В чем преимущество дизельного двигателя перед карбюратором

Устройство автомобилей

Что лучше – дизельный или бензиновый?

Часто можно услышать вопрос, – какой двигатель выгоднее и лучше – карбюраторный или дизельный? Давайте попробуем разобраться в этом непростом вопросе, и начнем со сравнения конструкций этих тепловых машин и анализа их принципиальных различий.

Основные отличия карбюраторных двигателей от дизельных заключаются в способе приготовления горючей смеси (смеси топлива с кислородом воздуха) и способе ее воспламенения. В карбюраторном двигателе горючая смесь, которая обычно представляет собой смесь бензина и воздуха, готовится вне цилиндров двигателя – во внешнем смесительном устройстве – карбюраторе (внешнее смесеобразование).
При открытом впускном клапане и ходе поршня к нижней мертвой токе (такт впуска) в цилиндре создается разрежение, при этом воздух засасывается через воздушный патрубок карбюратора. Перемещаясь по диффузорам карбюратора, воздух смешивается бензином, который подсасывается и распыляется из жиклеров, соединяющих поплавковую камеру с диффузорами (по принципу вакуумного пульверизатора). В таком виде готовая к воспламенению смесь поступает в цилиндр, где в процессе сжатия происходит ее окончательное перемешивание и разогрев.
Далее смесь воспламеняется от свечной искры и совершается такт рабочего хода.

В дизеле горючая смесь готовится непосредственно в цилиндрах двигателя (внутреннее смесеобразование) – сначала через впускной клапан в цилиндр поступает воздух, а затем, когда воздух сильно сжимается и раскаляется от сжатия, в цилиндр с помощью форсунки впрыскивается порция топлива. Воспламенение происходит без постороннего источника пламени (искры) и двигатель выполняет рабочий ход, т. е. совершает полезную механическую работу, используя тепловую энергию сгорающего топлива.
Степень сжатия в дизельных двигателях значительно выше степени сжатия в карбюраторных двигателях, благодаря чему и становится возможным самовоспламенение рабочей смеси.

Не следует путать два понятия – «рабочая смесь» и «горючая смесь». Горючая смесь – это смесь чистого воздуха и топлива, а в рабочей смеси, кроме того, присутствуют отработавшие газы, оставшиеся в цилиндре после его продувки через выпускной клапан. Т. е. в цилиндре воспламеняется не горючая, а рабочая смесь, так как отработавшие газы полностью удалить практически не возможно.

Исходя из анализа принципиальных различий между дизельным и карбюраторным двигателями, попробуем оценить их достоинства и недостатки, для объективного сравнения.

Преимущества и недостатки карбюраторного двигателя

К преимуществам карбюраторного двигателя по сравнению с дизелями можно отнести их следующие свойства:

• меньшие габаритные размеры и массу (меньшие степени сжатия не требуют тяжелых элементов цилиндропоршневой группы);
• более легкий пуск, особенно при низких температурах окружающей среды (сказывается лучшая испаряемость бензина и принудительное воспламенение, а также относительно невысокая степень сжатия, что облегчает работу системе пуска);
• низкий уровень шума;
• простота и низкая стоимость топливной аппаратуры (стоимость дизельной топливной аппаратуры сравнима со стоимостью основных деталей двигателя);
• простота технического обслуживания и регулировок системы питания.

Очевидным плюсом карбюраторных двигателей является более качественное смесеобразование, что благотворно сказывается на процессе сгорания топлива.

К недостаткам карбюраторных двигателей можно отнести следующие их свойства:

• низкая экономичность;
• более высокая концентрация вредных веществ в выхлопных газах;
• высокие требования к качеству топлива;
• низкие динамические качества двигателя при переменных режимах работы;
• зависимость работы системы питания от положения двигателя и автомобиля;
• более высокая пожароопасность (дизельное топливо сложнее поджечь при нормальных условиях).

Существенным недостатком карбюраторных двигателей является относительно высокое сопротивление в диффузоре карбюратора, которое препятствует быстрому заполнению цилиндра горючей смесью. Избавиться от этого недостатка в значительной степени позволяют системы питания с впрыском бензина (инжекторные).
Токсичность продуктов сгорания бензина требует установки различных нейтрализаторов, которые увеличивают сопротивление выпускного тракта системы питания. Эти два фактора значительно снижают эффективность и экономичность работы карюбюраторного двигателя.
Дизельные двигатели менее подвержены влиянию сопротивления трактов впуска и выпуска, а использование турбонаддува позволяет значительно улучшить наполняемость цилиндров воздухом.

