Сравнение дизельного и бензинового двигателя: Бензин или дизель — какой мотор лучше? — журнал За рулем

Статті :: Екплуатація. Догляд :: Чому дизельний мотор краще: Порівняння з бензиновими

​  12 Преимуществ дизельного двигателя

  Почему дизельный мотор лучше: Сравнение дизельных двигателей с бензиновыми

  Задумывались ли вы почему экономные Европейцы чаще всего приобретают дизельные автомобили?

Ведь уровень жизни и доходы населения в Европе позволяет людям не задумываться о топливе. Но несмотря на благосостояние, население Европы все равно чаще покупает автомобили с дизельными моторами. И причина здесь не только в экономии топлива.
  Европейцы из-за одной только экономии никогда бы не стали массово скупать дизельные автомобили. На самом деле популярность дизельных двигателей в Евросоюзе связана с рядом преимуществ, которые имеют дизельные транспортные средства по сравнению с их бензиновыми аналогами. Давайте узнаем какие-же, помимо экономии топлива, есть преимущества у дизельных двигателей.

  1. Дизельные двигатели более экономичные
  Как уже известно самое главное и существенное преимущество любого дизельного мотора по сравнению с бензиновыми аналогами это значительно меньший расход топлива. Низкий расход дизельного мотора связан с особенностью преобразования дизельного топлива в энергию.
  Так, например, дизельный силовой агрегат более эффективно сжигает топливо, что позволяет ему получать от одного объема соженного топлива около 45-50 процентов энергии. Бензиновый же мотор получает приблизительно 30 процентов энергии. То есть 70 процентов бензина сгорает впустую!!!

  Кроме того, дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия чем бензиновые. Так как на степень сжатия влияет время воспламенения топлива, то соответственно, чем выше степень сжатия, тем двигатель имеет больший КПД.

  Также современные дизельные моторы более эффективны из-за отсутствия дроссельной заслонки на впускном коллекторе, которая как правило используется в бензиновых автомобилях. Это позволяет дизелям избегать потери энергии связанной с всасыванием воздуха, который необходим для воспламенения топлива в бензиновых двигателях.

  2. Дизельные двигатели надежнее чем бензиновые
  За последние более чем 50 лет дизельные моторы зарекомендовали себя надежнее чем их бензиновые конкуренты. Главной особенностью дизельного мотора является отсутствие в дизельной машине системы зажигания, работающей от высокого напряжения. В итоге в дизельной машине отсутствуют радиочастотные помехи от линии высокого напряжения, которые часто становятся виновниками проблем с электроникой автомобиля.

 
  Также считается что большинство внутренних компонентов дизельного двигателя имеют более долгий срок службы. И это действительно так, поскольку из-за более высокой степени сжатия компоненты дизельного силового агрегата изначально более долговечны.

  Именно поэтому в мире очень много дизельных автомобилей с пробегом около 1 млн. километров и немного бензиновых с таким же пробегом.

 
  Есть правда один минус дизельных моторов, который раньше не давал покоя поклонникам мощных автомобилей. Дело в том, что у дизельных двигателей старых поколений на каждый литр объема мотора была очень маленькая мощность. Но к счастью инженеры решили эту проблему с появлением на рынке турбин. В итоге почти все современные дизельные моторы оснащаются турбинами, которые позволили им сравняться по мощности (а порой даже превзойти) с бензиновыми аналогами. В том числе с развитием технологий в современных дизелях удалось минимизировать практически все недостатки, которые преследовали дизельные моторы долгое время.

  3. Дизельный двигатель автоматически сжигает топливо
  Еще одно главное преимущество дизельных моторов в том, что дизельные автомобили автоматически сжигают топливо, фактически не затрачивая энергии для этого. Напомним, что несмотря на то что дизельный двигатель использует четырехтактный цикл (впуск, сжатие, сгорание и выхлоп) сжигание дизельного топлива происходит самопроизвольно внутри двигателя от большой степени сжатия. В бензиновых моторах для сжигания топлива нужны свечи зажигания, которые постоянно находятся под высоким напряжением чтобы выдавать искру воспламеняющая бензин в камере сгорания.

 
  В итоге в дизельных двигателях нет необходимости в свечах зажигания, в высоковольтных проводах и т. п. В итоге затраты на содержания автомобиля значительно снижаются по сравнению с бензиновыми автомобилями, в которых нужно периодически менять свечи зажигания, высоковольтные провода и связанные с ними компоненты.

