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 0 С;
• 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.

Дизельный двигатель: устройство, принцип работы

Вторым по популярности двигателей внутреннего сгорания является дизельный двигатель, который раньше устанавливался только на грузовые машины. КПД дизеля больше, чем у самого распространенного ДВС — бензинового. При более высоком коэффициенте полезного действия, дизель расходует топлива намного меньше. Такие преимущества инженеры-конструкторы автомобильной промышленности смогли сделать за счет уникальной конструкции.

История создания дизельного двигателя

Двигатели внутреннего сгорания бензинового типа постоянно модифицируются. Конструкторы добиваются улучшения эксплуатационных технических характеристик. Даже с новым прямым впрыском бензиновый ДВС выдает 30% КПД, а дизельный ДВС без турбонаддвува выдает 40% КПД, с турбонаддувом — около 50%.

Поэтому дизельные моторы становятся все более популярными и в Европе, и, вообще, по миру. Бензин дорожает чаще, чем дизтопливо. Все больше людей перед покупкой автомобиля оценивают, какой расход у этого авто. Основной существенный минус дизельных моторов — это большие габариты и большой вес. Поэтому они устанавливались только на грузовики.

Изготовление и обслуживание диз двигателя сложнее, потому что конструкция должна быть такой, чтобы все детали были сделаны с высокой точностью.

История создания

Дизельный двигатель, он же дизель — это поршневой двигатель внутреннего сгорания, принцип работы которого основан на самовоспламенении топлива, распыляющегося сжатым и горячим воздухом. До конца 20 века такой тип ДВС устанавливался на корабли, тепловозы, автобусы, грузовые машины, трактора. С конца 20 века после успешных испытаний начал массово устанавливаться на легковые авто.

По информации из википедии, в 1824 году Сади Карно придумал и сформулировал идею цикла Карно, суть которого заключалось возможности доводить топливо до температуры самовоспламенения резким сжатием.

Спустя 66 лет, Рудольф Дизель в 1890 году предложил реализовать эту идею на практике. 23 февраля 1892 года получил патент (разрешение) на свой двигатель, а в на следующий год выпустил брошюру по своего агрегату. Он запатентовал несколько вариантов.

Успешное испытание дизель-мотора удалось сделать только 28 января 1987 года (до этого попытки были неудачными). После этого Р.Дизель начал продавать лицензии на свое изобретение.Хоть и КПД, и удобство использования нового двигателя было на высоко уровне по сравнению с паровыми агрегатами, новые дизель-устройства были большими по габаритам и тяжелыми (они были больше и тяжелее паровых машин тех времен).

Первоначальной задумкой было то, что топливом должна была быть каменноугольная пыль. Но после испытаний такого вида топлива, оказалось, что каменноугольная пыль очень быстро изнашивает детали двигателя из-за своих абразивных свойств и из-за золы, которая получалась в результате сгорания этой пыли.

Далее, в качестве топлива было использовалось растительное масло и легкие нефтепродукты. Именно на этих видах топлива, испытания ДВС Дизеля прошли успешно.

Инженер Экрой Стюард построил в 1896 году работающий двигатель — полудизель. В этой варианте конструкции ДВС было решено, чтобы воздух втягивался в цилиндр, после чего сжимался поршнем и нагнетался в конце такта сжатия в емкость, в которую распылялось топливо. Чтобы запустить такой мотор, емкость нагревалась лампой снаружи и после запуска двигатель работал сам. Экрой Стюард экспериментировал со сжатием топлива и воздуха в цилиндре. Он хотел исключить свечи зажигания.

Русские в изобретениях не отставали. Вне зависимости от успехов создания ДВС Дизелем, в 1989 году в Петербурге на Путиловском заводе инженер Густав Тринклер придумал и создал первый в мире бескомпрессорный нефтяной двигатель высокого давления, то есть это был двигатель с форкамерой (форкамера — это предварительная камера сгорания, которая по объему составляет 30% от общего объема камеры сгорания). Такой двигатель получил название «Тринклер-мотор».

После сравнения немецкого варианта Дизель-мотора и русского Тринклер-мотора, русский вариант оказался более эффективным. В Тринклер-моторе использовалась гидросистема для нагнетания и распыления топлива — это позволило отказаться от установки дополнительного воздушного компрессора и позволило увеличить число оборотов вала двигателя. В русском варианте в конструкции двигателя не устанавливался воздушный компрессор. Тепло подводилось медленно и дольше, по сравнению с немецким мотором Рудольфа Дизеля. Тринклер-мотор был проще и эффективнее. Но, теми, у кого были лицензии на Дизель-двигатели Рудольфа и Нобелями были вставлены «палки в колеса», чтобы остановить распространение конкурентного варианта мотора. В 1902 году работы по созданию Тринклер-мотора были остановлены.

В 1989 году Эммануил Нобель получил лицензию на двигатель Рудольфа Дизеля. Двигатель был доработан и теперь он мог работать на нефти, а не на керосине. В 1899 году Механический завод «Людвиг Нобель», расположенный в Петербурге, начал массовый выпуск таких моторов. В 1900 году в Париже на Всемирной выставке дизельный ДВС получил ГРАН-ПРИ. Перед Всемирной выставкой в Париже, появилась новость, что Нобелевский завод в Петербурге выпускает ДВС, которые работают на сырой нефти. Такой ДВС в Европе начали называть «Русский дизель». Русский инженер по фамилии Аршаулов первым сконструировал и внедрил в систему топливный насос высокого давления (ТНВД). Приводом для ТНВД служил сжимаемый поршнем воздух. ТНВД работал с бескомпрессроной форсункой.