Преимущества и недостатки дизельного двигателя

К основным преимуществам дизеля по сравнению с карбюраторным двигателем можно отнести следующие свойства:

• более высокая экономичность;
• возможность работать (кратковременно) на нестандартном топливе (иногда дизели называют многотопливными двигателями);
• хорошие динамические качества;
• допускают значительное форсирование (увеличение) мощности путем наддува;
• возможность автоматизации процессов смесеобразования и дозирования количества топлива, подаваемого в цилиндры.

Недостатки дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями:

• большие габариты и масса (удельная металлоемкость конструкции);
• сложная и дорогая топливная аппаратура;
• более жесткая работа с повышенным уровнем шума.

Слабым местом дизелей является качество смесеобразования. В отличие от карбюраторного двигателя, где бензин перемешивается с воздухом относительно большой промежуток времени (карбюратор — впускной трубопровод — такт всасывания — такт сжатия), в дизельном двигателе смесеобразование осуществляется лишь краткий миг между впрыском топлива и его сгоранием. Плохо перемешанное с кислородом воздуха топливо сгорает медленно, и некоторая его часть может даже «улететь в трубу» в буквальном смысле этого слова, поскольку сгореть не успевает.
Для повышения качества смесеобразования конструкторам приходится применять различные технические приемы и решения, связанные с формой камеры сгорания, рационализацией впрыска и т. п.

Особое положение занимают бензиновые двигатели с впрыском топлива и принудительным воспламенением рабочей смеси. Эти двигатели в зависимости от организации процесса смесеобразования и конструкции могут сочетать в себе положительные свойства, как карбюраторных двигателей, так и дизелей.

Поскольку газовые двигатели тоже имеют на автомобилях достаточно широкое применение, рассмотрим свойства и этих тепловых машин внутреннего сгорания.

Преимущества и недостатки газовых двигателей

Двигатели, использующие для работы горючие газы (жидкие или газообразные) имеют ряд существенных достоинств:

• низкая себестоимость топлива (газ дешевле бензина и дизельного топлива в 1,5-2 раза);
• высокая детонационная стойкость газа по сравнению с бензином позволяет повысить степень сжатия, а, следовательно, и КПД;
• более высокий ресурс (примерно в 1,5 раза);
• меньшая токсичность отработавших газов.

Недостатки двигателей, работающих на газовом топливе:

• при одинаковой степени сжатия мощность на 7…12% ниже, чем в бензиновом двигателе;
• большая металлоемкость топливной аппаратуры (особенно для сжатых газов);
• высокие требования к технике безопасности при работе с горючими газами (высокая пожароопасность);
• меньший пробег автомобиля на одну заправку (по объему).

Так что же, все-таки, лучше – дизель или бензиновый?

Спор между автолюбителями о том, какой же двигатель лучше, ведется давно. Приверженцы дизелей утверждают, что при прочих равных условиях дизель несравненно лучше, чем карбюраторный двигатель, но не меньше поклонников и у карбюраторного двигателя, считающих, что такая конструкция, особенно для легкового автомобиля, более удобна в эксплуатации. Очевидно, в пределах определенных свойств сравниваемых двигателей могут быть правы и те и другие. Поэтому однозначный ответ на вопрос – что лучше — дать сложно, поскольку обе конструкции имеют и слабые места, и сильные стороны. Тем не менее, можно уверенно утверждать, что для грузовых автомобилей, предназначенных для перевозки тяжелых грузов, а также для многоместных автобусов, дизель явно превосходит бензинового конкурента

Источник

Бензиновый и дизельный двигатель — что лучше

На протяжении многих десятилетий между бензиновыми и дизельными двигателями идет «война», оспаривать существование которой нет никакого смысла. Сегодня многие автопроизводители одни и те же модели снабжают как бензиновыми, так и дизельными силовыми установками, потому утверждать, что тот или иной тип двигателя является предпочтительным, нельзя. Но мы все же попытаемся выяснить все о преимуществах и недостатках бензина и дизеля, чтобы вы в будущем сделали верный выбор.

Зачастую на автофорумах встречаются темы, где автомобилисты пишут об использовании бензина для дизельных двигателей и наоборот. Сразу же поспешим предупредить вас, что использование топлива, тип которого не предназначен для двигателя – это полная ерунда и первый решительный шаг к тому, чтобы мотор вашей «стальной лошадки» испустил дух. Все дело в принципиальной разнице между дизельными и бензиновыми двигателями, которые отличаются способом воспламенения рабочей смеси в цилиндрах. Каковы же эти принципы?

