Что лучше, бензин или дизель?
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.
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
Преимущества дизельных двигателей
низкий уровень вибраций и шума
сравнительно большая мощность
сравнительно невысокая стоимость солярки
может работать на высоких оборотах без негативных последствий для двигателя
7 причин, почему дизельный автомобиль лучше бензинового
Основной причиной недоверия к дизелям со стороны автомобилистов — это качество топлива в России. Однако если опустить этот факт, тем более что некоторые автопроизводители уже рапортовали о сокращении гарантийных обращений по причине заправки некачественным топливом, то владение автомобилем с дизельным двигателем оказывается вполне себе выгодным предприятием. Давайте посчитаем плюсы вместе.
Одно из неоспоримых преимуществ дизельных моторов — это их мощность. При прочих равных, крутящий момент дизельного двигателя существенно больше, чем у бензинового. Да и доступен он в более низком диапазоне оборотов, в то время, как бензиновые моторы выходят на пик момента на высоких оборотах. В этом случае дизель и динамичнее, и приемистее, да и позволяет легко тянуть грузы.
Экономичность дизельных моторов — неоспорима. Да, есть бензиновые силовые агрегаты с турбонаддувом и крохотным объемом, преимущественно у немецких производителей, которые демонстрируют схожие с дизельными показатели расхода топлива. Но они сильно проигрывают в долговечности и крутящем моменте. А дизельки, объем которых составляет от двух до четырех литров, имеют и хороший запас момента, и динамические характеристики, да и расходуют 7—10 литров на 100 километров пути. Если сравнивать дизельные двигатели по мощности и крутящему моменту с аналогами из мира бензиновых силовых агрегатов, то последние не обеспечат такой экономичности, и быстрее распотрошат кошелек своего владельца.
Лет 20 назад дизельные моторы были еще не столь совершенны, а современные технологии лишь оттачивались и только начинали внедряться. Стереотипы о шумности дизелей осели в умах именно из прошлого. Сегодня, порой, стоя у автомобиля с дизельным мотором, не сразу уловишь характерный для него звук. Дизели стали намного тише.
Не стоит переживать и за качество топлива. Достаточно пользоваться заправками известных брендов, которые проверены и вами, и другими пользователями. Заправками, которым вы доверяете. Качество топлива улучшается не так быстро, как нам этого хотелось бы. Да и среди сетевых АЗС полно тех, кто работает по франшизе и продолжает мухлевать с топливом и заправочным оборудованием. И, тем не менее, ситуация улучшается. Сегодня на заправочных станциях не составит труда найти зимнее или даже арктическое дизельное топливо, что существенно повышает шансы завестись даже в сильные морозы.
Современные дизельные двигатели, оснащенные топливной системой Common Rail, существенно надежнее старых моторов. Здесь и проще конструкция, да и ремонтопригодность современных дизелей выше. Главное — правильно и своевременно обслуживать двигатель.
С продажей на «вторичке» у дизелей так же проблем нет. На спрос влияет и надежность, и детский аппетит, и большой ресурс дизельных моторов. Собственно, поэтому автомобили с движками на тяжелом топливе не сильно теряют в цене при перепродаже.
Бояться автомобилей с дизельными двигателями сегодня не стоит. А потраченные деньги с лихвой окупятся производительностью дизеля, его экономичностью и надежностью.
Что создает меньше проблем – бензин или дизель: анализ двигателей
Бензин против дизеля: так какой вариант мотора все же лучше?
Бензиновые двигатели, которые просты по конструкции и легко ремонтируются, уже не выпускаются. Причина этого – ужесточение норм выбросов, что заставляет инженеров использовать все более сложные технические решения.
Инжекторы, впрыскивающие насосы, двухмассовые маховики, сажевые фильтры и системы дозирования AdBlue – это список оборудования современных дизельных двигателей, которое часто выходит из строя. В результате покупатели автомобилей все чаще выбирают бензиновые агрегаты, стремясь избежать дорогостоящего ремонта.
При этом постулат о том, что дорогостоящая эксплуатация бензинового мотора компенсируется бесперебойной работой, теряет актуальность. Свидетельство тому – увеличивающееся количество поломок и рост затрат на их устранение. Между тем запчасти для дизеля дешевле, и появляется все больше хороших мастерских по ремонту этого типа двигателей.