В 20-е годы ХХ века, Роберт Бош доработал встроенный ТНВД. Это устройство используется и в наши дни. Бош также усовершенствовал бескомпрессорную форсунку.

С 50-60 годов 20 века дизельный моторы успешно устанавливаются на грузовые машины и автофургоны.

С 70-х годов из-за удорожания бензинового топлива, на дизельные моторы стали обращать внимание производители легковых автомобилей.

В настоящее время, почти каждая марка авто имеет модификацию с дизельным аппаратом под своим капотом.

Устройство системы дизельного двигателя

Основными элементами диз мотора являются:

• цилиндро-поршневая группа (цилиндры, поршни, шатуны);
• топливные форсунки;
• впускные и выпускные клапана;
• турбина;
• интеркулер.

Современный дизельный двигатель в разрезе

Принцип работы дизельного мотора

Основная особенность дизельного ДВС в том, что он воспламенение топливно-воздушной смеси в камерах сгорания происходит за счет сжатия и нагрева. Распыление диз топлива осуществляется через форсунки.

Подача солярки осуществляется только в момент, при котором воздух максимально сжат и имеет максимальную температуру.

Когда воздух горячий, дизельное топливо легко воспламеняется. Перед попаданием топлива в камеры сгорания цилиндров ДВС, оно проходит очищающие фильтры, которые очищают от механических примесей, которые быстро нанесли бы ущерб всему устройству.

Порядок работы дизельной системы:

1. 1. Воздух подается через впускной клапан при движении поршня вниз.
   2. Далее поршень поднимается вверх и сжимает воздух в 20 раз. Давление в этот момент составляет 40 килограмм на 1 сантиметр. Температура воздуха в этот момент достигает 500 градусов по Цельсию.
   3. Когда воздух сжат и нагрет, форсунки этого цилиндра впрыскивают и распыляют топливо. За счет очень сильно нагретого воздуха дизтопливо воспламеняется. Такой способ работы исключает присутствие в системе свечей зажигания. Также в дизельных агрегатах отсутствует система зажигания. Процесс самовоспламенения солярки с воздухом от свечи накаливания.

   Также, в устройстве нет дроссельной заслонки, благодаря чему обеспечивается большой крутящий момент. Но, число оборотов в это время находится на низком уровне.За один цикл работы дизеля форсунки могут подавать топливо несколько раз.

2. При воспламенении горючей смеси, взрывная волна толкает поршень вниз. Поршень, который соединен с коленвалом посредством шатуна и вращает коленвал.
3. Далее, от нижней мертвой точки (НМТ) поршень движется вверх и выталкивает отработанные газы через выпускные клапана.Такой процесс в работе двигателя называют циклом.

Дополнительные компоненты двигателя

Помимо основных деталей, которые обязательно присутствуют в конструкции двигателя, есть еще дополнительные детали и узлы, которые улучшают характеристики и работу ДВС.

Принцип работы турбины

Турбина — это устройство, которое создает дополнительного нагнетание топлива. Двигатель с турбиной имеет большую производительность.

Идея создания турбины появилась при обнаружении такого факта, что при движении поршня вверх, солярка не успевает полностью сгорать.

С помощью турбины, сгорание топлива в цилиндрах происходит до конца, за счет чего уменьшается расход топлива и увеличивается мощность ДВС.

Турбонаддув, он же турбонагнетатель состоит из:

• подшипники — служит опорой дает возможность вращаться валу;
• кожух на турбине;
• кожух на компрессоре;
• стальная сетка.

Цикл работы турбонаддува:

1. Компрессор создает вакуум и всасывается воздух внутрь системы.
2. Ротор турбины передает вращение ротору.
3. Интеркулер охлаждает воздух.
4. Через впускной коллектор осуществляется подача воздуха, предварительно воздух проходит степени очистки (воздушные фильтры). После поступления воздуха, впускной клапан закрывается.
5. Отработанные газы движутся через турбину ДВС и создают давление на ротор.
6. В этот момент скорость вращения турбины вала турбины очень высока, достигает 1500 оборотов в секунду. От этого начинает вращаться ротор компрессора.

Цикл далее повторяется.

При охлаждении воздуха, его плотность увеличивается. Если плотность воздуха стала больше, значит можно закачать воздух большим объемом. Чем больший поток воздуха подается в камеру сгорания, тем лучше сгорает топливо.

Интеркулер и форсунка

При сжатии плотность воздуха и температура увеличиваются. Это негативно сказывается на межремонтном периоде деталей двигателя. В связи с чем была разработано устройство, которое охлаждает горячий воздушный поток.

В зависимости от модификации дизельных двигателей, в цилиндре топливо может распыляться одной или двумя форсунками.

Форсунки дизеля работают в импульсном режиме.

Вывод

За счет постоянных инженерных внедрений и испытаний, современные дизельные двигатели выдают очень хорошие технические характеристики. Качество сгорания отличное за счет использования турбонагнетателя. Качество сгорания, примерно, выше в 2 раза, чем у бензинового двигателя.

В последние годы идет постоянное усовершенствование не только для улучшения эксплуатационных показателей, но и за счет современных требований мировых экологов. Сначала было требование двигатели Евро-2, потом 3, 4, 5.

Видео

В этом видео показывается принцип работы дизеля.

Строение системы дизельного двигателя.

Принцип работы турбонагнетателя (турбонаддува, турбины).

Отличия ДВС евро 5 от евро 4.