали. Дизели внезапно оказались грязными и загрязняющими окружающую среду транспортными средствами, оказавшимися в центре крупного международного скандала.

Несмотря на то, что спустя годы автомобильная промышленность все еще сталкивается с последствиями, имидж дизельного топлива остается испорченным. Города выстраиваются в очередь, чтобы запретить дизельным автомобилям появляться на улицах, в то время как Германия предлагает денежные стимулы, чтобы побудить владельцев транспортных средств с высоким уровнем загрязнения окружающей среды отказаться от них.

Попытки сделать дизельные двигатели чище имели побочные эффекты. Стремясь соответствовать постоянно ужесточающимся стандартам выбросов, автопроизводители внедрили новые технологии, подобные внедрению каталитических нейтрализаторов в бензиновые двигатели. Многие автомобили теперь оснащены сажевым фильтром (DPF), чтобы уменьшить выбросы твердых частиц. Они устанавливаются на выхлопную систему и улавливают твердые частицы, образующиеся в процессе сгорания. Со временем эти фильтры начинают засоряться сажей, увеличивая противодавление в выхлопной системе и снижая производительность двигателя. В этом случае фильтр необходимо регенерировать, при этом температура выхлопных газов повышается, чтобы сжечь сажу. Этого можно достичь пассивно во время высокоскоростного движения по шоссе, поскольку выхлопные газы нагреваются, но многим автомобилям, которые ездят в городских условиях с остановками и стартами, приходится прибегать к другим методам. Это называется активной регенерацией, когда в выхлопные газы впрыскивается дополнительное количество дизельного топлива или двигатель работает на высоких оборотах в неподвижном состоянии в течение определенного периода времени.