Бензин против дизеля
Неисправности бензиновых форсунок в двигателях с косвенным впрыском бензина случаются редко. Но их устранение обходится недорого владельцу автомобиля. Также нет проблем с бензиновыми инжекторами прямого впрыска, хотя есть исключения – например, BMW с 4-литровым бензиновым агрегатом V-серии или BMW 5 серии, выпущенные после 2009 года.
Прямой впрыск бензиновой системы состоит не только из инжекторов. Одним из аварийных и дорогостоящих компонентов является насос высокого давления, который выполняет работу, аналогичную функции впрыскивающего насоса в дизельной системе Common Rail.
Насосы часто выходят из строя в различных моделях автомобилей. Это типичная проблема для нагнетателей Hitachi в двигателе 1.4 TSI, которыми оснащаются моторы Volkswagen. При этом производители регулярно вносят незначительные изменения в компоненты систем впрыска. В некоторых двигателях VW номера запасных частей для одного и того же мотора меняются несколько раз. Поэтому механики стремятся установить последние образцы, чтобы предупредить частые поломки.
Самая большая проблема для владельцев бензиновых моторов с прямым впрыском – это нагар на всасывающих клапанах. В результате они выходят из строя чуть ли не каждые 10 000 км пробега.
Симптомы подобной неисправности: проблемы с запуском мотора, особенно непрогретого, увеличение расхода топлива, снижение производительности. При этом нет действенного способа избавиться от нагара иначе как путем разборки двигателя и механической очистки впускного отверстия, клапанов и камер сгорания. Химия (присадки, добавляемые в топливо) помогает только при регулярном использовании – это профилактическая мера, а не способ избавления от проблемы.
В дизеле топливные форсунки Common Rail имеют ограниченный эксплуатационный ресурс – они выхаживают не более 250 000 км. Но могут сломаться намного раньше. Неисправность почти никогда не возникает внезапно, мощность двигателя начинает постепенно снижаться; при ускорении обороты растут, но автомобиль разгоняется медленно. Неисправности форсунок появляются раньше в автомобилях, где не меняются топливные фильтры. Поэтому важно своевременно выполнять техническое обслуживание. И тут не всегда стоит руководствоваться рекомендациями производителя.
Надежность и ремонтопригодность дизельных систем впрыска определяется моделью. Например, на инжекторах Siemens можно заменить только наконечники, а инжекторы Bosch ремонтируются в очень широком диапазоне.
В большинстве автомобилей, выпущенных после 2008 года, форсунки не регенерируются, а только меняются. Компенсируется это тем, что пьезоэлектрические инжекторы, используемые во многих новых автомобилях, дешевле, чем электромагнитные аналоги. Но они менее долговечны и выдерживают около 150 000-200 000 км.
Стремительное развитие технологий
Инженеры вынуждены реагировать на растущие требования с точки зрения расхода топлива и выбросов. Приходится учитывать и неисправности предыдущих версий силовых агрегатов. Эти задачи решаются путем установки двойного впрыска топлива. TSI третьего поколения 1,8/2,0 (Volkswagen) оснащен четырьмя инжекторами с непосредственным впрыском.
Фактически это две независимые системы впрыска, работающие попеременно. Это техническое решение призвано устранить проблему углеродных отложений, уменьшить количество токсинов в выхлопных газах. Но производитель рассматривает этот вариант как временное решение.
Сложная система охлаждения
Старые модели автомобилей оснащались обычным водяным насосом с ременным приводом, максимально простым термостатом, одним или двумя датчиками, радиатором, нагревателем и несколькими резиновыми патрубками. Вот и вся система охлаждения. Современный двигатель TSI 1.8/2.0 комплектуется двумя водяными насосами, один с электрическим приводом, а другой – с механическим. Последний интегрирован с датчиками и электромагнитными клапанами, управляется электроникой – она заменяет термостат.
Термостат работает медленно, в то время как двигатель сконструирован так, чтобы быстро прогреваться для уменьшения расхода топлива и выбросов. Из-за этого генерируется большое количество тепловой энергии, которую необходимо отводить. Поэтому термостаты заменили электроникой и дополнительными механическими элементами, которые работают эффективно, пока не сломаются. Подобные технические решения применяются сегодня не только в бензиновых моторах. Владельцам таких агрегатов следует готовить внушительную сумму на ремонт.
Конструктивные дефекты двигателей
В последние годы все больше двигателей страдают от типичных неисправностей узлов привода. Производители обычно говорят о «единичных случаях», в действительности причиной сбоя являются ошибки проектирования или неправильно определенные интервалы обслуживания.
