Бензиновый и дизельный двигатель – Чем дизельный двигатель отличается от бензинового — showtamtam.ru

Содержание

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового

Споры между приверженцами дизельных и бензиновых двигателей не утихают уже очень долго. Но нельзя отдать предпочтение тому или иному устройству – у каждого есть свои преимущества и, конечно же, присущие ДВС недостатки, а оптимальный выбор будет зависеть от конкретных условий эксплуатации и личных предпочтений владельца. В настоящее время многие производители автомобилей снабжают одни и те же модели как бензиновым, так и дизельным двигателем, чтобы был выбор для приверженцев обеих разновидностей агрегатов.

Основные отличия дизельного и бензинового двигателей

Принцип работы. Чтобы понять, чем дизельный двигатель отличается от бензинового, в первую очередь, необходимо разобраться в принципах их работы.

Бензиновый двигатель. Во впускном коллекторе формируется смесь воздуха и топлива, после чего он подается в камеру сгорания. В самом конце такта сжатия происходит окончательное смешивание топливовоздушной смеси и последующее ее равномерное распределение по всему объему цилиндра. В результате сжатия смесь нагревается примерно до 500 °С, после чего происходит ее воспламенение с помощью свечи.
Дизельный двигатель. Образование топливовоздушной смеси в дизельной установке происходит значительно быстрее. В цилиндре дизельного ДВС сжимается только воздух, который нагревается при этом до 900°С. Топливо подается в камеру отдельно. Мелкие капли солярки быстро испаряются и смешиваются с воздухом. Благодаря более высокой температуре, такая смесь самовоспламеняется и не нуждается в дополнительной искре.

Мощность и экономичность. Исторически сложилось мнение, что использование дизельного топлива намного экономичнее, чем бензина. Сейчас это верно лишь отчасти, так как стоимость дизельного топлива практически стала равна стоимости бензина.

Тем не менее, благодаря более эффективному сгоранию рабочей смеси, расход топлива в дизельном двигателе примерно на 15-20% ниже. Такое показание достигается за счет того, что степень сжатия топливовоздушной смеси в дизельной установке почти в 2 раза выше.

Бензиновые двигатели, в свою очередь, обладают большей производительностью. Например, Mercedes-Benz W124 E 200 D в дизельной версии имеет всего 75 л.с., в то время как его бензиновый оппонент может похвастаться почти в два раза превосходящей мощностью, которая составляет 136 л.с.

Однако следует заметить, что сравнительно небольшая мощность дизельных устройств с лихвой компенсируется ровной тягой на любых оборотах, что не под силу бензиновым двигателям.

Экологичность. Из-за высокой экологичности, автомобили с установленными в них дизельными двигателями пользуются повышенным спросом в США, а также и в странах Европы. Выхлопные газы дизельных установок выделяют в воздух гораздо меньше оксида углерода и других агрессивных соединений, вызывающих кислотные дожди и прочие экологические проблемы.

Основные преимущества и недостатки бензинового и дизельного двигателей:

Использование дизельных двигателей имеет ряд преимуществ:

более высокий КПД, и, как следствие, повышенная экономичность;

цена на топливо несколько ниже;
высокая долговечность;
экологичность;
в качестве смазочного материала выступает сама солярка;
благодаря отсутствию системы зажигания, двигателю не страшно попадание воды;

В то же время у дизельных установок есть и свои недостатки:

большая масса двигателя;
топливная система крайне чувствительна к некачественному топливу;
техническое обслуживание необходимо проводить чаще;
для запуска требуется аккумулятор большей емкости;
плохая устойчивость к морозам;
повышенный шум и вибрации;
сложность и дороговизна технического обслуживания;
не выносит повышенных оборотов и скоростей.

Как и дизельные, бензиновые двигатели имеют свои плюсы:

морозоустойчивость;
относительная дешевизна и простота технического обслуживания;
высокая мощность;
низкий уровень шума;
не требователен к качеству топлива;
легко переносит работу на очень высоких оборотах.

К недостаткам бензиновых устройств относятся:

повышенный расход топлива;
более быстрый износ;
хорошее тяговое усилие только на определенных оборотах.

Чем отличается бензиновый двигатель от дизельного

Бензин против Дизеля: в чем разница?

На самом базовом уровне современные двигатели внутреннего сгорания работают по принципу четырех простых шагов: всасывание, сжатие, воспламенение и выхлоп. Этот цикл повторяется снова и снова, когда двигатель находится в рабочем состоянии. Таким образом, создается крутящий момент, который и передается на трансмиссию, а затем на колеса. Причем эти шаги работы двигателя не зависят от типа используемого мотора, будь то дизельный или бензиновый двигатель. Но в этих двух моторах есть различия в том, как они выполняют эти циклы работы.

Различия в работе бензиновых и дизельных двигателей

Для бензиновых двигателей этап впуска обычно заключается во всасывании воздуха и топлива в камеру сгорания. Если сравнивать работу с дизельным мотором, то в этот рабочий момент дизельный агрегат только всасывает воздух без топлива. Далее происходит сжатие воздуха в камере сгорания.

Зажигание контролируется в каждом типе двигателей по-разному. Бензиновые моторы используют свечи зажигания, которые с помощью электрической искры воспламеняют топливную смесь (кислород + бензин) в камере сгорания, тем самым запуская двигатель. В результате воспламенения топлива образуется энергия, которая начинает двигать поршни в моторе.

Что касаемо дизельного двигателя, то в отличие от бензинового силового агрегата воспламенение дизельного топлива в камере сгорания происходит от силы сжатия. То есть, происходит самовоспламенение топливной смеси. Происходит все очень просто.

Как мы уже сказали, сначала в камеру сгорания дизельного мотора подается только воздух, который сжимается по ходу движения поршня. В результате сильного сжатия кислород в камере сгорания сильно нагревается. В этот момент и подается дизельное топливо, которое самовоспламеняется от горячего кислорода в камере сгорания, запуская мотор.

Смотрите также: Почему двигатели V4 редко встречаются в автомобилях?

Таким образом, момент воспламенения топлива в дизельных моторах контролируют топливные форсунки, тогда как в бензиновых моторах, это регулируют свечи зажигания.

Стоит отметить, что, как правило, оба типа двигателей используют одинаковую систему выпуска, чтобы выпустить из камеры сгорания скопившиеся газы в результате воспламенения топлива. Это регулируется клапанами путем их открытия / закрытия, которые когда это необходимо и выпускают отработанные газы, направляя их в выхлопную систему автомобиля.

Какой двигатель эффективней: Дизель или бензин?

Дизельные двигатели продолжают совершенствоваться в экологическом плане, постепенно, доказывая, что уровень вредных веществ в выхлопе может быть почти таким же, как в бензиновых автомобилях. Но пока что все равно бензиновые двигатели считаются более экологичными. Но есть в дизельных двигателях неоспоримое преимущество, которое заключается в том, что они, по сравнению с бензиновыми, намного экономичнее.

Действительно, в большинстве случаев дизельные двигатели значительно превосходят бензиновые по топливной эффективности.

Это объясняется особенностью температуры самовоспламенения дизельного топлива в камере сгорания. Температура самовоспламенения — это температура, при которой соотношение в смеси кислорода-топлива будет приводить к самовоспламенению топливной смеси.

В бензиновых моторах наоборот важно, чтобы температура в соотношении бензин-кислород в камере сгорания не приводила к самовоспламенению бензина во время сжатия, поскольку это может привести к воспламенению топлива до подачи свечами зажигания искры. Это может привести к повреждению двигателя.

Чтобы этого не происходило, бензиновые моторы имеют довольно низкие коэффициенты сжатия (такт сжатия, когда определенное количество кислорода и бензина попадают в камеру сгорания). Это необходимо чтобы во время сжатия резко не повышалась температура воздуха.

Поскольку дизельные моторы не имеют во время такта сжатия (впуска) в камере сгорания дизельного топлива, они могут сжимать всасываемый кислород намного больше, чем бензиновые двигатели. В результате сильного сжатия воздух в камере сгорания сильно нагревается, после чего в камеру сгорания попадает дизельное топливо, которое в итоге самовоспламеняется.