  4. Стоимость дизельного топлива сопоставима со стоимостью бензина или даже ниже
  Несмотря на то что в нашей стране стоимость дизельного топлива находится на том же уровне, что и бензин, нужно отметить что во многих странах мира (в том числе и в странах Европы) стоимость дизельного топлива ниже, чем бензин. То есть помимо низкого расхода топлива владельцы дизельных автомобилей во многих странах тратят на топливо гораздо меньше чем владельцы бензиновых транспортных средств.

 
  Но даже с учетом того что в нашей стране солярка стоит также как бензин (или даже дороже) преимущество по эффективности дизельных автомобилей очевидно. Ведь запас хода на полном баке дизельного топлива намного больше чем в том же автомобиле оснащенном бензиновым силовым агрегатом.

  5. Более низкая стоимость владения
  Кто-то может поспорить с этим преимуществом, так как в некоторых случаях стоимость технического обслуживания и ремонта дизельных автомобилей значительно превышает стоимость ТО бензиновых. И это действительно неоспоримый факт. Но в совокупности стоимость владения дизельным автомобилем значительно меньше бензинового аналога. Особенно на тех рынках где наблюдается повышенный спрос на дизельные машины. Дело в том, что в стоимости владения всегда нужно учитывать потерю рыночной стоимости автомобиля на подержанном рынке и естественный износ запчастей в процессе эксплуатации ТС. Как правило дизельные автомобили теряют в цене намного медленнее чем бензиновые аналоги. Также из-за более долговечных деталей двигателя дизельные автомобили имеют более долгий срок службы, что конечно позволяет тратить значительно меньше денег на ремонт автомобиля.

 
  Так что в долгосрочном периоде (от 5 лет и выше) владение дизельной машиной более выгодное чем бензиновой. Правда стоит отметить, что стоимость дизельных моделей как правило значительно выше бензиновых. Но если вы будете долго владеть автомобилем и будете проезжать 20 000-30 000 км в год, то эта переплата окупиться за счет экономии топлива.

  6. Дизельные автомобили более безопасные
  На протяжении многих лет было доказано что дизельное топливо значительно безопаснее бензина по нескольким причинам. Во-первых, солярка меньше подвержена легкому воспламенению (возгоранию) по сравнению с бензином. Например, дизельное топливо как правило не воспламеняется при воздействии на него высокого источника тепла.

 
  Во-вторых, дизельное топливо не выделяет опасных паров, как бензин. В итоге вероятность воспламенения паров, что может вызвать пожар автомобиля значительно ниже в дизельных транспортных средствах чем в бензиновых.

 
  Все эти факторы делают дизельные автомобили намного безопаснее на дороге. Например, в случае ДТП.

  7. В выхлопе дизельного автомобиля меньше окиси углерода
  Дизельные моторы производят гораздо меньше окиси углерода чем бензиновые аналоги. Это преимущество особо очевидно в неавтомобильных силовых установках, таких как например дизель-генераторах. Бензиновые установки более опасны так как из-за большой концентрации окиси углерода существует опасность для человека, который может отравиться угарными газами. Вот почему в подводных лодках, подземных шахтах всегда используются только дизельные силовые установки. Ведь при применении бензиновых силовых агрегатов существовала бы опасность для людей.

 
  Тем не менее это не говорит о том, что вы можете безопасно находится долгое время в закрытом помещение при работающем дизельном автомобиле. Помните, что дизельный выхлоп все равно содержит окись углерода. Правда в гораздо меньших количествах чем производят бензиновые моторы.

  8. В дизельных двигателях турбина получает больше энергии
  Мы живем в удивительное время, когда буквально на глазах в мире исчезают атмосферные двигатели. На их смену приходят турбо моторы, которые намного эффективней и мощней своих предшественников. Так что совсем скоро большинство автопроизводителей откажутся от обычных силовых агрегатов в пользу турбо технологий.

 
  С самого начала появления турбин инженеры столкнулись с проблемой, связанной с питанием турбокомпрессора. Как правило крыльчатка турбины вращается за счет энергии получаемой от выхлопных газов автомобиля. Если же сравнивать бензиновые и дизельные автомобили, то турбины в дизельных моторах работают более эффективны, так как в дизельном автомобиле количество выхлопных газов гораздо больше. Именно поэтому турбокомпрессор дизельного мотора выдают максимальную мощность намного раньше бензиновых автомобилей. То есть уже на низких оборотах владельцы дизельных автомобилей начинают ощущать максимальную мощность и крутящий момент.

  9. Дизельные моторы без дополнительных модификаций могут работать на синтетическом топливе
  Еще одно главное преимущество дизельных двигателей- это возможность работать на синтетическом топливе, без каких-либо существенных изменений в конструкции силового агрегата. Бензиновые же двигатели также могут работать на альтернативном топливе. Но для этого необходимы значительные изменения в конструкции силового агрегата. Иначе бензиновый двигатель работающий на альтернативном топливе быстро выйдет из строя.

