Чем дизельный двигатель лучше бензинового проект по физике

Какой двигатель лучше, дизельный или бензиновый

Дизельные и бензиновые двигатели значительно отличаются друг между другом. Практически для каждого автомобиля производитель выпускает агрегат с двумя типами топлива, повышая универсальность транспортного средства. Попробуем разобраться, какой именно — бензиновый или дизельный двигатель — лучше.

Выбор между двумя типами силовых агрегатов базируется на ряде факторов, среди которых наиболее важные – экономия, комфорт, запас мощности, условия эксплуатации.

Бензиновый или дизельный двигатель: в чем разница

Принцип работы дизельного ДВС

Здесь смесеобразование происходит быстрее, чем у бензинового двигателя. Воспламеняется топливо благодаря высокой степени сжатия (от 15:1 и выше). Чем выше давление – тем горячее воздух в цилиндре, температура которого на пике около 1000 градусов.

Впрыскиваемый дизель легко детонирует, образуя рабочий ход цилиндра. Отсюда итог: максимальная мощность и крутящий момент достигается намного раньше, чем у бензинового агрегата.

Дизельный двигатель имеет намного больший момент, но меньшую мощность, относительно бензинового агрегата такого же объема, при условии отсутствии турбины у первого.

Как работает бензиновый мотор

Формирование топливно-воздушной смеси происходит либо во впускном коллекторе, либо в камере сгорания (непосредственный впрыск).

В такте сжатия топливо и воздух, а также частицы угарных газов, окончательно смешиваются, после чего сжатая смесь поджигается, происходит воспламенение, резкое повышение температуры (около 2500 градусов) и давления, что позволяет толкать поршень вниз.

Отношение мощности к экономичности

Несмотря на то, что что стоимость дизельного топлива и бензина практически одинакова, дизельные агрегаты, при равном объеме, экономичнее бензиновых. ДТ намного эффективнее сгорает, поэтому разница между расходом одинаковых по объему двигателей, варьируется от 20 и до 50%. Соответственно, здесь в выборе — бензиновый или дизельный двигатель — лидирует второй.

Бензиновые агрегаты имеют большую мощность при одинаковом объеме, например: 2-х литровый двигатель Mercedes-Benz E-class W124 в бензиновом варианте имеет мощность 135 «лошадей», а дизельный – 75.

Компенсируется недостаток мощности крутящим моментом, который достигается при 1800-3500 об/мин. Это объясняет факт, что вся грузовая, и частично коммерческая техника, имеет под капотом дизельный мотор.

Экологичность

Дизельное топливо более тяжелое, относительно бензина, однако имеет повышенный спрос в Европе и США, так как выбрасывает в атмосферу намного меньше СО₂, но только при условии исправного двигателя, иначе ситуация кардинально меняется.

Сравнение дизельного и бензинового двигателя

Дизельный

Бензиновый двигатель

Бензиновый или дизельный двигатель: на чем остановить выбор

Исходя из вышеуказанных достоинств и недостатков, автомобили с дизельным агрегатом более популярны среди автомобилей до 00-х годов выпуска. Эти моторы просты, электроника практически отсутствует, а ресурс может достигать 1 000 000 км. К новым дизелям в СНГ отношение скептическое в силу дороговизны ремонта и обслуживания.

Источник

Статья. «ЧЕМ ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ЛУЧШЕ БЕНЗИНОВОГО».

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

«ЧЕМ ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ЛУЧШЕ БЕНЗИНОВОГО»

Бонич Иван Александрович

МБОУ Гимназия №42 г.Пенза, Россия.

Попова Елена Александровна,

МБОУ Гимназия №42 г.Пенза.

Нередко два одинаковых внешне автомобиля абсолютно по-разному ведут себя в эксплуатации. И тут у многих автомобилистов возникает принципиальный вопрос, какой тип двигателя — бензиновый или дизельный — предпочесть. Бензин вроде бы привычнее, с другой стороны, цены на стелах АЗС на дизельное топливо выглядят привлекательнее. Чем дизельный двигатель лучше бензинового? На этот вопрос мы попытались найти ответ в своей работе.