Типичные поломки – результат условий эксплуатации, которые не могут быть повторены в условиях заводских испытаний. Обычно дефекты массово проявляются после 3-4 лет эксплуатации и не связаны с пробегом. Автомобиль может пройти 300 000 или 45 000 км – тут важно количество холодных запусков мотора.
Когда речь идет о неправильно установленных интервалах, производители автомобилей утверждают, что вы можете менять масло и фильтры каждые 30 000 км, а инженеры в частном порядке советуют заменять их максимум каждые 15 000 км.
В принципе, машина выдержит 100 000-120 000 км при регулярной смене масла, а потом начнутся поломки. Например, двигатели 1.8 TSI, 2.0 TDI, 2.0 N47 BMW могут без особых проблем пройти 300 000 км, но производитель решил сэкономить деньги владельца на покупке масла и фильтров. Однако результат такой философии – большие расходы на ремонт моторов.
Реальная ситуация
Бензиновые агрегаты по конструктивной сложности приближаются к дизельным. Они оснащаются большим количеством дополнительного оборудования: системы впрыска, турбины, цепи, сложное охлаждение, дополнительные фильтры. Поэтому некоторые автомобили не проходят и 100 000 км, когда появляются поломки. Наиболее распространенные из них:
1. Нагар на впускных клапанах
Он забивает камеры сгорания и препятствует потоку газа в головке. Это проблема только бензиновых двигателей с прямым впрыском топлива. Образование нагара усиливается по мере износа двигателя, увеличения количества масляных частиц в системе вентиляции картера.
У моторов с непрямым впрыском такой проблемы нет, так как нагар вымывается топливом. У двигателей с прямым впрыском неисправность устраняется только путем механической очистки элементов. Более продвинутые двигатели оснащаются дополнительной системой впрыска, но это обуславливает появление больших механических поломок.
2. Система впрыска
Тут в основном проблемы возникают с форсунками. Их стоимость в большинстве случаев невысока, но есть и исключения – высока цена у комплектующих для моторов BMW. В дизелях пьезоэлектрический инжектор выдерживает 150 000-200 000 км пробега, а электромагнитные – около 250 000 км.
Эффективность дизельных инжекторов снижается в процессе эксплуатации. Это приводит к снижению производительности и увеличению расхода топлива. Быстрые отказы всей системы впрыска дизельного топлива являются результатом несвоевременной замены топливного фильтра. При этом большинство инжекторов двигателя, изготовленных после 2008 года, не подлежат регенерации.
3. Двухмассовый маховик
Двухмассовые маховики устанавливаются на дизельные и бензиновые автомобили. Но в первом случае они изнашиваются быстрее. Причина этого – не только высокий крутящий момент двигателя и вибрация. Также к износу маховика приводит частый запуск двигателя, езда на низких оборотах. Эксплуатационный ресурс можно сохранить только при стабильном плавном запуске мотора и использовании средних диапазонов частоты вращения двигателя.
4. Механические поломки
Сложные и чувствительные к плохому качеству масла механические компоненты современных двигателей часто выходят из строя. Это растрескивание головок, износ шатунов. К ним прибавились поломки системы газораспределения, рециркуляции выхлопных газов. Турбокомпрессоры также ломаются, но реже. Современные бензиновые двигатели выходят из строя так же часто, как дизельные.
Перечисленные выше проблемы характерны для моторов THP, которые устанавливаются на автомобили Peugeot, Citroen, BMW. Силовые агрегаты 1.4 TSI, 1.8/2.0 TSI 2-го поколения страдают от слабых поршневых колец и увеличенного расхода масла. Моторы THP (устанавливаются на автомобили группы PSA и BMW) печально известны из-за проблем с системой изменения фаз газораспределения.
Среди дизельных двигателей 2-литровые агрегаты BMW страдают от растяжения цепи ГРМ. Двигатели Subaru отличаются увеличением продольного люфта коленчатого вала. Силовые агрегаты 1.8/2.0 TSI 3-го поколения не радуют владельцев частыми поломками системы охлаждения. Это обусловлено конструктивной сложностью. «Бензин» и дизели ломаются механически. Проблема с синхронизацией привода в двигателе BMW N47 в значительной степени вызвана редкой заменой масла.