Чем «живет» бензиновый мотор

Топливовоздушная смесь в такой силовой установке формируется за пределами цилиндра, а именно во впускном коллекторе (это, естественно, если не учитывать возможность непосредственного впрыска). Окончательное перемешивание паров бензина и воздуха происходит в конце такта сжатия. Тогда в камере сгорания двигателя образуется топливная смесь, называемая гомогенной и распределяемая равномерно по объему. Сжатие приводит к повышению температуры смеси, которая нагревается до 500°С, что значительно ниже той температуры, которая необходима для воспламенения бензина. После этого наступает черед свечей зажигания, которые дают искру и поджигают смесь.

Как видите, все довольно просто, если вникнуть. Для тех, кто не задумывался об этом, сразу становится понятен смысл определения «двигатель внутреннего сгорания». Дизельные установки также именуются ДВС, но при этом их принцип работы в корне отличается от бензиновых агрегатов.

Внутреннее сгорание по-дизельному

Все недостатки бензиновых двигателей нивелированы принципом работы дизельных моторов. Судите сами. В цилиндре такого двигателя сжимается только воздух, на который воздействует давление в 30-50 бар. В результате сжатия воздух нагревается до 900°С. При этом в камере сгорания распыляется солярка перед верхней мертвой точкой поршня. Мелкие капли дизельного топлива испаряются, и образуется топливовоздушная смесь. Кстати, образование смеси в дизельном двигателе происходит на порядок быстрее, чем в бензиновом. Именно поэтому получается неоднородная или, как ее еще называют, гетерогенная смесь, которая самовоспламеняется и отлично сгорает.

Итак, мы разобрались с принципами работы двигателей разных типов. Теперь самое время перейти непосредственно к их недостаткам и преимуществам, о которых нельзя говорить однозначно, потому как в определенных ситуациях любой минус двигателя может превратиться в плюс, и наоборот.

В России бензиновые двигатели пользуются большей популярностью, нежели дизельные, и объяснить это можно довольно просто. Причина кроется в нашем сознании и тех стереотипах, которые засели в нем, словно занозы. Мы привыкли к тому, что в советскую эпоху дизельные силовые установки устанавливали на тяжелую сельскохозяйственную технику, как то КАМАЗы и тракторы «Беларусь». Но мало кто знает, что дизелями оснащались и легковые автомобили, которые в основной своей массе шли на экспорт.

О популярности дизельных двигателей говорит статистика. Так, во Франции каждый третий автомобиль «питается» соляркой, а в Австрии около 50% автомобилей оборудованы дизельными моторами. Возможно, европейцы знают то, о чем забыли сказать нам? Давайте разбираться.

КПД двигателя и его мощность

Принято считать, что дизельный двигатель выигрывает в плане экономичности. На самом деле раньше так полагали, потому что солярка стоила на порядок дешевле, сегодня же разница в цене между бензином и дизелем практически нивелировалась. Однако дизельные моторы все равно остаются менее прожорливыми. Это достигается благодаря высокой степени сжатия (20 единиц у дизеля, 10 единиц у бензина), которая позволяет переплюнуть показатели КПД бензинового агрегата примерно на 40%, что, естественно, является довольно серьезной заявкой на победу. Иными словами, сгорание рабочей смеси в дизельном двигателе более эффективно. Владельцы автомобилей с дизельными моторами знают, что расход топлива у них будет на 20% меньше, чем у их собратьев, приносящих жертвы бензиновому богу. Впрочем, это никоим образом не умаляет достоинств «зажигалок», которые могут тоже быть довольно экономичными.

В то же время бензиновые моторы обладают большей мощностью. Например, Mercedes-Benz в кузове W124 дизельной версии модели E 200 D под капотом затаил всего 75 «лошадок», в то время как бензиновый аналог «мерса» располагает табуном в 136 «лошадей». Однако и тут есть свой нюанс: сравнительно небольшая мощность дизеля с лихвой компенсируется ровной тягой на абсолютно любых оборотах, что бензиновым силовым установкам может только сниться.