 
  В настоящий момент мировая промышленность экспериментирует с биобутанолом, который отлично подходит в виде синтетического биотоплива для бензиновых автомобилей. Этот вид топлива возможно не будет причинять бензиновым автомобилям никого вреда без проведения каких-либо изменений в конструкции двигателя.

  Но несмотря на это дизельные моторы уже сегодня могут работать без доработок на многих видах альтернативного топлива. Так что преимущество очевидно.

  10. Дизельные двигатели меньше нагреваются
  Дизельные силовые агрегаты всегда работают на более низких температурах по сравнению со своими бензиновыми аналогами. Дело в том, что из-за более эффективного сжигания топлива дизельные моторы меньше вырабатывают тепла, получаемого при воспламенении топлива. Например, дизельный мотор использует примерно на 40 процентов меньше топлива, для того чтобы выработать ту же мощность, которую вырабатывает того же объема бензиновый двигатель. Именно поэтому дизельный мотор выделяет гораздо меньше тепла в результате воспламенения топлива.

 
  Главная причина почему дизельному двигателю для производства энергии необходимо меньше топлива, это более высокая степень сжатия, а также особенность впрыска топлива в камеру сгорания.

  В отличие от бензиновых двигателей в дизелях топливо не впрыскивается до тех пор, пока поршень не будет находится в верхней части такта сжатия.

  Также из-за особенностей дизельного топлива которому требуется высокая степень сжатия для воспламенения, в дизельных моторах топливо меньше подвержено самопроизвольному воспламенению.

  11. Дизельные двигатели более долговечны
 
 
  Когда дизельные двигатели впервые появились в автомобилях они быстро продемонстрировали удивительную особенность. Так по сравнению с бензиновыми, дизельные моторы имеют большой срок службы эксплуатации. Как мы уже сказали из-за особенностей работы дизельные моторы при проектировании и сборке требуют использования более крепких деталей. Также дизельное топливо имеет превосходные смазывающие свойства по сравнению с бензином. В итоге ресурс дизельных моторов как правило в два раза превышает бензиновые. Правда для того чтобы дизельный силовой агрегат прошел ровно в два раза больше бензинового аналога, необходимо соответствующее регулярное техническое обслуживание, которое как правило стоит дороже чем для бензиновых автомобилей. Но если вы собираетесь использовать дизельную машину долгое время, то переплата за ТО окупится большим ресурсом силового агрегата.

  12. В дизельных двигателях при низких оборотах крутящий момент больше чем в бензиновых
  По сравнению с бензиновыми двигателями, дизели умеют производит гораздо больше крутящего момента на низких оборотах. Вот почему в грузовых автомобилях как правило используют дизельные моторы. Благодаря доступному максимальному крутящему моменту на низких оборотах автомобиля становится не только экономичным, но и способен на низких оборотах брать на себя большую нагрузку.

Какой двигатель лучше : дизельный или бензиновый

В среде автолюбителей существует вечный вопрос: «какой двигатель лучше: дизельный или бензиновый?».

Почему он вечный, потому что ни один з них не является лучшим, так как принцип воспламенения топливной смеси различен – каждый обладает рядом существенных преимуществ и недостатков.

Содержание:

1. Принцип работы бензинового двигателя
2. Эксплуатация дизельного и бензинового двигателей
3. Вопросы и проблемы, возникающие при обслуживании дизельного и бензинового двигателей
4. Плюсы и минусы дизельного и бензинового двигателей

Принцип работы бензинового двигателя

Главное отличие бензинового двигателя – процесс образования топливовоздушной смеси, которая образуется за пределами цилиндров (если не установлена система непосредственного впрыска топлива).

После того, как смесь образована, она попадает внутрь цилиндра, где происходит сжатие топливовоздушной смеси до состояния нагрева в 500-600 градусов Цельсия.

После сжатия, приходит черед свечи накаливания, которые дают искру и воспламеняют смесь.

Как видно из вышеописанного – принцип довольно прост. Не зря такой двигатель называется «двигатель внутреннего сгорания».

Работа двигателя внутреннего сгорания наглядно показана в данном ролике:

 

Ниже в статье подробно описаны преимущества и недостатки каждого из типов двигателей.

 

В Центральной полосе России чаще используются бензиновые двигатели.

 

Причина этого – глубоко засевший стереотип «тракторного дизеля Советских времен», но при этом лишь немногие знают, что легковые автомобили времен СССР, оснащенные бензиновыми моторами получили весьма широкое распространение за рубежом и в 70-90-е годы ХХ века постоянно поставлялись на экспорт.