Производители позиционируют новые моторы как технически совершенные, поэтому владельцев автомобилей постигает разочарование, когда через 2-3 года эксплуатации они сталкиваются с лавиной поломок. Например, Volkswagen в настоящее время представляет новое поколение двигателей TSI (версия 3B), которые должны работать в цикле Миллера. Но трудно предположить, что этот мотор будет работать без сбоев хотя бы несколько лет.
5. Сажевые фильтры
В настоящее время сажевые фильтры устанавливаются на дизельные двигатели, но вскоре будут применяться на большинстве бензиновых моторов. Владельцы автомобилей, где нет системы самоочищения сажевых фильтров, самостоятельно решают эту проблему. Зачастую их просто демонтируют на СТО.
Сажевые фильтры рассчитаны на 200 000 км пробега. По прохождении этого километража перед владельцем встает дилемма: ремонтировать фильтр или менять. При этом степень износа элемента просто и быстро определяется на СТО. По степени износа можно определить реальный пробег автомобиля.
6. Водяные насосы
На современных агрегатах термостат заменен датчиком температуры и электромагнитным клапаном. Эти компоненты часто ломаются.
7. Топливные фильтры
Фильтр на дизельном моторе следует менять не реже, чем каждые 20 000 км, а лучше – каждые 15 000 км. На некоторые моторы устанавливаются только оригинальные образцы. Дешевые аналоги ускорят износ элементов силового агрегата.
Если топливный фильтр не меняется при износе, он создает избыточное давление – это негативно влияет на насосное оборудование. Насосы с пьезоэлементами ломаются моментально, если работают без топлива. Это, в свою очередь, приводит к образованию стружки, которая попадает в форсунки, и увеличению стоимости ремонта. Желательно менять топливный фильтр вместе с масляным.
8. Турбокомпрессоры: все меньше проблем
В ответ на низкую надежность турбокомпрессоров появилось много мастерских, где устраняют неполадки турбокомпрессоров с изменяемой геометрией лопаток. Для этого используется специальное оборудование и профессиональный инструмент. Стоимость ремонта снижается из-за высокого уровня конкуренции.
При этом велик риск попасть к недобросовестным мастерам, которые не ищут неисправность, а меняют агрегат. К тому же такие «специалисты» не вникают в суть проблемы, не выясняют причину повреждения нагнетателя. Так, владелец автомобиля вынужден будет быстро заменить и вновь установленный турбокомпрессор. Частично в формировании негативного мнения о современных бензиновых и дизельных двигателях виновны недобросовестные работники СТО.
Помните – нужно устранять причину поломки. В противном случае придется часто выкладывать внушительные суммы на ремонт мотора. Это закончится необходимостью менять силовой агрегат из-за критического износа. Еще одна проблема – использование дешевых комплектующих. Внешне и по характеристикам, зашифрованным в каталожном номере, они похожи на оригиналы, но в действительности не соответствуют техническим допускам.
По мнению экспертов
Специалисты отмечают, что сегодня уже практически нет разницы между бензиновыми и дизельными моторами в части эксплуатационной надежности. Нельзя предугадать, какие сюрпризы преподнесет очередной высокотехнологичный агрегат через несколько лет. При этом разработчики не спешат признавать ошибки. Вынуждает к такому шагу лавина типичных неисправностей. Но с ними, как правило, приходится бороться владельцам автомобилей и механикам.
Предупредить поломки можно путем своевременного проведения технического обслуживания. Но и тут следует ориентироваться на фактический износ масла, фильтров, а не на рекомендации производителей. Владельцы современных автомобилей с дизельным или бензиновым мотором должны помнить, что от неожиданных проблем они не застрахованы, как нет универсального средства их предотвращения.
Сравнение дизельного и бензинового двигателей
Изучение принципа работы дизельного двигателя с четырехтактным и двухтактным циклом. Особенности управления мощностью в бензиновых двигателях, их классификация. Преимущества и недостатки эксплуатации автомобилей с дизельными и бензиновыми двигателями.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.02.2014 |
| Размер файла | 710,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение
Алтайский государственный аграрный университет
Кафедра: ПО, инженерной графики и САПР
Тема: «Сравнение дизельного и бензинового двигателей»
студент 225 группы
Проверил: Чугузов Е.П.
1. ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
1.2 ПРИНЦИП РАБОТЫ
2. БЕНЗИНОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
2.1 КЛАССИФИКАЦИЯ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
3. СРАВНЕНИЕ ДИЗЕЛЯ И БЕНЗИНА
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Нашу жизнь невозможно представить без автомобилей. Для жизни и работы людям необходимы автомобили. В настоящее время в нашей стране происходит переход от ДВС к электродвигателям. Автомобили являются неотъемлемым атрибутом жизни человека. Применение автомобилей охватывает многие сферы человеческой деятельности — личный транспорт и общественный транспорт и коммерческий.
Самый первый автомобиль в мире был с паровым двигателем. Конечно, сей агрегат может и можно назвать автомобилем, но вот что-то язык не поворачиваешься. Под понятием автомобиля у меня ассоциируется транспортное средство, которое достаточно компактное, удобное в обращение и в какой-то степени надежное. Все эти определения явно не подходят для машин 19 века. Помимо всего необходимо организовать серийный выпуск автомобилей, чтоб они были доступны для пользования широкому кругу людей. Что точно нельзя сказать про те штучные экземпляры, ну за исключением некоторых. 1879 году Генри Форд перебрался в Детройт, где устроился на работу помощником машиниста. Через три года Форд переехал в Дирборн и в течение пяти лет занимался конструированием и ремонтом паровых двигателей, подрабатывая время от времени на заводе в Детройте. В 1888 году он женился на Кларе Браент и вскоре занял должность управляющего на лесопильном заводе. В 1891 году Форд стал инженером компании Edison Illuminating, а через два года был назначен главным инженером компании. Приличный оклад и достаточное количество свободного времени позволили Форду больше времени уделять разработке двигателей внутреннего сгорания.
1. ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Дизельный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу самовоспламенения распылённого топлива от воздействия разогретого при сжатии воздуха. Спектр топлива для дизелей весьма широк, сюда включаются все фракции нефтеперегонный от керосина до мазута и ряд продуктов природного происхождения — рапсовое масло, фритюрный жир, пальмовое масло и многие другие. Дизель может с определённым успехом работать и на сырой нефти.
1.1 РАЗНОВИДНОСТИ
1.2 ПРИНЦИП РАБОТЫ
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 парах. 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 дизеле — величина постоянная и изменению в процессе работы не подлежит. Сгорание топлива в дизеле происходит, таким образом, столько времени, сколько длится подача порции топлива из форсунки. Вследствие этого рабочий процесс протекает при относительно постоянном давлении газов, из-за чего двигатель развивает большой крутящий момент. Из этого следуют два важных вывода:
1. Процесс горения в дизеле длится ровно столько времени, сколько требуется для впрыска данной порции топлива, но не дольше времени рабочего хода. Это приводит к тому, что рабочий процесс в дизеле протекает при постоянном давлении.
2. Соотношение топливо/воздух в цилиндре дизеля может существенно отличаться от стехиометрического, причем очень важно обеспечить избыток воздуха, так как пламя факела занимает небольшую часть объема камеры сгорания и атмосфера в камере должна до последнего обеспечить нужное содержание кислорода. Если этого не происходит, возникает массивный выброс несгоревших углеводородов с сажей (тепловоз «даёт медведям»).
4-й такт. Выпуск. Соответствует 540°-720° поворота коленвала. Поршень идёт вверх, через открытый на 520-530° выхлопной клапан, выталкивая отработавшие газы из цилиндра.
Далее цикл повторяется.
В зависимости от конструкции камеры сгорания, существует несколько типов дизельных двигателей:
Дизель 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.
Дизель с разделённой камерой: топливо подаётся в дополнительную камеру. В большинстве дизелей 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 легких дизелей и широко использовалась на легковых автомобилях. Однако, вследствие худшей экономичности, последние два десятилетия идёт активное вытеснение таких дизелей двигателями с нераздельной камерой и с системами подачи топлива Common Rail.
Двухтактный цикл
При рабочем ходе поршень идёт вниз, открывая выпускные окна в стенке цилиндра, через них выходят выхлопные газы, одновременно или несколько позднее открываются и впускные окна, цилиндр продувается свежим воздухом из воздуходувки — осуществляется продувка, совмещающая такты впуска и выпуска. 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 врожденным слабым звеном двухтактного цикла. Время продувки, в сравнении с другими тактами, невелико и увеличить его невозможно, иначе будет падать эффективность рабочего хода за счет 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 — еще — 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). Существуют двигатели, где в каждом цилиндре находятся два встречно двигающихся поршня; каждый поршень управляет своими окнами — один впускными, другой выпускными (система Фербенкс-Морзе — Юнкерса — Крейво: дизели этой системы семейства Д100.