Двигателями называют машины, преобразующие один из видов энергии (тепловой, электрической, гидравлической и др.) в механическую работу. Тепловые двигатели преобразуют в механическую работу тепловую энергию. К ним относятся паровые машины, паровые и газовые турбины и ДВС. В ДВС рабочее тело получается непосредственно в цилиндрах двигателя, что существенно снижает тепловые потери. Поэтому ДВС отличается от других тепловых двигателей не только большей экономичностью, но и простотой конструкции и компактностью.

Заметим, что в ДВС из каждых 10 литров топлива только около 2 литров используется на полезную работу, остальные 8 литров сгорают впустую. То есть КПД ДВС составляет всего 20 %.

Дизельные двигатели более долговечны, чем бензиновые, что объясняется более прочным и жестким выполнением блока цилиндров, коленчатого вала, деталей цилиндро-поршневой группы, головки блока цилиндров и применением дизельного топлива, которое в отличие от бензина в известной степени также является смазочным материалом. К недостаткам дизельных Двигателей следует отнести большую массу, меньшую литровую мощность, повышенный шум из-за высокого давления сгорания и затрудненный пуск при отрицательных температурах окружающего воздуха, особенно у автомобилей прошедших 100 000 км и более. В процессе эксплуатации изнашиваются плунжерные пары топливного насоса высокого давления, нарушается герметичность посадки иглы форсунки, что приводит на низких оборотах при пуске (70—90 оборотов в минуту) к плохому распылению шва. В то же время в результате появившегося износа цилиндропоршневой группы на такой частоте вращения заметно увеличивается прорыв сжимаемого воздуха в картер, а значит, давление и температура не достигают значений, необходимых для воспламенения распыленного топлива. Тем не менее существуют достаточно простые устройства, которые резко улучшают запуск дизелей при низких температурах, в том числе теплообменное устройство, устанавливаемое на период зимней эксплуатации во впускной коллектор. Опыт эксплуатации дизельных двигателей позволяет сделать вывод, что рассмотренные выше изменения, которые происходят в топливной аппаратуре и цилиндропоршневой группе, почти не вызывают снижения мощности и увеличения расхода топлива. Двигатели подвергаются ремонту, главным образом, из-за повышения расхода смазочного масла, что можно легко определить по доливу и появлению голубого дыма, который образуется из-за сгорания масла.

Бензиновые двигатели имеют более высокую частоту вращения, большую литровую мощность, шум и вибрации более низкие. Регулирование горючей смеси в них, главным образом, количественное. Поэтому на малой и средней мощностях (двигатели легковых автомобилей работают в основном в этих режимах), действительная степень сжатия — низкая, т. е. в результате дросселирования на впуске и частичного наполнения цилиндра вместо давления сжатия, например, 2,5 МПа на полной мощности, смесь сжимается до 1,0 МПа. Отсюда — низкая эффективность сгорания и последующего расширения, а значит, и большой расход топлива.

Таким образом, если при номинальных мощностях эффективный КПД бензинового двигателя на 20% ниже, чем у дизеля, то на частичных режимах разрыв увеличивается до 40% и более. Это подтверждается многочисленными сравнительными эксплуатационными испытаниями автомобилей с дизельными и бензиновыми двигателями одинаковой мощности. Снижение расхода топлива на 100 км пути в зависимости от условий движения (в городе или на магистралях) составляет 25—50%. Что касается токсичности отработанных газов, то проведенное за последнее десятилетие усовершенствование бензиновых двигателей, включая управляемый поршневым процессором прямой впрыск форсунками, значительно улучшило этот показатель. Однако многие специалисты ведущих автомобильных компаний, например фирмы Volkswagen, считают, что в условиях повышенных требований к защите окружающей среды и расходу топлива дизели остаются наиболее перспективными двигателями.

Преимущества дизельных ДВС:

— экономичность, расход топлива при том же объеме и мощности меньше на 15-25%;

-меньшая стоимость топлива;

— хорошая тяга на низких оборотах, дизельный двигатель удобен для джипов и грузовиков особенно на бездорожье;

— отсутствие свечей зажигания, проводов, трамблёров.

Преимущества бензиновых ДВС:

— низкий уровень шума и вибраций;

— большая литровая мощность;

— способен работать на высоких оборотах.