Другим преимуществом эффективности дизельного двигателя является отсутствие дроссельной заслонки. Когда вы нажимаете педаль газа в бензиновом автомобиле, это открывает впускные клапана в двигателе, что позволяет большому количеству воздуха попадать в мотор.

Соответственно чем больше кислорода, тем больше энергии образуется в результате воспламенения топлива, которое также в этом случае начинает подаваться в повышенном объеме. Стоит отметить, что этот процесс контролирует компьютер, который и определяет необходимое количество топлива.

В дизельных моторах дроссельные клапаны не нужны. При нажатии педали газа компьютер просто определяет, какое количество топлива необходимо подать в камеру сгорания.

В результате этого при работе дизельного мотора теряется не много топлива, в отличие от бензиновых моторов, которые большой процент бензина сжигают зря.

Разница в соотношении топливной смеси: воздух / топливо

Дизельные двигатели имеют способность работать в очень широком диапазоне соотношения кислорода / топлива в топливной смеси, подаваемой в камеру сгорания.

Бензиновые моторы обычно работают в диапазоне от 12 до 18 частей воздуха на 1 часть топлива (по массе).

Обычно это соотношение остается близким к 14,7:1. Дело в том, что при этом коэффициенте соотношения кислорода и топлива, вся топливная смесь полностью сгорает в камере сгорания.

Однако в дизельных моторах все по-другому. Например, как правило, дизельный мотор работает в соотношениях кислорода от 18:1 до 70:1.

Когда вы нажимаете педаль газа в дизельной машине это приводит к уменьшению соотношения воздух / дизельное топливо за счет увеличения впрыска дизеля в камеру сгорания.

Соответственно чем больше топлива, тем больше мощность. Правда когда дизельные моторы работают при низком соотношении кислород / топливо, в процессе сгорания образуется много сажи.

Именно поэтому, несмотря на наличие системы очистки, мы часто видим черный дым от грузовиков, когда они трогаются с места. В этот момент водители грузовиков сильно нажимают педаль газа, чтобы сдвинуть с места тяжелую машину.

В этот самый момент в дизельный двигатель начинает поступать меньше кислорода, но больше топлива.

Помимо этого существует еще множество отличий дизельных моторов от бензиновых. Например, каждый тип мотора по-разному может замедлять транспортное средство при торможении двигателем.

Для получения дополнительной информации посмотрите несколько видео роликов ниже.

Перед просмотром включите показ субтитров и их перевод.

www.1gai.ru

Отличие дизельного двигателя от бензинового

Автолюбители, выбирая себе машину, смотрят в первую очередь на возможности двигателя и его характеристики. Часто возникают сомнения при выборе между бензиновым и дизельным мотором. Нельзя сказать точно какой из них лучше, потому как между ними существуют отличия, и делать выбор надо, ориентируясь на них. Успешность выбора будет зависеть от их слабых и сильных сторон. С чем можно смириться, а что неприемлемо для условий дорог, по которым они будут ездить. Мы же постараемся рассказать обо всех нюансах этих двух устройств.

Отличия при работе устройств

По конструкции оба двигателя идентичны. Каждый из них имеет шатуны, цилиндры и поршни. Но для того чтобы дизельный мотор воспринимал серьезные нагрузки на нем стоят усиленные клапаны, поэтому он имеет большие габариты, а также весит тяжелее бензинового аналога. Его устройство намного сложнее, а это отражается на стоимости автомобиля.

Главное отличие дизельного двигателя от бензинового — их топливо. Один работает на дизтопливе, а другой на бензине, что и заложено в их названиях. При этом стоит учесть, что бензин относится к легко возгораемым веществам. Мотор на дизтопливе более безопасен.

Такты в дизельном двигателе

Формирование топливно-воздушной смеси у них происходит по-разному. Что влияет на работу моторов. В дизельном двигателе сначала в цилиндр подается воздух. Он нагревается при движении поршня вверх, температура может достигать 900 градусов за счет уменьшения объема воздуха и увеличения его давления, достигающего порой 5 МПа. Затем уже через форсунки поступает топливо под давлением, которое тут же возгорается от горячего воздуха. Оно, расширяясь, вызывает резкое нарастание давления в цилиндре, поэтому дизель отличается высокой шумностью работы.

Регулировку момента впрыска и количества топлива производит топливный насос высокого давления (ТНВД) — главный узел дизельного мотора. Из-за впрыска высокого давления дизель нетребователен к летучести горючего, поэтому ездит даже на низкосортных маслах. Мощность агрегата регулируется подачей топлива и из-за этого даже на низких оборотах давление не падает. Автомобиль с таким двигателем может набрать большую мощность уже при 2000 оборотов, а бензиновый аппарат не так скор.

В бензиновом двигателе топливная смесь образуется прямо во впускной системе и ее воспламенение в цилиндре происходит от искры свечей зажигания. Регулировка мощности осуществляется при помощи потока воздуха, который дозируется дроссельной заслонкой. Старт автомобиля с таким двигателем менее мощный, так как его топливный насос не может дать такого высокого давления, как у дизельного собрата.

Мощность и производительность двигателя

Дизельный агрегат выигрывает у бензинового по экономичности. Хотя сейчас и подняли стоимость дизтоплива, все же она стоит дешевле бензина. И еще надо учесть, что дизельные двигатели меньше потребляют топлива, чем их бензиновые аналоги. Сейчас на всех европейских дизельных авто установлена топливная система Common Rail. Она предусматривает установку датчиков, которые передают информацию на блок управления и на основе ее компьютер определяет время подачи топлива и его количество. Примечательно, что доза рассчитывается с точностью до миллиграмма. Такое дозирование обеспечивает плавное нарастание давления, и двигатель работает без рывков при переключении передач. С этой системой расход топлива уменьшился на 20%, а крутящий момент на малых оборотах увеличился на 25%. Поэтому у дизельных агрегатов КПД больше на 40%, чем у аналоговых аппаратов. То есть сгорание топлива внутри их устройств более эффективно по сравнению с бензиновыми моделями. Хотя существуют и экономные агрегаты на бензине.

Мощность больше, конечно же, у бензиновых двигателей, но дизельные установки компенсируют этот показатель ровной тягой на любых оборотах, до чего их аналогам надо еще стремиться.

Производимый шум и выхлопы

Дизельные агрегаты более шумные, их работа сопровождается вибрацией. А все из-за того, что давление в камере сгорания очень высокое. Но это не так ощутимо в салоне авто, если в нем предусмотрена хорошая звукоизоляция. На холостом ходу звук двигателя напоминает урчание и поэтому не раздражает слух.

В европейских странах популярность дизельных двигателей постоянно растет. Это объясняется не только экономичным расходом топлива, но и их экологичностью. В их выхлопах меньше угарного газа, чем в агрегатах на бензине.

Эксплуатационные особенности

Дизельные двигатели более долговечны, они отличаются своей надежностью от бензиновых собратьев. Это объясняется конструкцией блока цилиндров и продуманностью топливной системы. Их детали, такие как коленчатый вал, головка, цилиндры, форсунки выполнены из прочных материалов, которые исключают быстрый износ. А также от выхода из строя их спасает дизтопливо, которое выполняется две функции: служит горючим и смазкой. Но здесь, надо учесть, что на это будет влиять ее качество, а, как известно отечественное дизтопливо включает в себе различные примеси. Они могут стать причиной сокращения жизнедеятельности дизельного мотора, хотя его показатель даже при этом нюансе будет выше, чем у бензиновых аналогов. Последние реагируют на качество топлива менее чувствительно, поэтому выдерживают примеси и другие включения, которые встречаются в бензине низкого качества.

