Турбокомпаундные двигатели: что это такое и для какой работы их создают

Спецификация с обозначением D13TC, или MP8HE, или «Energy Recovery Technology», говорит об одном конкретном факте: в потоке выхлопных газов стоит вторая турбина, и она там не для наддува. Её задача — вернуть на коленчатый вал энергию, которая иначе ушла бы через выхлопную трубу. Стартовый релиз Volvo для пакета I-Save, который объединяет турбокомпаундный D13TC с другими топливосберегающими технологиями, увязывает ценность пакета с тем, сколько проезжает грузовик: «Чем дольше они находятся в пути, тем больше они потенциально могут сэкономить».

Что на самом деле делает вторая турбина

Турбокомпрессор на этих двигателях, по формулировке Volvo, — тот, что «используется для управления впускным воздухом двигателя». Турбокомпаундирование добавляет ещё одну турбину для другой задачи. По описанию Volvo своего североамериканского D13TC, простое турбинное колесо стоит «ниже по потоку от собственно турбокомпрессора» и «соединено через систему понижающих шестерён с коленчатым валом двигателя»; в релизе Volvo UK для FH сказано, что рекуперированная энергия выхлопа приводит маховик. Mack утверждает, что её Energy Recovery Technology улавливает тепло, «которое иначе было бы потеряно», преобразует выхлопные газы «в механическую энергию» и передаёт её «обратно на коленчатый вал в виде крутящего момента».

Причина, по которой там вообще есть что забирать, — в собственной эффективности дизельного двигателя. «Как правило, из каждого галлона сожжённого дизельного топлива до колёс фактически доходит лишь около 42 процентов энергии», — сказал менеджер по продуктовому маркетингу Volvo Джон Мур в интервью североамериканскому клиентскому журналу Volvo. «Остальное теряется в виде тепла». В 2018 году, как сообщил Transport Topics, он рассказал изданию Equipment & Maintenance Update, что этот узел повысит эффективный тепловой КПД североамериканского D13TC с 43% до 48% за счёт улавливания энергии, которая иначе терялась бы в выхлопной трубе или в системе охлаждения.

На Volvo FH и Renault Trucks T это проявляется в крутящем моменте, а не в заявленной мощности

Наша собственная карточка Volvo FH, составленная по двигателям, которые Volvo UK всё ещё указывала в сентябре 2026 года, даёт для стандартного D13 диапазон 309–397 кВт при 2 100–2 600 Н·м, а для турбокомпаундного D13 I-Save — 309–368 кВт при 2 400–2 800 Н·м. Турбокомпаундный двигатель имеет более низкий потолок по мощности и более высокий — по крутящему моменту. В собственных материалах Volvo к запуску разница указана как до 300 Н·м дополнительно.

Карточка Renault Trucks T, составленная по брошюре Renault Trucks от мая 2023 года, показывает ту же картину у второго производителя: DE13 TC предлагается на 330 и 360 кВт — тех же двух ступенях, что есть и у обычного DE13, — но при 2 500 и 2 700 Н·м против 2 200 и 2 400, и совсем не предлагается на ступени 390 кВт, так что турбокомпаундное семейство снова останавливается ниже по мощности и выше по моменту.

Эта картина не является правилом турбокомпаундирования вообще. О своём североамериканском D13TC Volvo в релизе 2017 года пишет, что «дополнительные 50 л. с. подаются напрямую на коленчатый вал», а североамериканский журнал Volvo утверждает, что итоговый эффект — «добавление дополнительного крутящего момента и мощности на коленчатый вал», но при этом «в отличие от турбокомпаундирования прошлых лет, Volvo решила не использовать эту технологию для увеличения мощности». «Я могу либо добавить это к своей максимальной мощности и выдать больше мощности, либо снизить количество топлива, подаваемого в двигатель при той же отдаче. Мы выбираем второе», — сказал журналу главный инженер по силовым установкам Volvo Джон Бартел. В европейском релизе Volvo результат описан как «требуется меньше разгона и топлива для поддержания постоянной скорости в шоссейном потоке», а Mack утверждает, что её система «позволяет двигателю работать на 1 000–1 100 об/мин, экономя топливо без потери производительности». В сочетании с понижающей трансмиссией (downspeeding), добавляет журнал Volvo, турбокомпаундирование позволяет коробке передач «дольше оставаться на высшей передаче на холмистом рельефе» — с выигрышем в топливе, который оценивается «примерно в 3 процента».