Недостатки дизельных ДВС:

— низкая динамика разгона больший шум и вибрация;

— чувствительная топливная система, особенно к нашему топливу, может не завестись при сильном морозе;

— не терпит высоких оборотов, и как следствие высоких скоростей;

— большая масса, меньшая литровая мощность;

— чаще замена масла и фильтров, масло необходимо более высокого качества;

— для запуска дизельного двигателя необходим аккумулятор большей емкости, следовательно, больше и стоимость.

Недостатки бензиновых ДВС:

— больший чем у дизеля расход топлива;

— наличие системы зажигания;

— наибольшая мощность достигается в небольшом диапазоне оборотов например с 3500 до 4000, правда у новых бензиновых двигателей диапазон более широкий и ровный, за счет изменения фаз газораспределения, применения непосредственного впрыска.

Экономия на топливе: автомобиль : Mitsubishi Outlander

Расход топлива в городе на 100 км

Расход топлива на шоссе на 100 км

Расход топлива в смешанном цикле на 100 км

Расход топлива в городе на 100 км

Расход топлива на шоссе на 100 км

Расход топлива в смешанном цикле на 100 км

Так что же все-таки лучше, бензиновый или дизельный двигатель? Вечный вопрос и проблема выбора образовала из общей массы автолюбителей два противостоящих друг другу лагеря, которые не щадя своих сил, убеждают своих знакомых и друзей, тех, кто еще не приобрел автомобиль, но собирается это сделать в правильности того или иного выбора. Вопрос о выборе ДВС остается актуальным на сегодняшний день. Право выбора за автомобилистами.

Источник

Некоторые любят потяжелее: чем хорош легковой дизель, и почему они скоро вымрут

Прошедшие 20 лет войдут в историю автомобилестроения как короткий ренессанс легковых дизелей. Эпоха подходит к концу, и не за горами их закат. Почему же при всех достоинствах дизельного мотора России этот ренессанс не коснулся? Разбираемся в истории вопроса.

Особенности конструкции. Плюсы

Д авайте сначала о том, что является несомненным достоинством дизельного мотора — об экономичности. Рабочий процесс в дизельном моторе отличается от такового у бензиновых собратьев в первую очередь способом регулирования мощностных параметров. Поскольку нет нужды в поддержании стехиометрической смеси (постоянного соотношения топлива и воздуха), то можно использовать качественное регулирование, просто изменяя количество подаваемого в камеру сгорания топлива. При этом нет нужды в дроссельной заслонке, нет дополнительных потерь на всасывание, а в сочетании с высоким коэффициентом расширения получаем очень высокий КПД на любых оборотах.

После массового появления турбонаддува в восьмидесятые дизельные моторы получили еще один мощный стимул к развитию. С начала века находившиеся в тени бензиновых двигателей из-за более низкой степени форсирования по оборотам и более высокой массы, они отыграли свое с лихвой, сначала на тяжелых грузовиках, а затем и на легковушках.

На фото: двигатель Volkswagen Golf GTD (Typ 19) ‘1984–85

Турбонаддув идеально сочетался с рабочим циклом дизеля: воздух можно сжимать сколько угодно, ограничения по детонации больше нет, а большой коэффициент расширения — это еще и сравнительно невысокая температура выхлопных газов, особенно на промежуточных режимах, а значит, и щадящий режим работы турбокомпрессора.

Недостатков при этом, кроме цены, попросту нет. Экономичность даже улучшается за счет работы на более малых оборотах, топливо все такое же безопасное, не склонное к легкому воспламенению. И выбросы СО низкие, ведь двигатель всегда работает с избытком воздуха.

Особенности конструкции. Минусы

Минусы у дизельного двигателя всегда были тесно связаны с его же плюсами. Качественное регулирование требует сложной топливной аппаратуры, и чем больше мощность и частота вращения, тем аппаратура дороже.

Повышение требований к чистоте сгорания еще больше увеличивает ее цену. Большая степень сжатия и коэффициент расширения с очень высокой рабочей температурой в камере создают большую тепловую нагрузку на поршень и большие механические нагрузки на поршневую группу и блок цилиндров. Повышение степени форсирования за счет турбонаддува приводит к дальнейшему увеличению нагрузки на поршневую группу и головку блока цилиндров, форсунки и остальные элементы двигателя.