Дизельные двигатели плохо реагируют на низкие температуры, для их нормальной работы надо предусмотреть специальные зимнее топливо или установить современные системы отопления. Также в большинстве дизельных двигателей устанавливаются свечи накаливания для облегчения пуска мотора в холодное время, ведь дизтопливо неохотно испаряется при невысоких температурах воздуха. Они представляют собой обычный нагревательный резистор. В основном свечи устанавливаются в цилиндры двигателя, после поворота ключа в замке зажигании они включаются и в момент поступления топлива в камеру сгорания нагревают его до температуры при которой оно начинает испаряться. После запуска двигателя свечи работают до нескольких минут для уменьшения вредных выбросов и стабилизации процесса горения на холодном двигателе.

Еще одним вариантом может быть присадка – антигель. Ее заливают в топливо при каждой заправке, и она не дает ему сворачиваться. Бензиновые двигатели в этом не нуждаются. Зато дизельные моторы совершенно не реагируют на воду. Электричество в них используется только для запуска мотора. Поэтому их часто устанавливают на военную технику и внедорожники.

Обслуживание дизельного и бензинового мотора

На частоту ремонта и осмотров влияет много нюансов: условия эксплуатации автомобиля, климат, качество топлива, состояние автомобиля и материал деталей. Ремонт дизельного агрегата более трудоемкий, так как в его конструкции есть свои особенности. Наиболее дорогой его деталью является ТНВД. Но так как ремонт дизельного двигателя происходит гораздо реже, чем бензинового, то это не сильно ударит по карману. В случае использования последнего потребуется постоянно производить смазку его деталей, чтобы они не изнашивались.

Достоинства и недостатки двигателей на бензине и на дизтопливе

Вначале рассмотрим отрицательные стороны каждого из указанных моторов. Они не такие уж критичные, но при рассмотрении характеристик двигателей их надо учесть.

Недостатки дизельного мотора:

чувствительность к качеству топлива;
малое число сервисов техобслуживания дизельных двигателей. Но это скорее не его недостаток, а отсутствие специалистов по его ремонту в стране;
как следствие высокая стоимость ремонтных работ;
в зимнее время, если не придерживаться рекомендаций по эксплуатации может быть затруднен запуск двигателя и его работа. Но качественное топливо сможет обеспечить работу двигателя и при –55 ⁰С;
не всегда выдерживает большую скорость и высокие обороты;
повышенный шум и вибрация;
большие габариты двигателя;
небольшая мощность;
он имеет малые пределы рабочих оборотов (максимальная величина — 4500), тогда как у бензинового мотора средние показатели от 3000 и до 7000.

Недостатки бензинового мотора:

вредные выхлопы угарного газа;
менее долговечен по сравнению с дизельным аналогом;
большой расход топлива;
его топливо – взрывоопасное вещество;
поломки его деталей более частые.

Теперь перейдем к положительным сторонам, каждого из них. Достоинства продемонстрируют, что может предоставить выбранный агрегат, какие функции он выполняет на отлично.

Преимущества дизельного двигателя:

экологичность, в его выхлопах меньше угарного газа;
дизтопливо безопаснее, чем бензин;
действенней на бездорожьях;
имеет большие тяговые усилия на низких оборотах;
меньший расход топлива;
высокий КПД;
отсутствует система зажигания;
не боится грязи и воды;
его горючее используется не только как топливо, но и исполняет роль смазочного материала;
меньшая стоимость дизтоплива.

Преимущества бензинового мотора:

простота изготовления и ремонта;
бесшумность работы;
большая мощность;
высокая устойчивость к некачественному топливу;
хорошо реагирует на низкие температуры;
запчасти имеют доступную стоимость.

Рассмотрев особенности конструкции, эксплуатации, обслуживания, мощность и производительность можно сделать заключение, что каждый из этих двух двигателей по-своему хорош. Приобретая более дорогой автомобиль с дизельным двигателем, можно в дальнейшем сэкономить на дизтопливе. При правильном использовании он более долговечен и как следствие надежен.

Глядя вперед на перспективу, то будущее однозначно за экологическими автомобилями, а, значит, спрос на дизельные двигатели будет постоянно расти. Бензиновый же более мощный и простой. Проблем в обслуживании и ремонте не возникнет, да и запчасти на него более дешёвые. Каждый выбирает, что ему предпочтительней самостоятельно. Можно принимать советы, но окончательное решение за вами.

autoleek.ru

Почему дизельные двигатели мощнее бензиновых

21 апреля 2018 Категория: Полезная информация.

Многие знают, что дизельные ДВС развивают более высокий крутящий момент, чем бензиновые. Но мало кто знает, почему.

Почему дизельные двигатели более «тяговиты»

принцип работы дизельного мотора – сжимать под большим давлением кислород и топливо. Высокий коэффициент сжатия и расширение воздуха, подаваемого в цилиндр, создает полезную нагрузку и увеличивает крутящий момент (КМ)
дизельное топливо сгорает раньше, чем бензин. Кроме того, оно более энергоемкое. Значит, можно извлечь больше энергии за более короткое время. Это тоже «растит» КМ
по сравнению с бензиновыми , в дизельных ДВС длина хода поршней увеличена. А крутящий момент = сила * расстояние (ход поршня), поэтому в данном случае КМ будет выше
как правило, современные дизельные агрегаты оснащены турбиной, и это предполагает более прочные материалы блока ДВС, тяжелые поршни и т.п. Поэтому и высокую степень сжатия дизельный мотор выдерживает без проблем, и показатель КМ растет.

Что важнее – мощность или крутящий момент

Мощность двигателя, измеряемая в лошадиных силах, напрямую зависит от его оборотов. Так, указанную производителем мощность автомобили развивают в среднем в диапазоне 5500-6500 об/мин. Понятно, что в жизни никто так не ездит, и нормальные показания тахометра составляют 2500-3000 об/мин. И если свой максимум ДВС развивает при 6000 об/мин, а едет на 3000 об/мин, его мощность в этот момент тоже вдвое меньше.

С этим связано правило быстрого ускорения – перейти на пониженную передачу. Обороты вырастают, мощность тоже, и это обеспечивает разгон.

Тем не менее, даже так нельзя «достать» из двигателя обещанные производителем, скажем, 120 л.с. Они – только для дапазона 6000 об./мин, помним. Но есть способ выйти на максимальную мощность без экстремальных оборотов на тахометре. Это – работа крутящего момента.

Крутящий момент представляет собой силу, умноженную на плечо (рычаг) ее приложения. Когда двигатель вырабатывает энергию, она преобразуется в крутящий момент на выходном валу ДВС, изменяется в коробке и редукторе и передается на колеса. То есть это та сила, которая позволяет автомобилю преодолевать сопротивление движению. Роль рычага в данном случае выполняет кривошип коленвала, через который и создается КМ.

Чем выше крутящий момент, тем быстрее двигатель достигнет максимальной мощности.

Другой важный фактор — величина оборотов, при которой мотор достигает пикового КМ. Скажем, если он выходит на него при 2000 об/мин, разгон будет гораздо быстрее, чем если мотор достигнет своего крутящего момента («раскрутится» до него) при 4000 об/мин. То есть суть не в значении, допустим, 400 Нм, а в диапазоне оборотов, при которых он достигается. Меньше – лучше.

Дизель и бензин

Именно с большей величиной крутящего момента связано мнение о «тяговитости» дизельных двигателей, особенно «на низах».

Имеется в виду, что пик крутящего момента достигается при небольших оборотах, порядка 1500 -2000 об/мин. Для сравнения – бензиновый мотор выйдет на такой же показатель только в зоне средних оборотов, порядка 3500-4500 об/мин.

Именно с этим свойством дизельных ДВС – «тянуть» на низких оборотах, уверенно преодолевая силы сопротивления, и связан тот факт, что все настоящие проходимые внедорожники оснащены дизельными моторами.

Что же касается «Формулы-1» и ей подобных соревнований, да, тут бензиновые автомобили. Связано это как раз с мощностью и диапазоном оборотов. Бензиновые ДВС можно раскручивать до 7000-8000 об/мин., и именно это позволяет им «доставать» всех «лошадей», которыми их наградили производители. А мы помним, что чем больше мощность двигателя в л.с., тем большую скорость он сможет развить.

