Выбор между дизельным и бензиновым двигателем становится все более актуальным. Каждый тип имеет уникальные характеристики, влияющие на экономичность, мощность и эксплуатационные качества транспортных средств. В статье рассмотрим отличия между дизельными и бензиновыми двигателями, акцентируя внимание на подходах к воспламенению топлива и их влиянии на производительность и расход. Понимание этих различий поможет читателям сделать осознанный выбор при покупке автомобиля и оценить преимущества и недостатки каждого типа двигателя в зависимости от потребностей.
Отличия в работе двигателей
С механической точки зрения двигатели имеют схожие элементы: цилиндр, поршень, шатун и коленчатый вал. Главное различие — в типе топлива и методе его воспламенения, что определяет дальнейшие технологии.
Характеристики топлива влияют на следующие параметры:
- Мощность двигателя. При равном объеме цилиндров дизельный двигатель имеет меньшую мощность в лошадиных силах, что не сильно сказывается на впечатлении от вождения.
- Крутящий момент. Бензиновый двигатель, несмотря на высокую мощность, не обеспечивает такую же тягу, как дизельный, работающий на тяжелом топливе, что компенсирует недостаток мощности дизеля.
- Экономичность. Дизельный двигатель расходует до 30% меньше топлива, что может быть решающим фактором при выборе автомобиля.
- Экологичность. Современные стандарты Евро 5 и 6 почти уравнивают разные типы двигателей по воздействию на окружающую среду. Однако при сгорании дизельного топлива выделяется меньше токсичных веществ, что делает его выхлоп более «природным».
С точки зрения потребительских качеств, дизель более экономичен и обладает лучшей тягой, в то время как бензиновый двигатель предлагает хорошую динамику разгона и высокую максимальную скорость.
Эксперты отмечают, что принципиальное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в способе воспламенения топливной смеси. В бензиновых двигателях используется искровое зажигание, что позволяет создавать более легкую и однородную смесь. В дизельных же двигателях топливо впрыскивается в сжатый воздух, где оно воспламеняется под воздействием высокой температуры, что обеспечивает более эффективное сгорание. Это приводит к тому, что дизельные двигатели, как правило, имеют более высокий крутящий момент и большую топливную экономичность. Кроме того, дизельные двигатели часто отличаются большей долговечностью, но при этом могут быть более шумными и требовать более сложного обслуживания. Таким образом, выбор между этими типами двигателей зависит от конкретных потребностей и предпочтений водителя.
Рабочий цикл дизельного двигателя
Для примера возьмем четырехтактный мотор (двухтактные системы в современном автомобилестроении не применяются). Турбину не рассматриваем, в качестве системы впрыска солярки возьмем топливный насос высокого давления.
- Впуск – поршень движется вниз. открывается впускной клапан (из может быть два), в камеру сгорания поступает свежий холодный воздух, насыщенный кислородом. После достижения поршнем нижней мертвой точки (НМТ), закрываются все клапана.
- Сжатие – поршень движется вверх, сжимая воздух в герметичной камере сгорания. При сжатии. воздух сильно нагревается, в некоторых случаях до температуры 600°С — 700°С. Когда поршень займет верхнюю мертвую точку (ВМТ), с помощью форсунки происходит дозированное впрыскивание дизельного топлива. Принципиальный вопрос – создание высокого давления.
- Рабочий ход — Солярка вспыхивает от температуры воздуха, и начинается интенсивное горение, практически взрыв. Поршень интенсивно двигается к НМТ. Этим циклом характеризуются показатели работы моторов: коленвал вращается с высоким крутящим моментом, что характерно именно для дизеля.
- Выпуск — разница дизельного и бензинового двигателя на этом цикле работы невелика. Открываются выпускные клапана и происходит очищение камеры сгорания от отработанных газов.
В чем принципиальная разница? Отличаются способы образования топливно-воздушной смеси. У дизеля топливо впрыскивается в цилиндр, уже заполненный воздухом. Бензиновая смесь формируется во впускном коллекторе, после чего подается в камеру сгорания.
Демонстрация работы дизельного двигателя — видео
Система на тяжелом топливе работает просто, точек возникновения неисправности гораздо меньше. Однако стоимость дизельного насоса высокого давления нивелирует преимущества.