В двухтактном двигателе рабочие ходы происходят вдвое чаще, чем в четырёхтактном, но из-за наличия продувки и укорочения рабочего хода двухтактный дизель мощнее такого же по объёму четырёхтактного максимум в 1,6-1,7 раз.
В настоящее время тихоходные двухтактные дизели весьма широко применяются на больших морских судах с непосредственным (безредукторным) приводом гребного винта. Ввиду удвоения количества рабочих ходов на одних и тех же оборотах двухтактный цикл оказывается выгодным при невозможности повысить частоту вращения, кроме того, двухтактный дизель технически проще реверсировать; такие тихоходные дизели имеют мощность до 100 000 л.с.
В связи с тем, что организовать продувку вихревой камеры (или предкамеры) при двухтактном цикле сложно, двухтактные дизели строят только с неразделёнными камерами сгорания.
2. Бензиновый двигатель
Бензиновые двигатели — это класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь поджигается электрической искрой. Управление мощностью в данном типе двигателей производится, как правило, регулированием потока воздуха, посредством дроссельной заслонки.
Одним из видов дросселя является карбюраторная дроссельная заслонка, регулирующая поступление горючей смеси в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Рабочий орган представляет собой пластину, закрепленную на вращающейся оси, помещённую в трубу, в которой протекает регулируемая среда. В автомобилях управление дросселем производится с места водителя от ноги педалью (на автомобилях старше 10-ти лет). В современных автомобилях нет прямой механической связи между педалью акселератора и дроссельной заслонкой. Заслонка поворачивается с помощью электродвигателя, управляемого ЭБУ (по-народному «Мозгами»). В педальном блоке находится потенциометр, изменяющий свое сопротивление в зависимости от положения педали.
2.1 КЛАССИФИКАЦИЯ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
· По способу осуществления рабочего цикла — четырехтактные и двухтактные. Двухтактные двигатели обладают большей мощностью на единицу объёма, однако меньшим КПД. Поэтому двухтактные двигатели применяются там, где очень важны небольшие размеры, но относительно неважна топливная экономичность, например, на мотоциклах, небольших моторных лодках, бензопилах и моторизированных инструментах. Четырёхтактные же двигатели устанавливаются на абсолютное большинство остальных транспортных средств. Следует заметить, что дизели также могут быть четырёхтактными или двухтактными; двухтактные дизели лишены многих недостатков бензиновых двухтактных двигателей, однако применяются в основном на больших судах (реже на тепловозах и грузовиках);
· По числу цилиндров — одноцилиндровые, двухцилиндровые и многоцилиндровые;
· По расположению цилиндров — двигатели с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд (т. н. «рядный» двигатель), V-образные с расположением цилиндров под углом (при расположении цилиндров под углом 180 двигатель называется двигателем с противолежащими цилиндрами, или оппозитным),W-образные, использующие 4 ряда цилиндров, расположенных под углом с 1 коленвалом (у V-образного двигателя 2 ряда цилиндров), звездообразные;
· По способу охлаждения — на двигатели с жидкостным или воздушным охлаждением;
· По типу смазки смешанный тип(масло смешивается с топливной смесью) и раздельный тип(масло находится в картере)
· По виду применяемого топлива — бензиновые и многотопливные [1];
· По степени сжатия. В зависимости от степени сжатия различают двигатели высокого (E=12…18) и низкого (E=4…9) сжатия;
· По способу наполнения цилиндра свежим зарядом: двигатели без наддува (атмосферные), у которых впуск воздуха или горючей смеси осуществляется за счет разрежения в цилиндре при всасывающем ходе поршня; двигатели с наддувом, у которых впуск воздуха или горючей смеси в рабочий цилиндр происходит под давлением, создаваемым турбокомпрессором, с целью увеличения заряда воздуха и получения повышенной мощности и КПД двигателя;
· По частоте вращения: тихоходные, повышенной частоты вращения, быстроходные;
· По назначению различают двигатели стационарные, автотракторные, судовые, тепловозные, авиационные и др.