На фото: Porsche Cayenne S Diesel ‘2013

В результате требования ко всем элементам двигателя растут, как и их цена. Да и сами турбины стоят недешево. А еще его топливо, теоретически более дешевое, чем бензин, на практике оказалось в итоге не таким уж дешевым. Дизельное топливо высокого класса по стоимости изготовления конкурирует с бензином, а разница в цене чаще обусловлена налогами. В нашем климате к числу недостатков дизельного топлива добавляется еще и его склонность к парафинизации при низкой температуре, что требует применения специальных его сортов и подогрева топливопроводов и фильтров зимой.

После закручивания «экологических гаек» к минусам дизельных моторов добавилась еще пара пунктов. Высокоэффективное сгорание топлива дает повышенное количество окислов NOx, и снизить их количество можно либо снижением эффективности сгорания, или хитроумными химическими фокусами.

Оба метода имеют свои минусы. EGR резко снижает ресурс двигателя, а мочевинная нейтрализация требует большого количества дополнительной технической жидкости, которая к тому же имеет низкую температуру замерзания. Вдобавок при сгорании жидкого топлива сразу после распыления образуются твердые частицы. И эта сажа содержит множество канцерогенных веществ, которые нужно как-то фильтровать. А DPF фильтры оказались дорогим и крайне капризным компонентом.

Почему дизелю сказали «нет»?

Почему на наших дорогах во времена СССР не бегали дизельные Мереседесы — и так понятно. Это Высоцкий мог себе позволить ездить на машине подобного класса, а те, кто имел доступ к солярке, не могли о таком даже мечтать. В перестроечные годы, когда моряки, совслужащие из ГДР и прочие «выездные» повезли в страну первые иномарки, советский человек выяснил неприятную правду. Дизельная легковушка оказалась весьма капризной и не особенно комфортной.

И пусть тогда любая машина была уже лучше, чем отсутствие таковой, но дизельная машина, даже если это была не Волга с Перкинсом, а вполне «цивильный» Опель или Мерседес, пахла соляркой, плохо прогревалась, не всегда хорошо заводилась, сильно вибрировала и шумела. При том что бензиновые экземпляры иномарок подобным поведением не отличались. Топливная аппаратура, естественно, ломалась, и заменить ее на карбюратор от Нивы или Волги не получалось, а потянуть штучное производство запчастей для ТНВД могли редкие мастерские при НИИ.

На фото: Mercedes-Benz 300 SD Turbo Diesel (W116) ‘1977–80

Эйфория прошла довольно быстро, поэтому машины на дизельном топливе остались у тех, кто «по долгу службы» имел доступ к солярке: у водителей грузовиков и тракторов. Остальные восхищались издалека, но по возможности приобретали то, что советовали «опытные люди». Обычно это был вариант «карбюратор и цепь»: минимум расходных материалов, минимум изнашиваемых элементов, все чинится на коленке до поры до времени. Любой впрыск топлива, а особенно дизельная аппаратура впрыска были заведомо неремонтопригодны без полноценной инфраструктуры обслуживания.

Что было дальше

Прогресс дизельных моторов в 90-е годы не остался без внимания, но его явно не хватало для коренного перелома ситуации. Редкие дизельные моторы с «легковым характером» на BMW обрастали легендами, но обладатели легендарных и не очень моторов стали замечать, что дизельное топливо в России совсем не благоволит тонкой аппаратуре легковых дизелей.

На фото: BMW (E34) ‘1991–95

Пара неудачных заправок — и вот уже под замену форсунки и ТНВД, а алюминий ГБЦ, особенно форкамерных с их тонким литьем, просто тает с нашей высокосернистой соляркой. Да и по большому счету, машины с дизельными моторами едва ли стали комфортнее. Конечно, уже не было «горбов» на капоте из-за особой длинноходности моторов, но вибрация, шум, плохой запах непрогретого мотора и дымность на переходных режимах никуда не делись.