рис 2
| Характеристика | Бензиновый двигатель | Дизельный двигатель |
|---|---|---|
| Принцип работы | Смесь топлива и воздуха воспламеняется искрой от свечи зажигания. | Самовоспламенение сжатой смеси топлива и воздуха. |
| Тип топлива | Бензин | Дизельное топливо |
| Степень сжатия | Низкая (8-12:1) | Высокая (14-25:1) |
| КПД | Относительно низкий | Относительно высокий |
| Крутящий момент | Меньший при низких оборотах | Больший при низких оборотах |
| Мощность | Обычно развивает большую мощность на высоких оборотах | Обычно развивает меньшую мощность на высоких оборотах |
| Выбросы | Больше выбросов углеводородов и оксидов азота | Меньше выбросов углеводородов, но больше выбросов сажи и оксидов азота |
| Звук работы | Более тихий | Более шумный |
| Стоимость топлива | Обычно дешевле | Обычно дороже |
| Стоимость обслуживания | Обычно дешевле | Обычно дороже |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов о принципиальных отличиях дизельного и бензинового двигателей:
-
Принцип сжатия: В дизельных двигателях топливо впрыскивается в сжатый воздух, что приводит к его самовоспламенению из-за высокой температуры, создаваемой при сжатии. В бензиновых двигателях, наоборот, топливо смешивается с воздухом и сжимается, а затем воспламеняется искрой от свечи зажигания. Это различие в способе воспламенения приводит к различным характеристикам работы двигателей.
-
Коэффициент сжатия: Дизельные двигатели имеют значительно более высокий коэффициент сжатия (обычно от 14:1 до 25:1), чем бензиновые (от 8:1 до 12:1). Это позволяет дизельным двигателям быть более эффективными и экономичными, но также требует более прочных материалов для конструкции.
-
Эффективность и крутящий момент: Дизельные двигатели, как правило, обладают большим крутящим моментом на низких оборотах, что делает их идеальными для тяжелых транспортных средств и грузовиков. Бензиновые двигатели, в свою очередь, обеспечивают более высокие обороты и мощность, что делает их предпочтительными для легковых автомобилей и спортивных машин.
Принцип работы бензинового мотора
Четырехтактный атмосферный двигатель с традиционной системой впрыска топлива иллюстрирует принцип работы.
- Впуск – смесь топлива и воздуха через открытый клапан попадает в камеру сгорания. Поршень движется к верхней мертвой точке (ЕМТ), создавая разрежение. После заполнения камеры впускной клапан закрывается, и она становится герметичной.
- Сжатие – поршень поднимается, сжимая смесь. При достижении верхней мертвой точки (ВМТ) срабатывает свеча зажигания, и смесь воспламеняется.
- Работа – под давлением сгорающих газов поршень движется к нижней мертвой точке (НМТ), передавая крутящий момент на коленчатый вал. Клапаны остаются закрытыми.
- Выпуск – поршень поднимается, открывается выпускной клапан, и отработанные газы выбрасываются, освобождая пространство для новой смеси.
Основной принцип работы – воспламенение топливной смеси в замкнутом объеме. Однако различия между дизельным топливом и бензином приводят к различной термодинамике.
Температура сгорания бензина выше, что приводит к большему выделению энергии, но она распределяется более равномерно. Это снижает крутящий момент, но увеличивает мощность в лошадиных силах.
Эксплуатационные отличия
Обслуживание дизельного и бензинового двигателей отличается как по стоимости, так и по времени проведения ТО. Бензиновые моторы ремонтировать дешевле, хотя ломаются они не реже, чем дизельные.
Для моторов, работающих на солярке, требуются более качественные комплектующие и расходные материалы. Система питания более капризна, и чувствительна к качеству топлива. Чаще производится и замена масла, это также удорожает регламентные работы.
Однако экономия топлива в процессе эксплуатации нивелирует затраты. Основной недостаток дизеля – шумность и резковатый звук. Это не всем нравится.
Бензиновые моторы более понятны и просты в обслуживании, хотя современные экологические системы делают ремонт и обслуживание все более дорогим. Ресурс ДВС на легком топливе ниже.
Это связано не с нагрузками (они на бензиновом моторе не такие высокие), а с запасом прочности деталей. Для дизельного мотора аппаратная часть более прочная, поскольку вибрации и нагрузки выше. В результате владелец получает так называемую избыточную прочность, и мотор «ходит» без поломок дольше.