· Практически не употребляемые виды моторов — роторно-поршневые Ванкеля (производились только фирмами NSU (Западная Германия)
3. Сравнение Дизеля и бензина
дизельный бензиновый двигатель автомобиль
Есть мнение, что звук, издаваемый при работе дизельного двигателя на холостых оборотах, в точности совпадает по частоте с мурлыканием кошки. Звук на такой частоте не только успокаивает человека, но и обладает целебными свойствами. Материал-сравнение, который находится перед вами, постарается, как можно полнее показать основные «плюсы» и «минусы» бензиновых и дизельных двигателей.
Мороз и дизельный двигатель
Все дело в том, что при низких температурах на работу исправного бензинового двигателя влияет только емкость аккумулятора и вязкость масла, в то время как дизель сильно зависит еще и от качества топлива. Солярка в мороз, как холодец, становится желеобразной, к тому же вода, которой недобросовестные продавцы разбавляют дизельное топливо, замерзает и намертво закупоривает «артерии» автомобиля.
Поэтому, для того чтобы быть уверенным в завтрашнем дне хозяин автомобиля с бензиновым двигателем должен лишь заблаговременно купить провода для «прикуривания» и иметь при себе 50 рублей для донора со свежим аккумулятором. У владельцев дизельных автомобилей все оказывается не так просто.
Для дизельного авто на сегодняшний день есть несколько решений данной проблемы. Во-первых, можно установить на свой автомобиль довольно дорогостоящую систему отопления, которая (в зависимости от модификации) может гарантировать не только запуск двигателя даже в самый лютый мороз, но и обогрев салона.
По принципу действия такое оборудование (для обеспечения запуска двигателя в мороз) разделяется на автономное, где работа основана на сжигании топлива, и неавтономное, которое использует электроэнергию внешней электрической сети.
Системы, работающие от бытовой электросети, безусловно более доступны и привлекательны для тех автомобилистов, у которых есть возможность запитать устройство от 220В. При отсутствии электропитания, очевидно, что надо применять автономные подогреватели, но за комфорт придется платить рублем.
Справедливости ради стоит упомянуть еще один вариант: тепловой аккумулятор. Действие устройства основано на накоплении тепловой энергии во время поездки, ее сохранении в тепловом аккумуляторе-термосе и последующем использовании для подогрева двигателя через определенный интервал времени. Устройство не дорого, но эффективно лишь в течение суток после остановки двигателя — за это время жидкость в термосе остывает.
Во-вторых, можно собрать недорогой комплект «первой помощи», включающий в себя паяльную лампу для прогрева бензобака, баллончик с эфиром для впрыскивания под воздушный фильтр, трос для буксировки, длинную отвертку с лоскутами тряпки для изготовления фитилей и провода для «прикуривания». Этот вариант реанимации замороженного дизельного двигателя не только трудоемкий и может занять несколько часов, но и вместо того, чтобы привести мотор в чувства, может вызвать обратный эффект, в прямом смысле слова, убив дизель. Не зависимо от варианта, в любом случае, желательно при каждой заправке заливать в топливный бак присадку-антигель, хотя и ей далеко не всегда удается растопить российскую солярку.
На первый взгляд достаточно оценить только перечисленные перспективы на зиму, чтобы чаша весов бесповоротно склонилась на сторону бензиновых двигателей, однако, не все так просто и у двигателей Дизеля есть еще пара козырных тузов в рукаве. Но о них мы расскажем далее.
Эксплуатация дизеля
Мы уже поняли, что в российских условиях немаловажную роль при выборе автомобиля с дизельным либо бензиновым двигателем играет зима и топливо. Оба фактора против дизелей, но только при условии, что температура «за бортом» будет опускаться ниже -15 градусов Цельсия. При более теплых температурах уже дизеля дают фору бензиновым двигателям. Давайте рассмотрим основные плюсы эксплуатации автомобиля с дизельным двигателем.
Ресурс дизельного двигателя (даже российского производства) не оставляет никаких шансов бензиновым конкурентам.
Значительная экономичность — 2,5-литровый дизель укладывается в 8 литров на 100 км для «городского цикла». Аппетит же дизельных грузовиков, с длиннющими многотонными фурами за «плечами», сравним с большими бензиновыми внедорожниками.
Максимальный крутящий момент средненького дизельного двигателя — мечта даже для 3 — 3,5-литровых бензиновых движков. Благодаря тому, что максимальный крутящий момент у дизелей достигается на малых оборотах, даже неумело отпущенная педаль сцепления не способна заглушить двигатель, который легко приведет в движение автомобиль и на холостых оборотах.