Поэтому при старте на ускорение бензин побеждает дизель (мгновенный пик КМ за счет высоких оборотов, не нужно тратить время на дополнительные переключения передач). Зато при езде по трассе 110 км/ч дизельный автомобиль не нужно будет переводить на нижнюю передачу, чтобы ускорить, а бензиновый нужно. То есть в спринте выиграет бензин, в марафоне – дизель.

О том, каких оборотов лучше придерживаться, если у вас дизельный двигатель, читайте здесь.
Все о том, как продлить ресурс дизельного ДВС, узнайте здесь.

Если вы в поиске качественных запчастей для своего дизельного двигателя, проверьте наш каталог

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ

www.dieselkraft.by

Отличия между дизельным и бензиновым двигателем, какой лучше выбрать

Автомобилисты на форумах и в реальной жизни часто спорят, какой двигатель лучше — дизель или бензин. У каждого водителя собственный ответ на вопрос: кому-то важен уровень шума, кто-то учитывает расход топлива, кто-то смотрит на содержание вредных веществ в выхлопном газе. Мы сравним бензиновые и дизельные двигатели по их главным параметрам.

Принципы работы бензинового и дизельного двигателя

Забежим вперед: дело в свече зажигания. В бензиновых двигателях она установлена, в дизельных — нет. Первые работают на бензине, вторые — на дизельном топливе.

Бензиновый двигатель. Он формирует воздушно-топливную смесь после основного такта сжатия. ВТС полностью занимает отдельно взятый цилиндр. Температура внутри него редко превышает 510-520 градусов Цельсия. Коэффициент сжатия обычно меньше 10, часто — 9. Устройства с коэффициентом сжатия 11 встречаются редко. Из-за сравнительно низкой температуры воздушно-топливной смеси обязательно устанавливают свечу зажигания, которая воспламеняет ее.

Дизельный двигатель отличается более высокими характеристиками. Температура воздушно-топливной смеси превышает 500 градусов Цельсия, достигает 750-910 градусов Цельсия. Коэффициент сжатия часто составляет 24-25 единиц. Из-за таких характеристик воздушно-топливная смесь воспламеняется самостоятельно: ей не нужна дополнительная «стимуляция» свечой зажигания.

На что смотреть при сравнении дизельного и бензинового двигателей

Мощность мотора;
эксплуатация зимой;
расход топлива;
шумовые показатели;
экологичность выхлопа;
долговечность;
обслуживание;
стойкость к низкокачественному топливу;
стоимость топлива.

Мощность мотора

Бензиновые двигатели мощнее, чем дизельные. Стоит посмотреть объявления о продаже подержанных авто или зайти на официальные сайты автоконцернов, чтобы убедиться в этом. Например, Mercedes-Benz в одной из моделей предлагает потребителям два типа двигателя:

бензиновый с 136 лошадиными силами;
дизельный с 75 лошадиными силами.

При этом мощность — не главный определяющий параметр качества при сравнении. Она косвенно влияет на характеристики самого автомобиля, но в большинстве случаев служит абстрактной цифрой. Например, оба двигателя в моделях Mercedes-Benz способны легко развивать скорость до 120 км/ч, не оказывая негативного воздействия на ходовую часть.

Бензиновый двигатель мощнее. Но преимущество нивелируется серьезным недостатком — неровной тягой. Дизель, несмотря на невысокую мощность, радует автовладельцев идеально ровной тягой на любых оборотах — малых и больших. Поэтому, если важен ровный ход, не раздумывайте, что лучше — бензин или дизель. Выбирайте второй вариант.

Эксплуатация зимой

В северных регионах страны особое внимание уделяется возможностям транспортного средства при эксплуатации в холодное время года, когда столбик термометра опускается ниже 0. В этом случае бензиновый двигатель лучше — он устойчив к низким температурам. Сегодня есть зимние виды бензина, но многие продолжают пользоваться обычным летним топливом, и это не влияет на скорость движения, долговечность запасных частей и другие параметры.

Дизельные двигатели восприимчивы к резким скачкам температуры воздуха или сильным морозам. Но их восприимчивость можно устранить, спокойно эксплуатировать машину с дизелем даже в мороз -30 градусов Цельсия. Этого легко достигнуть за счет заправки специальными зимними или арктическими видами топлива. Они не густеют при экстремальной температуре воздуха, работают так же эффективно. Улучшить работу дизельного двигателя можно еще за счет установки современной системы обогрева в автомобиль.

Дизель восприимчив к морозам, но не боится влаги, конденсата, воды. Это обусловлено тем, что электроэнергия требуется только для запуска агрегата — в работе электричество не нужно. Поэтому дизель часто устанавливают на внедорожники, которые могут двигаться почти в любых экстремальных условиях, в том числе и по воде.

Расход топлива

Раньше считалось, что дизель экономичнее бензина, в первую очередь из-за несоразмерной стоимости топлива. Солярка стоила намного дешевле бензина. Сегодня цены почти сравнялась, но дизельные двигатели все равно потребляют меньше топлива. Это обусловлено высоким коэффициентом сжатия воздушно-топливной смеси.

Показатели КПД дизельного мотора примерно на 40% выше из-за увеличенной в 2 раза степени сжатия. Поэтому владельцы первой группы моторов утверждают, что их автомобиль потребляет на 20% меньше топлива, чем аналогичные транспортные средства на бензине. Вторая группа тоже бывает достаточно экономичной, особенно в случае с небольшими автомобилями — например, с машиной Daewoo Matiz с расходом около 4-5 литров на 100 километров. Но дизельные агрегаты все равно более экономичны.

Шумовые показатели

Единственное, в чем дизель до сих пор далеко отстает от бензина — шумовые характеристики. Он работает громче. Впрочем, некоторые видят в этом плюс — якобы работа мотора на низких оборотах напоминает мурчание кошки, поэтому успокаивает и помогает сосредоточиться. Однако многим такой «рев» не нравится.

Бензиновые двигатели работают тихо, без сильных перепадов громкости звука, почти незаметно. Ценители тишины, которые ездят на дизеле, просто обустраивают качественную шумоизоляцию в автомобиле. Так работу мотора почти не слышно — уровень шума совпадает с уровнем шума от бензинового аналога.

Экологичность выхлопа

Современные стандарты «Евро-4» или «Евро-5» обязывают всех производителей тщательно следить за химическим составом топлива, чтобы уменьшить содержание вредных веществ в выхлопном газе. Дизель более экологичен — двигатель тоже выбрасывает выхлопные газы, но они менее вредны по сравнению с продуктами отхода бензиновых аналогов.

Именно экологичностью выхлопа частично обусловлена популярность агрегатов на солярке в Европе. Во Франции каждое третье транспортное средство работает на дизтопливе. В Австрии у дизеля 50% автомобильного рынка. И эти показатели ежегодно растут. Даже автоконцерны, которые раньше выпускали транспортные средства преимущественно на бензине, сегодня предлагают потребителям альтернативный вариант — каждую модель с двумя типами двигателей.

Долговечность

О долговечности двух типов мотора можно судить теоретически. Срок службы всех агрегатов под капотом зависит от ответственности автовладельца — чем чаще он проводит техническое обслуживание автомобиля и заменяет устаревшие запасные части, тем лучше и дольше проработает мотор.

Если говорить теоретически, дизельные двигатели более долговечны. Это частично обусловлено тем, что солярка более маслянистая, поэтому выступает дополнительным смазывающим средством. Детали истираются дольше и работают лучше. К тому же в бензиновых агрегатах более жесткие головка блока цилиндров, блок, коленчатый вал, функциональные узлы цилиндропоршневой группы.

При одинаковом уходе за автомобилем — например, моделью BMW с высоким расходом топлива на 100 километров — дизель прослужит дольше. Например, есть модели, с пробегом больше 400 000 километров без капитального ремонта мотора. А МАЗы и КАМАЗы, эксплуатирующиеся с прошлого века, иногда наматывают более 3 000 000 километров в общей сложности благодаря повышенному ресурсу дизеля.