Опубликованные цифры и с чем их сравнивают

Volvo Trucks утверждает, что Volvo FH с пакетом I-Save «может снизить затраты на топливо до 7% на дальних перевозках» (в версии Volvo UK — «могла бы»), при сравнении с D13 Euro VI Step D без пакета Long Haul Fuel Package, и представляет это как «суммарный эффект от всех этих продуктов и услуг»: D13TC плюс новые задние мосты, обновлённый I-See, программное обеспечение I-Shift для дальних перевозок, I-Cruise с I-Roll, отключение двигателя на холостом ходу и рулевой насос с переменной производительностью. Два варианта её релиза от 7 марта 2019 года расходятся в том, для кого предназначен этот пакет: в глобальном релизе Volvo сказано, что I-Save был рассчитан в первую очередь на операторов дальних перевозок, обычно проезжающих более 120 000 км в год, а в версии Volvo UK названа цифра 160 000 км, и D13TC назван идеальным для клиентов дальних перевозок, «обычно превышающих 160 000 км в год». Обе версии в сноске указывают, что фактический расход топлива «будет меняться» (в версии Volvo UK — «может меняться») в зависимости от многих факторов, таких как использование круиз-контроля, спецификация автомобиля, нагрузка, рельеф местности, опыт водителя и погода.

Североамериканская цифра Volvo устроена иначе. Её релиз от июля 2017 года о новом VNL даёт «до 6,5 процента улучшения топливной эффективности только за счёт двигателя» по сравнению с предыдущими двигателями GHG14 D13, и до 7,5% в целом, когда аэродинамика нового VNL добавляет ещё 1 процент. Transport Topics сообщил в июле 2018 года, что турбокомпаундер Mack в сочетании с такими элементами, как аэродинамические улучшения пакета HE+, позволяет моделям Mack Anthem повышать топливную эффективность до 9,5%.

Читайте эти цифры внимательно. Европейские 7% и 9,5% у Mack — это цифры для всего пакета. 6,5% — единственная здесь цифра, которую производитель даёт только за двигатель, и она измерена относительно предыдущего собственного двигателя Volvo.

Для какой работы он создан

Volvo называет FH с I-Save «созданным специально для требовательных дальних перевозок», а в её релизе 2017 года для Северной Америки сказано, что D13TC был «разработан для клиентов с дальними перевозками на стабильной скорости». В 2018 году Volvo сообщила Transport Topics, что наибольший эффект от турбокомпаундирования проявляется на дальних перевозках с понижающей трансмиссией (downspeeding), а Джек Леглер, технический директор Technology & Maintenance Council Американских автотранспортных ассоциаций (American Trucking Associations), заявил, что это может быть особенно эффективно для автопарков, использующих downspeeding. Текущая североамериканская страница Volvo о D13TC добавляет, что автопарки, работающие с переменной нагрузкой, «включая цистерны, навалочные грузы и бортовые перевозки», «могут получить выгоду».

Прежде чем ставить галочку в этой опции, сопоставьте условия эксплуатации вашего парка с теми условиями, к которым Volvo привязала свой процент: годовой пробег, под который рассчитан пакет, и факторы из сноски — использование круиз-контроля, нагрузку и рельеф местности.

DD15 компании Detroit и Navistar: другой путь

У DD15 компании Detroit турбокомпаундирование было до вступления в силу норм по парниковым газам 2014 года. По словам Брайана Дэниелса из Detroit, которого в 2018 году процитировал Transport Topics, обновление этого двигателя в 2014 году отказалось от него в пользу асимметричного турбокомпрессора Detroit (Detroit Asymmetric Turbocharger), который он описал как упрощённую, более эффективную и более долговечную конструкцию, на 70 фунтов легче; та же статья сообщала, что Detroit по-прежнему использует турбокомпаундирование на своём самом крупном двигателе, DD16. На текущей странице DD15 у Detroit указан турбокомпрессор простой геометрии на шарикоподшипниках, а сам двигатель заявлен как «до 3% экономичнее по топливу, чем предыдущая модель». Турбокомпаундирование там вообще не упоминается.