Дизелю не страшна вода (главное, чтобы воздухозаборник был выше уровня воды, а остальное уже не важно). Главная особенность дизельного мотора в том, что если его запустить, то для дальнейшей работы ему уже не нужно электричество. Чтобы заглушить дизельный двигатель, мало разорвать все электрические цепи, для этого нужно еще прекратить подачу топлива или воздуха. Именно поэтому настоящие (серьезные) внедорожники, болотоходы, бронетранспортеры и танки, способные преодолевать водные препятствия, выпускаются с дизельными моторами.
Солярка плохо воспламеняется. Как следствие этого взрывоопасность при авариях и повседневной эксплуатации автомобилей с такими двигателями значительно ниже. Хотя конечно, если не брать во внимание чрезвычайные ситуации, полностью зависящие от человеческого фактора, важность этого преимущества совсем незначительная, но, тем не менее, факт остается фактом.
Обслуживание и ремонт дизельного двигателя
Отличительных особенностей обслуживания дизельных двигателей практически нет. Как и все автомобильные моторы, дизеля любят хорошее масло и хорошее топливо.
При приобретении расходных материалов к дизельному двигателю, нужно помнить, что на моторном масле, свечах накаливания и топливных фильтрах должно быть написано DIESEL. Остальные компоненты (тормозная жидкость, колодки, воздушные фильтры и др.) практически всегда аналогичны бензиновым версиям.
Всем известно, что дизельные двигатели имеют абсолютно иной принцип действия, чем бензиновые и поэтому требуют принципиально другой тип свечей. Специально для них и созданы свечи накала. Такая свеча накала нужна для создания в камере сгорания рабочей температуры, после чего при определенной компрессии происходит возгорание топливной смеси. Рабочая температура свечи накала 700-850C.
10 лет назад считалось, что техническое обслуживание дизельного двигателя выходит дороже, чем его аналога — бензинового, масло дороже и свечи не дешевые. На сегодняшний день ситуация совсем иная: цены на все дизельные расходники достаточно приемлемые, и не являются обременительными для хозяев автомобилей с дизельными двигателями. Свечи накаливания, например, стоят 6-10 долларов США за штуку. Стоимость дизельного моторного масла аналогична стоимости масла для бензиновых моторов (30-40 долларов США за 4-литровую канистру). Как уже упоминалось выше, в статью расходников можно смело добавить присадки к топливу, которые желательно регулярно добавлять в бак при заправке (в качестве поддержки «тонуса» мотора), чтобы двигатель лучше перерабатывал то, чем его «кормят» и, следовательно, дольше служил.
Жизнь у дизельных двигателей длинная, если, конечно, за ним правильно ухаживать. Знакомые механики из автосервиса рассказывали, что однажды тетушка приехала на дизельной «тойоте» на диагностику, оказалось, что она 12 лет на ней не спеша ездила, не меняя даже масла в моторе! Тетушке пришлось оплачивать переборку двигателя, замену всех тормозов и еще немного по мелочам (всего около 4 тыс. долларов США) — возможно, это еще один из вариантов эксплуатации.
Самая серьезная болезнь дизеля
В своем большинстве работы, необходимые при ремонте дизельных двигателей (по цене и трудозатратам) аналогичны работам, необходимым при ремонте бензиновых моторов: те же поршни, кольца, коленвалы, вкладыши, головки, блоки, в некоторых случаях турбины и др. детали. Но, ложка дегтя все-таки есть, одна деталь портит всю картину — ТНВД (топливный насос высокого давления, исполняющий роль инжектора). Стоимость ремонта ТНВД очень дорогая (от 300 до 1500 долларов США), а замена ТНВД на новый насос может оказаться, сравнима по цене с приобретением вполне приличной подержанной иномарки. Да и, кстати сказать, за ремонт дизельного двигателя возьмется далеко не каждый сервис и, прежде чем получится пристроить вашу машину к дизельному доктору, придется постараться при его поисках.
В общем, можно сказать, что ТНВД — это сердце дизельного мотора и, если оно остановилось, вернуть двигатель к жизни будет очень непросто и обойдется довольно дорого. Зато при должном уходе топливный насос высокого давления может долго и безукоризненно служить (до миллиона километров пробега). Конечно, цифра может быть и больше, но все же ни что не вечно и износ деталей ТНВД рано или поздно даст о себе знать.