Обслуживание

Если сравнивать обслуживание двух типов агрегатов без оглядки на их срок службы, бензиновый мотор выгоднее дизельного. С ними чаще работают российские мастера, потому что пока автомобили на дизеле занимают всего 7-10% от общего рынка. Это влечет за собой снижение цен на ремонт бензинового мотора — в автомастерских берут меньше за то, с чем уже знакомы. Кроме того, дизель отличается сложной конструкцией, поэтому мастера реже берутся за его восстановление. Дополнительно новый топливный насос для него иногда стоит, как автомобиль с пробегом.

Еще на большинстве автозаправок продают солярку невысокого качества. Под видом арктического или зимнего топлива предлагают летнее, которое застывает при любой температуре ниже нуля градусов по Цельсию, добавляют разные присадки, пытаясь искусственно повысить качество, а иногда даже разбавляют дизтопливо водой или другими веществами. Бензин качественнее. Поэтому на таких типах мотора реже требуется замена масла и фильтров по сравнению с дизелем.

Стойкость к низкокачественному топливу

Общее качество бензина в среднем по стране выше, чем качество дизтоплива. Это частично обуславливает стоимость обслуживания. Кроме того, бензиновые агрегаты более стойкие к низкокачественному топливу. Они легче переносят разбавленное топливо, некачественные присадки, подмену топлива на марку с более низким октановым числом. Дизель реагирует на низкое качество очень чувствительно — значительно ускоряется износ деталей мотора.

Проблему с чувствительностью легко решить. Достаточно заправляться на проверенных станциях или покупать большие объемы топлива самостоятельно. Спрашивайте сертификаты качества на топливо, визуально проверяйте его цвет, обращайте внимание на запах.

Стоимость топлива

В прошлом веке солярка стоила почти в два раза дешевле бензина. Низкая цена частично зависела от того, что дизелем комплектовались преимущественно сельскохозяйственные большие машины с высоким потреблением топлива. Сегодня стоимость за литр почти сравнялась, например:

исторический минимум бензина АИ-92 и обычного дизеля составляет 0,349 и 0,359 евро соответственно;
исторический максимум АИ-92 и солярки составляет 0,676 и 0,810 соответственно;
за последний год стоимость бензина и дизеля повысилась на 5.37% и 7.27% соответственно.

В 2017 году цена на оба вида топлива подбирается к 40 рублям. Поэтому особой разницы между двумя типами моторов больше нет. Но дизель остается экономичнее благодаря эффективному сжиганию топлива — об этом мы писали выше.

Сравните все характеристики бензина и дизеля и сделайте свой выбор. Подумайте, какие параметры важны вам. Если хотите долговечный и экономичный мотор с более экологичным выхлопом, выбирайте дизель. Если хотите мощный, тихий, устойчивый к низкокачественному топливу и зиме агрегат, не требующий дорогостоящего обслуживания, выбирайте из бензиновых движков.

А чтобы ресурс мотора всегда радовал вас, покупайте топливо у ООО «Компании «Нипетойл». Мы продаем сертифицированное топливо, привозим его сами по Москве и области, предлагаем оптовую стоимость. Позвоните нам, и мы расскажем подробнее о продуктах, условиях покупки, оплаты, доставки.

www.nipetoil.ru

Дизельный двигатель — Википедия

Ди́зельный дви́гатель^[1] (в просторечии — дизель) — поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу самовоспламенения распылённого топлива от воздействия разогретого при сжатии воздуха^[2]. Применяется в основном на судах, тепловозах, автобусах и грузовых автомобилях, тракторах, дизельных электростанциях, а к концу XX века стал распространен и на легковых автомобилях. Назван по имени изобретателя. Первый двигатель, работающий по такому принципу, был построен Рудольфом Дизелем в 1897 году.

Спектр видов топлива для дизельных двигателей весьма широк, сюда включаются все фракции нефтеперегонки от керосина до мазута и ряд продуктов природного происхождения — рапсовое масло, фритюрный жир, пальмовое масло и многие другие. Дизельный двигатель может с определённым успехом работать и на сырой нефти.

В 1824 году Сади Карно формулирует идею цикла Карно, утверждая, что в максимально экономичной тепловой машине нагревать рабочее тело до температуры горения топлива необходимо «изменением объёма», то есть быстрым сжатием. В 1890 году Рудольф Дизель предложил свой способ практической реализации этого принципа. Он получил патент на свой двигатель 23 февраля 1892 года^[3] (в США в 1895 году^[4]), в 1893 году выпустил брошюру. Ещё несколько вариантов конструкции были им запатентованы позднее^[5]. После нескольких неудач первый практически применимый образец, названный дизель-мотором, был построен Дизелем к началу 1897 года, и 28 января того же года он был успешно испытан. Дизель активно занялся продажей лицензий на новый двигатель. Несмотря на высокий КПД и удобство эксплуатации по сравнению с паровой машиной, практическое применение такого двигателя было ограниченным: он был больше и тяжелее паровых машин того времени.

Первые двигатели Дизеля работали на растительных маслах или лёгких нефтепродуктах. Интересно, что первоначально в качестве идеального топлива он предлагал каменноугольную пыль — Германия при больших запасах угля не имела нефти. Эксперименты же показали невозможность использования угольной пыли в качестве топлива — прежде всего из-за высоких абразивных свойств как самой пыли, так и золы, получающейся при сгорании; также возникали большие проблемы с подачей пыли в цилиндры.

Инженер Экройд Стюарт (англ.)русск. ранее высказывал похожие идеи и в 1886 году построил действующий двигатель (см. полудизель). Он предложил двигатель, в котором воздух втягивался в цилиндр, сжимался, а затем нагнетался (в конце такта сжатия) в ёмкость, в которую впрыскивалось топливо. Для запуска двигателя ёмкость нагревалась лампой снаружи, и после запуска самостоятельная работа поддерживалась без подвода дополнительного тепла. Экройд Стюарт не рассматривал преимущества работы от высокой степени сжатия, он просто экспериментировал с возможностями исключения из двигателя свечей зажигания, то есть он не обратил внимания на самое большое преимущество — топливную эффективность.

Независимо от Дизеля в 1898 году на Путиловском заводе в Петербурге инженером Густавом Тринклером был построен первый в мире «бескомпрессорный нефтяной двигатель высокого давления», то есть дизельный двигатель в его современном виде с форкамерой, который назвали «Тринклер-мотором». При сопоставлении двигателей постройки «Дизель-мотора» и «Тринклер-мотора» русская конструкция, появившаяся на полтора года позднее немецкой и испытанная на год позднее, оказалась гораздо более совершенной и перспективной. Использование гидравлической системы для нагнетания и впрыска топлива позволило отказаться от отдельного воздушного компрессора и сделало возможным увеличение скорости вращения. «Тринклер-моторы» не имели воздушного компрессора, а подвод тепла в них был более постепенным и растянутым по времени по сравнению с двигателем Дизеля. Российская конструкция оказалась проще, надёжнее и перспективнее немецкой^[6]. Однако под давлением Нобелей и других обладателей лицензий Дизеля работы над двигателем в 1902 году были прекращены.

В 1898 году Эммануил Нобель приобрёл лицензию на двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля. Двигатель приспособили для работы на нефти, а не на керосине. С 1899 году Механический завод «Людвиг Нобель» в Петербурге развернул массовое производство дизельных двигателей. В 1900 году на Всемирной выставке в Париже дизельный двигатель получил Гран-при, чему способствовало известие, что завод Нобеля в Петербурге наладил выпуск двигателей, работавших на сырой нефти. Этот двигатель получил в Европе название «русский дизель»^[7]. Выдающийся русский инженер Аршаулов впервые построил и внедрил топливный насос высокого давления оригинальной конструкции — с приводом от сжимаемого в цилиндре воздуха, работавший с бескомпрессорной форсункой.^[8]

В настоящее время для обозначения ДВС с воспламенением от сжатия используется термин «двигатель Дизеля», «дизельный двигатель» или просто «дизель», так как теория Рудольфа Дизеля стала основой для создания современных двигателей этого типа. В дальнейшем около 20—30 лет такие двигатели широко применялись в стационарных механизмах и силовых установках морских судов, однако существовавшие тогда системы впрыска топлива с воздушными компрессорами не позволяли применять дизельные двигатели в высокооборотных агрегатах. Небольшая скорость вращения, значительный вес воздушного компрессора, необходимого для работы системы впрыска топлива сделали невозможным применение первых дизельных двигателей на автотранспорте.