Шумовые характеристики

Очевидно, что дизельные двигатели создают больше шума и больше вибраций. Вот вам и плюс, который вдруг стал минусом. Все дело в высоком давлении при сгорании топлива. Однако тут не нужно грешить на мотор, а обратить внимание на шумоизоляцию: если она хорошая, вы вряд ли сможете, сидя в салоне автомобиля, определить на слух, какой двигатель установлен. Также многое зависит от того, как вы относитесь к тому или иному недостатку автомобиля. Некоторые ученые утверждают, что урчание дизельного двигателя на холостом ходу по частоте очень напоминает кошачье мурлыканье. А, как известно, этот звук успокаивает человека и даже обладает целебными свойствами.

Выхлопные газы

Популярность дизельных двигателей в Европе объясняется в первую очередь тем, что они более экологичные. Это в прошлом поездка в хвосте дизельного авто сулила неприятные запахи и клубы едкого черного дыма. Современные дизельные агрегаты соответствуют стандартам «Евро-4», а неприятный запах – это все дела вкуса. Многим людям не нравится запах бензина, а многие не имеют ничего против сладковатого аромата солярки.

Вопросы эксплуатации

Бензиновые двигатели менее долговечны, чем дизельные. Это обусловлено более жестким и прочным выполнением блока цилиндров, деталей цилиндро-поршневой группы, коленчатого вала и головки блока цилиндров. Кроме этого, солярка также способствует более продолжительной эксплуатации двигателя, ведь этот тип топлива также в известной степени играет роль смазочного материала. Но все вышеперечисленное – это всего лишь теория, потому как качество солярки на российских АЗС оставляет желать лучшего. Тут нужно отдать должное бензиновым моторам, которые более стойки к низкокачественному топливу.

Кроме этого, дизельные двигатели очень боятся низких температур. Вернее, солярка не любит, когда столбики термометров падают ниже плинтуса. Но это решается при помощи специальных сортов топлива, а также при помощи современных систем отопления.

Низкая морозостойкость дизеля компенсируется тем, что такие двигатели вообще не боятся воды. Ведь электричество нужно лишь для того, чтобы запустить дизельный мотор, потом он работает без использования электрических цепей. Именно поэтому дизели часто устанавливают на внедорожники и танки, которые, как известно, грязи не боятся.

Проблемы обслуживания

Наверное, вопрос обслуживания двигателя является самым важным во всей этой истории внутреннего сгорания. Низкое качество российской солярки, о котором мы говорили выше, приводит к тому, что владельцам дизельных авто приходится сравнительно часто менять масла и фильтры, а также регулярно проводить проверки компрессии в цилиндрах.

Если говорить о ремонте, то на станциях техобслуживания реже берутся восстанавливать дизельные моторы в связи с их сложной конструкцией. Кроме этого, ремонт дизеля обходится, как правило, дороже, особенно если речь идет о топливном насосе высокого давления (новый ТНВД стоит, как подержанная иномарка).

Но вот ресурс дизельной силовой установки не оставляет ни малейшего шанса своему бензиновому конкуренту. Именно поэтому МАЗы и КАМАЗы из прошлого до сих пор колесят по российским дорогам, иногда наезжая до 3 миллионов километров.

Теперь давайте рассмотрим преимущества каждого из наших претендентов.

Преимущества бензиновых двигателей:

-низкий уровень вибраций и шума;

-сравнительно большая мощность;

-может работать на высоких оборотах без негативных последствий для двигателя;

-хорошо справляется с некачественным топливом;

-сравнительная дешевизна в обслуживании;

-хорошо заводится при низких температурах.

Преимущества дизельных двигателей:

-сравнительно невысокая стоимость солярки;

-приличное тяговое усилие на низких оборотах;

-отсутствие системы зажигания;

-солярка исполняет роль смазочного материала;

Недостатков у дизелей больше, но следует помнить о субъективности всех минусов.

Недостатки бензиновых двигателей:

-больший расход топлива;

-максимальной мощности можно достигнуть в небольшом диапазоне оборотов;

Недостатки дизельных двигателей:

-плохая динамика разгона;

-чувствительность топливной системы к некачественному топливу;

-нетерпимость к высоким оборотам и скоростям;

-чаще требует замену масел и фильтров;

-для запуска дизельного двигателя требуется аккумулятор большего объема;

-довольно неприятные характеристики выхлопа;

-не на всех СТО берутся за ремонт дизельного агрегата.

Таким образом, делаем вывод, что лишь объединение всех характеристик бензиновых и дизельных двигателей могут обеспечить нас идеальными во всех отношениях автомобильными моторами. А пока остается лишь руководствоваться собственными предпочтениями и ждать, пока ученые наконец-то научатся помещать под капоты наших авто миниатюрные ядерные реакторы.

Источник