Сравнение процесса работы дизельного двигателя и бензинового — демонстрационное видео
Заключение
Изучив данные нашего материала, вы сможете осознанно выбрать силовую установку для автомобиля. Универсального решения нет: улучшая одну технологию, производитель часто теряет в другой.
Экологические аспекты и выбросы
Дизельные двигатели работают на принципе самовоспламенения топлива, что происходит при высоком давлении и температуре в камере сгорания. Это приводит к более полному сгоранию дизельного топлива, что, в свою очередь, снижает уровень углеводородов и угарного газа в выбросах. Однако, несмотря на это, дизельные двигатели выделяют более высокие уровни оксидов азота (NOx) и частиц (PM), что является серьезной экологической проблемой.
Бензиновые двигатели, напротив, используют искровое зажигание, что может привести к менее полному сгоранию топлива. В результате бензиновые двигатели, как правило, выделяют больше углеводородов и угарного газа, но меньше оксидов азота и частиц по сравнению с дизельными. Это делает бензиновые двигатели более приемлемыми с точки зрения выбросов в условиях городского загрязнения, где высокие уровни NOx могут быть особенно вредными для здоровья.
Современные технологии, такие как каталитические нейтрализаторы и системы рециркуляции отработавших газов (EGR), помогают снизить выбросы как у бензиновых, так и у дизельных двигателей. Однако дизельные двигатели требуют более сложных систем очистки, таких как фильтры твердых частиц и системы селективной каталитической редукции (SCR), чтобы соответствовать строгим экологическим стандартам.
С точки зрения углеродного следа, дизельные двигатели, как правило, более эффективны и имеют меньший расход топлива, что может привести к меньшему количеству выбросов CO2 на километр пробега. Однако, учитывая более высокие уровни NOx и частиц, дизельные автомобили могут оказаться менее экологически чистыми в условиях городского использования.
Таким образом, выбор между дизельным и бензиновым двигателем должен учитывать не только экономические аспекты, но и экологические последствия, связанные с выбросами и их воздействием на окружающую среду и здоровье человека.
Вопрос-ответ
В чем основные отличия дизельного двигателя от бензинового?
У дизельных моторов отсутствует присущая бензиновым аналогам система зажигания, включающая прерыватели, распределители, коммутаторы, импульсные датчики и т. д. Для дизелей роль такой системы выполняет ТНВД, регулирующий угол впрыска топлива, а также система его предварительного подогрева для запуска в холодную погоду.
В чем разница между бензиновыми и дизельными двигателями Википедия?
Большинство бензиновых двигателей используют искровое зажигание, в отличие от дизельных двигателей, которые работают на дизельном топливе и обычно используют воспламенение от сжатия. Еще одно ключевое отличие от дизельных двигателей заключается в том, что бензиновые двигатели обычно имеют более низкую степень сжатия.
Чего нет в дизельном двигателе?
Принцип работы дизельного двигателя основан на свойствах солярки и в корне отличается от бензиновых ДВС. Во-первых, в моторе, работающем на дизеле, нет традиционных свечей зажигания. Во-вторых, используется топливный насос высокого давления. Как работает?
Почему у дизельного двигателя больше крутящий момент?
Дизели принципиально отличаются по конструкции от бензиновых двигателей. У них выше КПД за счёт более высоких энергоёмкости дизтоплива и степени сжатия. А значит, больше энергии от сгоревшего топлива выполняет полезную работу, то есть уходит на создание крутящего момента.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите основные принципы работы обоих типов двигателей. Понимание того, как происходит сжатие и воспламенение топлива в дизельных и бензиновых двигателях, поможет вам лучше осознать их отличия и преимущества.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на экономические аспекты. Дизельные двигатели, как правило, более экономичны и имеют больший крутящий момент, что делает их идеальными для грузовых автомобилей и длительных поездок. Однако бензиновые двигатели могут быть более подходящими для городских условий и легковых автомобилей.
СОВЕТ №3
Не забывайте о влиянии на окружающую среду. Дизельные двигатели, хотя и более эффективны, могут выделять больше оксидов азота и частиц, что негативно сказывается на экологии. Рассмотрите экологические нормы и выбросы при выборе типа двигателя.
СОВЕТ №4
Проведите тест-драйв обоих типов автомобилей. Личный опыт вождения поможет вам понять, какой двигатель лучше соответствует вашим потребностям и стилю вождения, а также даст представление о комфорте и динамике работы каждого из них.