В 20-е годы XX века немецкий инженер Роберт Бош усовершенствовал встроенный топливный насос высокого давления, устройство, которое широко применяется и в наше время. Он же создал удачную модификацию бескомпрессорной форсунки. Востребованный в таком виде высокооборотный дизельный двигатель стал пользоваться всё большей популярностью как силовой агрегат для вспомогательного и общественного транспорта, однако доводы в пользу карбюраторных двигателей (традиционный принцип работы, лёгкость и небольшая цена производства) позволяли им пользоваться большим спросом для установки на пассажирских и небольших грузовых автомобилях: с 50-х — 60-х годов XX века дизельный двигатель устанавливается в больших количествах на грузовые автомобили и автофургоны, а в 70-е годы, после резкого роста цен на топливо, на него обращают серьёзное внимание мировые производители недорогих маленьких пассажирских автомобилей.

В дальнейшие годы происходит рост популярности дизельных двигателей для легковых и грузовых автомобилей, не только из-за их экономичности и долговечности, но также из-за меньшей токсичности выбросов в атмосферу. Все ведущие европейские производители автомобилей в настоящее время имеют модели с дизельным двигателем.

Дизельные двигатели применяются также на железной дороге. Локомотивы, использующие дизельный двигатель — тепловозы — являются основным видом локомотивов на неэлектрифицированных участках, дополняя электровозы за счёт автономности. Тепловозы перевозят до 40 % грузов и пассажиров в России, они выполняют 98 % маневровой работы^{[источник не указан 3515 дней]}. Существуют также одиночные автомотрисы, дрезины и мотовозы, которые повсеместно используются на электрифицированных и неэлектрифицированных участках для обслуживания и ремонта пути и объектов инфраструктуры. Иногда автомотрисы и небольшие дизель-поезда называют рельсовыми автобусами.

В России в 2007 году почти весь грузовой автотранспорт и автобусный парк работал на дизельном двигателе и только незначительная часть грузовиков и средних автобусов — на бензиновом двигателе^[9].

Четырёхтактный цикл[править | править код]

Работа четырёхтактного дизельного двигателя.

1-й такт. Впуск. Соответствует 0°—180° поворота коленвала. Через открытый приблизительно на 345—355° впускной клапан воздух поступает в цилиндр, на 190—210° клапан закрывается. При этом до 10—15° поворота коленвала одновременно открыт и выхлопной клапан. Время совместного открытия клапанов называется перекрытием клапанов.
2-й такт. Сжатие. Соответствует 180° — 360° поворота коленвала. Поршень, двигаясь к ВМТ (верхней мёртвой точке), сжимает воздух от 16 (в тихоходных двигателях) до 25 (в быстроходных) раз.
3-й такт. Рабочий ход, расширение. Соответствует 360°—540° поворота коленвала. При распылении топлива в горячий воздух происходит инициация сгорания топлива, то есть частичное его испарение, образование свободных радикалов в поверхностных слоях капель и в парáх. Наконец, оно вспыхивает и сгорает по мере поступления из форсунки, а продукты горения, расширяясь, двигают поршень вниз. Впрыск и, соответственно, воспламенение топлива происходит чуть раньше момента достижения поршнем мёртвой точки вследствие некоторой инертности процесса горения. Отличие от опережения зажигания в бензиновых двигателях в том, что задержка необходима только из-за наличия времени инициации, которое в каждом конкретном двигателе — величина постоянная и зависящая только от особенностей данной конкретной конструкции двигателя. Сгорание топлива в дизельном двигателе происходит, таким образом, столько времени, сколько длится подача порции топлива из форсунки, начинаясь вблизи ВМТ. Из этого следуют два важных вывода:
- Процесс горения длится ровно столько времени, сколько требуется для впрыска данной порции топлива, но не дольше времени рабочего хода. Это приводит к тому, что рабочий процесс протекает при постоянном давлении газов, из-за чего двигатель развивает большой крутящий момент. Так как горение продолжается при постоянном давлении при любых условиях, а время инициации постоянно, изменение момента впрыска (аналогично изменению момента зажигания у карбюраторного двигателя) в процессе работы дизеля не требуется.
- Соотношение топливо/воздух в цилиндре может существенно отличаться от стехиометрического, причём очень важно обеспечить избыток воздуха, так как пламя факела занимает небольшую часть объёма камеры сгорания и атмосфера в камере должна до последнего обеспечить нужное содержание кислорода. Если этого не происходит, возникает массивный выброс несгоревших углеводородов с сажей, (на сленге железнодорожников «тепловоз даёт медведя́»).

У двигателей с аккумуляторной топливной системой (Common Rail) за счет возможности управлять открытием форсунки независимо от работы ТНВД появляется возможность оптимизировать процесс впрыска и сгорания топлива за счет многоимпульсной подачи. Суть заключается в следующем:

- Примерно за 20-40° до ВМТ в цилиндр впрыскивается небольшая порция топлива (5-30 % от основной цикловой подачи) — предвпрыск, что позволяет сформировать начальный фронт пламени. В результате температура и давление газов в цилиндре плавно повышаются, что способствует лучшему сгоранию основной порции топлива и снижает ударные нагрузки на детали двигателя. Предвпрыск стал повсеместно применяться на двигателях стандарта Евро-3, а начиная с Евро-4 предвпрыск может быть и многостадийным;
- Примерно за 2-7° до ВМТ начинается подача первой части основной порции топлива, при этом процесс протекает как в обычном дизеле с механически ТНВД за исключением того, что не происходит резкого повышения давления в цилиндре (оно уже повысилось при начале сгорания предваряющей порции топлива), поэтому двигатель работает с меньшим шумом;
- Затем подача топлива на некоторое время прекращается и происходит его более полное сгорание;
- Подается вторая часть основной порции топлива, за счет разделения подачи на две части удается обеспечить с одной стороны более полное сгорание, а с другой — больший период времени работы цилиндра при постоянном давлении. В результате снижается токсичность отработавших газов, двигатель развивает больший крутящий момент при меньших ударных нагрузках и производит меньше шума. Разделение основной подачи топлива на две части стало применяться на двигателях стандарта Евро-4;
- Наконец незадолго до открытия выпускного клапана подается небольшая завершающая порция топлива — поствпрыск, которая догорает уже в выпускном коллекторе и турбокомпрессоре. В результате этого обеспечивается с одной стороны эффективное дожигание частиц сажи, а с другой — повышение мощности турбокомпрессора, особенно на частичных режимах работы двигателя, что сглаживает эффект «турбоямы». Поствпрыск стал активно применяться на двигателях стандарта Евро-5 и выше.

Таким образом многоимпульсная подача топлива существенно улучшает практически все характеристики дизеля и позволяет приблизить его удельную мощность к бензиновым двигателям, а при наличии турбонаддува высокого давления — превзойти её. По этой причине с развитием систем Common Rail дизельные двигатели на легковых автомобилях становятся все более популярными.

4-й такт. Выпуск. Соответствует 540°—720° поворота коленвала. Поршень идёт вверх, выталкивая отработавшие газы из цилиндра через открытый на 520—530° выхлопной клапан.

Далее цикл повторяется.