Двадцать лет на успех

Ситуация начала меняться только к концу девяностых годов. Тут законодателями стали вовсе не немцы, а итальянские и французские компании. Дочернее отделение компании FIAT, Magneti Marelli, разработало и выпустило в свет первую коммерческую систему управления Common Rail для легковых дизелей. А в 1997 году итальянцы применили систему на автомобиле Alfa Romeo 156 1,9 JTD. Bosch купил перспективную разработку, и уже в 1998 году представил первый автомобиль с собственной системой Common Rail, это был Mercedes 220CDI в кузове W202, с двигателем OM611.

На фото: Mercedes-Benz C-Klasse (W202) ‘1993–2000

Если ранее объем впрыска задавался чисто механически для всех цилиндров одновременно, а момент впрыска выбирался с помощью вакуумно-центробежного регулятора (или электронного регулирования на более поздних версиях ТНВД), то в системе с Common Rail впрыск работал примерно как на обычном бензиновом моторе. Только давление в рампе уже на первой системе составляло 1 350 бар, а топливо можно было впрыскивать несколькими порциями, обеспечивая предварительный разогрев камеры сгорания и более полное сгорание топлива на любых режимах, и снижение механических нагрузок на поршневую группу заодно.

Система снимала почти все ограничения на рост мощности дизельных моторов, а заодно позволяла избежать проблемы переходных режимов. Дизель наконец-то научился быстро набирать обороты без облаков дыма и просадки мощности. И началась безумная гонка роста степени форсирования, которая закончилась введением очередных законодательных актов, ужесточением норм выхлопа и… дизельгейтом.

Популярность дизельных моторов в Европе неуклонно падает: по данным отчёта JATO Dynamics Ltd, в 2017 году продажи их упали на 8%, и доля дизелей в структуре продаж новых машин составила 43,7%. То есть, как говорил Марк Твен, «слухи о моей смерти несколько преувеличены», однако тренд наметился совершенно однозначный. Вот уже и «законодатели жанра» в лице FCA (придумавшие Common Rail Magneti Marelli остаются «дочкой» концерна) планируют сворачивать производство машин на тяжёлом топливе к 2022 году.

Вот мимо просвистело

В России мы слышали скорее отголоски далеких боев за экономичность, ультрачистый выхлоп, минимальные налоги и средний расход топлива по линейке моделей. У нас дизели, даже победив свои родовые проблемы, так и не стали массовыми. Крупные кроссоверы все чаще покупались с дизельными моторами, а внедорожники и коммерческий транспорт еще с девяностых плотно на них подсели. Увеличение числа премиальных внедорожников способствовало дизелизации автопарка в европейской части России. Собственно, часто даже альтернативы дизелю не было, он оказывался единственным приемлемым вариантом по мощности, расходу и налогам для определенной модели машины.

На фото: Porsche Cayenne Diesel ‘2010–14

Привозные авто попадались с дизельными моторами просто потому, что в Европе их вдруг оказалось большинство, а кто-то и сознательно покупал машины с двигателем на тяжелом топливе. Но основная масса машин производилась у нас, а дизельные версии если и продавались, то это были значительно более дорогие импортируемые варианты.

Дизелизация всей страны не состоялась, на этот раз не из-за конструктивных недостатков (как в 80-е и 90-е), а по воле автопроизводителей. Для них Россия осталась рынком, на котором востребованы бензиновые моторы прошлого поколения, а с дизелями слишком много хлопот. Зимой могут замерзнуть, повредить топливную аппаратуру, а зачем им недовольные клиенты? Тем более что дизели отлично продавались в Европе, а дефицит мощностей производства всегда приходится учитывать.

На фото: Mercedes-Benz G-Klasse ‘2016

Двигатели на тяжелом топливе остались или уделом энтузиастов, которые идут на дополнительные расходы и риски ради мечты или значительной экономии топлива, или тех, кто покупает дизельную машину только потому, что бензиновая еще хуже, благо по сложности топливной аппаратуры они вполне сравнимы.

С учетом европейских тенденций, а еще короткого века нынешних премиальных авто, недолгий дизельный ренессанс бизнес-класса скорее всего закончится буквально года через два-три. Если только его не поддержит внезапно хлынувший через границу поток проданных за бесценок в Европе авто. Ну а мечты о минимальных расходах на эксплуатацию, скорее, теперь относятся к электромобилям: у них есть еще в запасе десяток-два лет, чтобы побыть синей птицей.

Источник

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.

Источник