 

При всем этом в Европе около 50 % автомобилей оборудованы дизельными двигателями, а в Австрии все 60 %.

Эксплуатация дизельного и бензинового двигателей

 

Долговечность дизельного и бензинового двигателей

Принято считать, что бензиновые двигатели уступают дизельным в плане надежности и долговечности. Здесь вопрос упирается в топливо и его качество.

Действительно, при прочих равных и приемлемом качестве топлива бензиновый двигатель несколько уступает в надежности.

Дело все в конструкции, детали которой в бензиновом двигателе выполнены жестче, и, соответственно, не допускают образования малейших люфтов между соприкасающимися поверхностями.

В этом вопросе преимущество опять же находится у дизеля – как известно, дизельное топливо, помимо своей непосредственной функции, выступает еще и в роли смазки.

Также, следует отдать должное бензиновому двигателю в вопросе привередливости – он лучше переживает эксплуатацию на низкокачественном топливе, что особенно актуально для России.

Морозостойкость дизельного и бензинового двигателей

В северных районах вопрос: «Что лучше дизель или бензиновый двигатель?» чаще всего подразумевает под собой морозостойкость и способность к быстрому запуску при температуре минус 20-25.

На данный момент морозостойкость как дизеля, так и бензина примерно равны. Обусловлено это наличием сортов топлива и смазочных материалов, предназначенных для эксплуатации в различных климатических условиях (вплоть до -60 градусов), при этом цены на данные виды топлива не являются «космическими».

Если же в наличии зимних сортов топлива не имеется, то в таком случае эксплуатация бензинового двигателя является предпочтительной – он лучше переносит низкие температуры.

Что касается заводки при отрицательных температурах, здесь в выигрыше бензиновый двигатель, который способен без особых проблем запуститься даже при большом минусе.

Впрочем, современный рынок автомобилей богат автомобилями, оснащенными современными подогревателями, способными за считанные минуты «воскресить» любой двигатель при любой температуре.

Плюс к тому же, заправочные станции изобилуют сортами зимнего дизельного топлива, которое не замерзает даже при минус 50.

Работа подогревателя наглядно показана в данном ролике:

Гидрофобность дизельного и бензинового двигателей

Особенно актуален данный показатель для «глухих» районов. Как известно, практически вся военная техника оснащена дизельными двигателями. И не зря. Вся работа дизеля основана на механике и не требует использования электрических цепей.

Электричество нужно лишь для работы контрольно-измерительных приборов и самого запуска. Именно поэтому дизельный двигатель совершенно не боится воды.

Что касается бензиновых двигателей, здесь все намного сложнее. Бензиновый мотор с легкостью получит гидроудар, после которого двигатель восстановлению подлежать не будет. Дизель тоже способен на данный «трюк», но только в одном случае – если вода попадет непосредственно в цилиндры.

 

Выброс СО2 дизельного и бензинового двигателей

В нашей стране до сих пор в умах людей сидит стереотип советского трактора Т-150 с дизельным коптящим мотором.

В нынешнее время ситуация складывается с точностью до наоборот – дизельные двигатели обладают лучшими показателями экологичности по сравнению с бензиновыми, которые на современном этапе получили не такое широкое распространение в Европе.

Состав выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей:

№	Компоненты выхлопных газов	Бензиновые двигатели	Дизельные двигатели
1.	Оксид углерода CO(2)	0.035	0.017
2.	Оксид углерода CO(4)	0.217	0.2
3.	Оксиды азота (NO1 NO2)	0.002	0.001
4.	Сажа	0. 04	1.1

 

КПД двигателей и их мощность

Пожалуй, самые весомые показатели, на которые обращают внимание как минимум половина автовладельцев при выборе автомобиля – это мощность двигателя.

В данном вопросе существует несколько подводных камней, на которые может наткнуться покупатель. Принято считать, что бензиновые моторы, как правило, более мощные, так как «лошадок» у них больше.

Это в корне не верно. Поэтому и «лошадок» больше, потому что мощность меньше, а точнее коэффициент полезного действия. При прочих равных, дизельный двигатель имеет до 40 % выше КПД за счет более плотного сжатия топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя (степень сжатия в дизельном двигателе в 2 раза больше).

Также, благодаря более высокой степени сжатия, расход бензинового двигателя будет примерно на 20 % выше чем у дизельного.

Еще одно из обстоятельств, заставляющее производить выбор в пользу дизеля – ровная тяга даже при небольшой мощности двигателя.