В зависимости от конструкции камеры сгорания, существует несколько типов дизельных двигателей:

С неразделённой камерой: камера сгорания выполнена в поршне, а топливо впрыскивается в надпоршневое пространство. Главное достоинство — минимальный расход топлива. Недостаток — повышенный шум («жесткая работа»), особенно на холостом ходу. В настоящее время ведутся интенсивные работы по устранению указанного недостатка. Например, в системе Common Rail для снижения жёсткости работы используется (зачастую многостадийный) предвпрыск (что описано выше).
С разделённой камерой: топливо подаётся в дополнительную камеру. В большинстве дизельных двигателей такая камера (она называется вихревой либо предкамерой) связана с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в оную камеру, интенсивно завихрялся. Это способствует хорошему перемешиванию впрыскиваемого топлива с воздухом и более полному сгоранию топлива. Такая схема долго считалась оптимальной для лёгких двигателей и широко использовалась на легковых автомобилях. Однако, вследствие худшей экономичности, последние два десятилетия идёт активное вытеснение таких двигателей двигателями с нераздельной камерой и с системами подачи топлива Common Rail.

Двухтактный цикл[править | править код]

Принцип работы двухтактного дизельного двигателя Продувка двухтактного дизельного двигателя: внизу — продувочные окна, выпускной клапан вверху открыт

Кроме вышеописанного четырёхтактного цикла, возможно использование двухтактного цикла.

Такты сжатия и рабочий ход двухтактного цикла аналогичны таковым в четырёхтактном цикле, но несколько укорочены, а газообмен в цилиндре осуществляется в едином процессе — продувке, занимающей сектор между концом рабочего хода и началом сжатия.

При рабочем ходе поршень идёт вниз, через открывающиеся выпускные окна (в стенке цилиндра) или через выхлопные клапаны удаляются продукты горения, несколько позднее открываются впускные окна, цилиндр продувается свежим воздухом из воздуходувки — осуществляется продувка. Когда поршень поднимается, все окна закрываются. С момента закрытия впускных окон начинается сжатие. Перед достижением поршнем ВМТ из форсунки распыляется воспламеняющееся топливо. Происходит расширение — поршень идёт вниз и снова открывает все окна и т. д.

Продувка является природным слабым звеном двухтактного цикла. Время продувки, в сравнении с другими тактами, невелико и увеличить его невозможно, иначе будет падать эффективность рабочего хода за счёт его укорочения. В четырёхтактном цикле на те же процессы отводится половина цикла. Полностью разделить выхлоп и свежий воздушный заряд тоже невозможно, поэтому часть воздуха теряется, выходя прямо в выхлопную трубу. Если же смену тактов обеспечивает один и тот же поршень, возникает проблема, связанная с симметрией открывания и закрывания окон. Для лучшего газообмена выгоднее иметь опережение открытия и закрытия выхлопных окон. Тогда выхлоп, начинаясь ранее, обеспечит снижение давления остаточных газов в цилиндре к началу продувки. При закрытых ранее выхлопных окнах и открытых — ещё — впускных осуществляется дозарядка цилиндра воздухом, и, если воздуходувка обеспечивает избыточное давление, становится возможным осуществление наддува.

Окна могут использоваться и для выпуска отработавших газов, и для впуска свежего воздуха; такая продувка называется щелевой или оконной. Если отработавшие газы выпускаются через клапан в головке цилиндра, а окна используются только для впуска свежего воздуха, продувка называется клапанно-щелевой (11Д45, 14Д40, ЯАЗ-204, −206).

Каждый цилиндр ПДП-двигателей содержит два встречно-противоположно движущихся поршня; каждый поршень управляет своими окнами — один впускными, другой выпускными (система Фербенкс-Морзе — Юнкерса — Корейво). Дизельные двигатели этой системы семейства Д100 использовались на тепловозах ТЭ3, ТЭ10, танковые двигатели 4ТПД, 5ТД(Ф) (Т-64), 6ТД (Т-80УД), 6ТД-2 (Т-84), в авиации — на бомбардировщиках Junkers (Jumo 204, Jumo 205).

В двухтактном двигателе рабочие ходы происходят вдвое чаще, чем в четырёхтактном, но из-за наличия продувки и укорочения рабочего хода двухтактный двигатель мощнее такого же по объёму четырёхтактного не в два, а максимум в 1,6—1,7 раз.

Ранее двухтактные дизели были широко распространены на всех видах транспорта по причине высокой удельной мощности при небольшом числе оборотов, которое ограничивалось как несовершенством моторных материалов (например, поршни дизелей приходилось делать чугунными), так и несовершенством коробок передач (прямозубые с малыми передаточными числами), тяговых генераторов (недостаточная прочность ротора и ненадежная работа коллекторно-щеточных узлов на высоких оборотов). Однако по мере совершенствования как самих моторов, так и приводимых ими агрегатов более выгодной является форсировка двигателей за счет повышения числа оборотов, чего добиться на двухтактных двигателях достаточно сложно. Поэтому высокооборотистые четырёхтактные дизели уже к 1960-м годам вытеснили двухтактные сначала в автомобильном транспорте, затем на тепловозах, а потом и на судах среднего тоннажа и в стационарных установках. И лишь на больших морских судах с непосредственным (безредукторным) приводом гребного винта, ввиду удвоения количества рабочих ходов на одних и тех же оборотах двухтактный цикл оказывается особенно выгодным при невозможности повысить частоту вращения. Кроме того, двухтактный двигатель технически проще реверсировать. В результате с 1980-х годов в двухтактном исполнении выпускаются только особо тихоходные (50 — 200 об/мин) двигатели, имеющие мощность 15 000 до 100 000 л. с.

В связи с тем, что организовать продувку вихревой камеры (или предкамеры) при двухтактном цикле сложно, двухтактные двигатели строятся только с неразделёнными камерами сгорания, размещёнными обычно в поршне.

Крейцкопфный (слева) и тронковый (справа) двигатели. Номером 10 обозначен крейцкопф.

Поршень — самая теплонапряженная деталь КШМ ДВС. Для средних и тяжёлых двухтактных дизельных двигателей характерно применение составных поршней, в которых используется стальная головка и дюралевая юбка, как правило, с принудительным масляным охлаждением. Основной целью данного усложнения является снижение общей массы поршня при сохранении максимально возможной жаростойкости донышка и снижения температуры в зоне колец.

В отдельную группу выделяются тяжелые двигатели, содержащие в конструкции крейцкопф. В крейцкопфных двигателях шатун присоединяется к крейцкопфу — ползуну, соединённому с поршнем штоком (скалкой). Крейцкопф работает по своей направляющей — крейцу, без воздействия повышенных температур, полностью ликвидируя воздействие боковых сил на поршень. Данная конструкция характерна для крупных длинноходных судовых двигателей, часто — двойного действия, ход поршня в них может достигать 3 метров; тронковые поршни таких размеров были бы перетяжеленными, тронки с такой площадью трения существенно снизили бы механический КПД (В последнее время для повышения мощности крейцкопфных двигателей более характерно применение наддува, а не двойное действие, так как тепловой режим поршня при этом менее напряжённый. Однако, подпоршневые полости всё же применяют для организации продувки).

Большинство ДВС рассчитаны на вращение только в одну сторону; если требуется получить на выходе вращение в разные стороны, то используют передачу заднего хода в коробке перемены передач или отдельный реверс-редуктор. Электрическая передача также позволяет менять направление вращения на выходе.

Однако на судах с жёстким соединением двигателя с гребным винтом фиксированного шага приходится применять реверсивные двигатели, чтобы иметь возможность двигаться задним ходом. Для реверсирования двигателя нужно изменять фазы открытия клапанов и впрыска топлива. Обычно реверсивные двигатели снабжаются распределительными валами с двойным набором кулачков — для переднего и заднего хода; при остановленном двигателе специальное устройство приподнимает толкатели клапанов, после чего распредвалы перемещают в положение хода нужного направления. Встречаются также конструкции с реверсивным приводом распределительного вала — здесь при изменении направления вращения коленчатого вала направление вращения распределительного вала сохраняется. Двухтактные двигатели с контурной продувкой, при которой газораспределение осуществляется поршнем, в специальных реверсивных устройствах не нуждаются (однако в них всё же требуется корректировка момента впрыска топлива).