Navistar сообщил тому же изданию, что не планирует добавлять турбокомпаундер к своим грузовикам International. Джим Нахтман, директор по маркетингу тяжёлого сегмента продукции компании, заявил, что «если добавить автомобилю много сложных узлов, растёт и вероятность того, что что-то откажет», что, по словам автопарков, день простоя обходится Navistar в $1 000–1 500 в зависимости от парка, плюс стоимость самого ремонта, и что «если вы экономите немного топлива, но получаете дополнительный простой, в целом это невыгодно для итоговых показателей клиента». Это контраргумент, и исходит он от людей, которые продают грузовики себе на жизнь. Navistar заявил, что вместо этого продолжит совершенствовать сам турбокомпрессор, а также использует малофрикционный комплект поршневых колец, малофрикционные покрытия юбки поршня, более медленный водяной насос, шестилопастный вентилятор, который, по их словам, высвобождает 31 л. с., и прогнозирующий круиз-контроль, эффект которого они оценивают в 1–2%.

Ответ Volvo на вопрос о надёжности, на её североамериканской странице D13TC, состоит в том, что турбокомпрессор фиксированной геометрии двигателя «рассчитан на ресурс B50 двигателя в 1,2 миллиона миль без необходимости в дополнительном обслуживании»; в её релизе 2017 года Мур говорит, что турбокомпаундная система «не добавляет двигателю никакого дополнительного планового обслуживания».

Зачем это вообще нужно

Сама идея не нова: собственный журнал Volvo отмечает, что турбокомпаундирование «использовалось на мощных авиационных двигателях во время Второй мировой войны». Свои сегодняшние причины для этого называют сами производители. В европейском релизе Volvo пакет I-Save связывается с тем, что грузовики проезжают всё большие расстояния, а цены на дизельное топливо растут; в Северной Америке, как сообщил Transport Topics, D13TC был представлен как часть силовой установки Volvo, соответствующей стандартам по парниковым газам 2017 года.

Цели ЕС по CO2 для новых тяжёлых транспортных средств

Регламент (ЕС) 2019/1242 с внесёнными изменениями устанавливает для парка новых тяжёлых автотранспортных средств Союза, кроме транспортных средств специального назначения и внедорожных, целевые показатели снижения CO2 «по сравнению со средними выбросами CO2 за отчётный период 2019 года»: 15% для отчётных периодов с 2025 по 2029 год для подгрупп транспортных средств 4-UD, 4-RD, 4-LH, 5-RD, 5-LH, 9-RD, 9-LH, 10-RD и 10-LH; 45% для периода 2030–2034 годов (за исключением vocational vehicles); 65% для 2035–2039 годов; и 90% начиная с 2040 года. Приложение I к регламенту (пункт 3.2) применяет 2019 год как базовый отчётный период только к этим девяти подгруппам; подгруппы 1, 2, 3, 11, 12 и 16 сравниваются с 2021 годом, а все остальные — с 2025 годом. Европейская комиссия описывает это как снижение «по всем транспортным средствам, произведённым компанией», при этом выбросы CO2 и расход топлива моделируются в инструменте VECTO «на основе данных о соответствующих компонентах транспортного средства».

Что спрашивать при покупке

Уточните, является ли конкретный грузовик турбокомпаундным вариантом. У Volvo это отражено в самом обозначении двигателя — в релизе о запуске 2019 года указано «D13TC (Turbo Compound)», а Volvo UK для FH указывает его как D13 I-Save; у Mack это MP8HE с Energy Recovery Technology.

У подержанного тягача спросите, на какой работе он использовался, и сопоставьте это с той дальнемагистральной эксплуатацией, для которой, по словам производителей, он создан.