Реверсивные двигатели также применялись на ранних тепловозах с механической передачей.

Современные дизельные двигатели обычно имеют коэффициент полезного действия до 40-45 %, некоторые малооборотные крупные двигатели — свыше 50 % (например, MAN B&W S80ME-C7 тратит только 155 гр на кВт·ч, достигая эффективности 54,4 %)^[10]. Дизельный двигатель из-за особенностей рабочего процесса не предъявляет жёстких требований к испаряемости топлива, что позволяет использовать в нём низкосортные тяжелые топлива, такие как мазут.

Дизельный двигатель не может развивать высокие обороты — топливо не успевает догореть в цилиндрах, для возгорания требуется время инициации. Высокая механическая напряжённость вынуждает использовать более массивные и более дорогие детали, что утяжеляет двигатель. Это снижает удельную мощность двигателя, что послужило причиной малого распространения дизельных двигателей в авиации (только некоторые бомбардировщики Junkers, а также советские тяжёлые бомбардировщики Пе-8 и Ер-2, оснащавшиеся авиационными двигателями АЧ-30 и АЧ-40 конструкции А. Д. Чаромского и Т. М. Мелькумова). На максимальных эксплуатационных режимах топливо не догорает, приводя к выбросу облаков сажи, и подачу топлива на больших оборотах приходится уменьшать (механический или электронный корректор подачи).

Зато при низких оборотах дизельный двигатель может работать без дымления при большей цикловой подаче топлива. Потому он выдаёт высокий вращающий момент при низких оборотах, что делает автомобиль более «отзывчивым» в движении, чем такой же автомобиль с бензиновым двигателем. По этой причине, а особенно ввиду более высокой экономичности в настоящее время большинство грузовых автомобилей оборудуются дизельными двигателями^[11]. Например, в России в 2007 году почти все грузовики и автобусы были оснащены дизельными двигателями (окончательный переход этого сегмента автотранспорта с бензиновых двигателей на дизельные планировалось завершить к 2009 году), а также планируется перевод легковых автомобилей на дизельные двигатели^[9]. Это является преимуществом также и в двигателях морских судов, так как высокий крутящий момент при низких оборотах делает более лёгким эффективное использование мощности двигателя, а более высокий теоретический КПД (см. Цикл Карно) даёт более высокую топливную эффективность.

По сравнению с бензиновыми двигателями в выхлопных газах дизельного двигателя, как правило, меньше окиси углерода (СО), но теперь, в связи с применением каталитических конвертеров на бензиновых двигателях, это преимущество не так заметно. Основные токсичные газы, которые присутствуют в выхлопе в заметных количествах — это углеводороды (НС или СН) , оксиды (окислы) азота (NO_х)^[12] и сажа (или её производные) в форме чёрного дыма. Больше всего загрязняют атмосферу в России двигатели грузовиков и автобусов, которые часто являются старыми и неотрегулированными. При этом дизельный двигатель более топливно экономичен по сравнению с бензиновым (на 30-40 %)^[13]. Это связано с тем, что в дизельном двигателе степень сжатия воздуха можно доводить до больших величин по сравнению со степенью сжатия горючей смеси в бензиновых двигателях. Как следствие температура отработанных газов в первом случае составляет 600—700°С, что существенно ниже температур отработанных газов карбюраторных двигателей 800—1100°С. Таким образом, с отработанными газами в дизельном двигателе уходит меньше тепла. Топливная экономичность в л/100 км у дизельных двигателей ещё увеличивается за счёт большей плотности дизельного топлива, чем у бензина и сжиженного газа.

Другим важным аспектом, касающимся безопасности, является то, что дизельное топливо нелетучее (то есть, сравнительно плохо испаряется и в замкнутом моторном отделении не образует большого количества легковоспламеняющихся паров) — таким образом, вероятность возгорания у дизельных двигателей намного меньше, тем более, что в них не используется искровая система зажигания. Вместе с высокой топливной экономичностью это стало причиной широкого их применения на танках, поскольку в повседневной небоевой эксплуатации уменьшался риск возникновения пожара в моторном отделении из-за не являющихся редкостью утечек топлива. По сравнению с танками с бензиновым мотором ниже и вероятность возгорания танка с дизельным двигателем при его поражении в боевых условиях, хотя это вовсе не означает полной устойчивости к пожару — более того, детонация смеси паров дизельного топлива с воздухом в пробитом топливном баке по своим последствиям сравнима со взрывом боекомплекта^[14], в частности, у танков Т-34 она приводила к разрыву сварных швов и выбиванию верхней лобовой детали бронекорпуса^[14]. С другой стороны, дизельный двигатель уступает карбюраторному в удельной мощности, а потому в ряде случаев (высокая мощность при малом объёме моторного отделения) более выигрышным может быть использование именно карбюраторного силового агрегата

ru.wikipedia.org

плюсы и минусы обоих типов двигателей

Дизельный мотор

Плюсы:

Малый расход топлива

Очевидная причина популярности дизеля в коммерческих автомобилях. И среди автовладельцев тоже. И несмотря на то, что с современные бензиновые двигатели тоже могут похвастаться довольно низким расходом топлива, все же у дизелей это врожденное. При этом дизельный мотор обладает большим КПД и крутящим моментом из-за более высокой степени сжатия топлива и характера его горения.

Низкий транспортный налог

При одинаковом объеме мощность у дизеля меньше (а крутящий момент выше, но мы сейчас не об этом). А транспортный налог в России, как известно, рассчитывается именно из количества лошадиных сил.

Экологичность

Несмотря на недавние скандалы с автопроизводителями, дизель по-прежнему остается самым экологичным из двигателей внутреннего сгорания. «Зеленее» только «гибриды», электромобили и автомобили на газомоторном топливе.

Долговечность

В отличие от бензиновых моторов, которых даунсайзинг осенил своим проклятием в полную силу, в нашей стране дизели до сих пор ориентированы в большей степени на коммерческий транспорт. А это просто обязывает его жить долго. Очень долго.

Звук двигателя

Ставшее притчей во языцех дизельное урчание ласкает ухо каждого автолюбителя, любящего голосистые машины.

Минусы:

Долгий прогрев

Если в твоем автомобиле отсутствует предпусковой подогреватель двигателя типа Webasto, морозной зимой живительное тепло в салоне появится только через несколько километров поездки. Да, в глухой пробке мотор и салон снова остынут.

Зимнее и летнее топливо

Холодный салон – не единственная проблема дизеля зимой. Летняя солярка имеет неприятное обыкновение густеть на морозах, после чего завести мотор без слива и замены топлива становится практически невозможно. Заправки стараются поддерживать сезонность топлива, но если машина стоит с августа, а завестись ты решил в январе – скорее всего, у нас для тебя будут плохие новости.

Чувствительность к качеству топлива

Достаточно одной неудачной заправки, чтобы из строя вышли дорогостоящие форсунки и топливный насос. Детали, работающие с давлением в пару тысяч атмосфер, почему-то невообразимо чувствительны к посторонним примесям в топливе.

Чтобы добиться упомянутой долговечности, очень желательно проявлять заботу о моторе. Нет, слова поддержки и ласковые поглаживания по капоту не помогут. А вот как можно более частая замена масла и фильтров – очень рекомендуются. Кроме того, на большом пробеге рано или поздно «умрут» форсунки, топливный насос или что-то еще из той же высокобюджетной оперы. Тут-то ты и порадуешься озвученным ценам. «Бензинку» за эти деньги можно было и целиком перебрать! Правда, если растянуть эту стоимость на время владения автомобилем, то цифра, быть может, и померкнет на фоне экономии на топливе и штатном ТО, ну и потом отремонтированный узел не потревожит тебя еще столько же лет.

«Туповатость»

Дизельный мотор не даст отжигать так же, как аналогичный по объему бензиновый — конечно, речь не идет о каком-нибудь V8 объемом 4.7 литра. А вот классический «пакет сока» объемом около полутора литров может и разочаровать.

mhealth.ru