Шумовые характеристики дизельного и бензинового двигателей

Благодаря более высокому давлению в цилиндрах двигателя, необходимого для сгорания топлива, дизель обладает большей «шумливостью», нежели бензиновый.

Но владельцам дизельных двигателей не стоит отчаиваться – данную проблему можно решить с помощью качественной шумоизоляции, к тому же работа дизельного двигателя на холостых оборотах по утверждению ученых похожа на урчание кошки, а такой звук, как известно, и слуху приятен и целебными свойствами обладает.

Вопросы и проблемы, возникающие при обслуживании дизельного и бензинового двигателей

Учитывая «отличное» качество топлива на российских АЗС, вопрос с обслуживанием, как самостоятельным, так и на СТО, становится «во главу угла».

В этом вопросе бензиновый двигатель обладает несомненными преимуществами:

1.  Бензиновый двигатель всегда возьмутся ремонтировать в отличие от дизельного, который более сложный в устройстве.
2.  Ремонт дизеля почти всегда стоит дороже, а топливный насос высокого давления, который регулярно выходит из строя из-за плохого качества топлива вообще стоит как недорогая подержанная иномарка.
3.  Из-за особенностей конструкции, дизельный двигатель требует более частой замены масел и специальных жидкостей, нежели бензиновый.

Самыми проблемными вопросами, возникающими в процессе «кустарного» ремонта дизеля и бензина являются: у бензинового двигателя – выставление зажигания, у дизеля – выставление угла подачи топлива после замены топливного насоса высокого давления.

При этом выставить угол подачи топлива несоизмеримо тяжелее и требует профессиональных навыков.

В вопросе живучести двигателя, и, соответственно, ресурса, дизельный двигатель не оставляет ни малейшего шанса своему бензиновому оппоненту. Не зря на дорогах до сих пор можно встретить советские МАЗы, КРАЗы и тому подобную технику с дизельными двигателями с километражем под 2-3 миллиона.

Плюсы и минусы дизельного и бензинового двигателей

Итак, в последнем разделе статьи можно подвести краткий итог и перечислить основные плюсы и минусы бензинового и дизельного двигателей.

Плюсы бензинового двигателя:

1. Низкий уровень шумов. Практически отсутствует вибрация.
2. Доступность ремонта. На всех СТО всегда найдутся специалисты, которые смогут устранить недостаток в двигателе.
3. Неприхотливость к некачественному топливу.
4. Легкая заводка при минусовой температуре.
5. Невысокая стоимость ремонта.

Минусы бензинового двигателя:

1. Присутствие системы зажигания и сопутствующие проблемы с ней.
2. Гидрофобность двигателя.
3. Больший по сравнению с дизельным расход топлива.

Плюсы дизельного двигателя:

1. Высокий ресурс работоспособности.
2. Хорошая динамика набора скорости.
3. Наличие и большой выбор запасных частей.
4. Приличная тяга на относительно низких оборотах.
5. Устойчивость двигателю к воздействию воды.
6. Дополнительная смазка узлов и механизмов дизельным топливом.
7. Меньший по сравнению с бензиновым расход топлива.

Минусы дизельного двигателя:

1. Низкая по сравнению с бензиновым двигателем ремонтопригодность.
2. Большая стоимость некоторых запасных частей.
3. Частая замена расходников.

Делая вывод, можно отметить, что однозначно ответить на вопрос «что лучше: бензиновый или дизельный двигатель?» вряд ли у кого-нибудь получится.

Автолюбитель сам выберет, эксплуатация какого двигателя ему больше нравится.

А пока не придумали симбиоз бензинового двигателя и дизеля, мир будет разделен на две противоборствующие стороны поклонников разного стиля вождения и эксплуатации.

Бензиновые и дизельные двигатели: сравнение топливной экономичности

Бензиновые и дизельные двигатели — с точки зрения топливной эффективности — даже не обсуждается. В отличие от Европы и подавляющего большинства остального развитого мира, люди в Соединенных Штатах нередко не знают, что дизель является лучшим топливом, чем бензин, с точки зрения экономии топлива. Хотя это не является общеизвестным среди потребителей автомобилей в США, это правда. Дизельные двигатели лучше по расходу топлива, чем бензиновые двигатели.

Дизельные двигатели намного экономичнее бензиновых двигателей сопоставимого размера.

Дизельные двигатели намного расходуют больше бензина, чем бензиновые двигатели.

Сравнение топливной экономичности дизеля и бензина даже близко не подходит. Дизельные двигатели обычно на 25-35% экономичнее бензиновых двигателей. Дизельные двигатели расходуют на четверть или треть меньше «газового» пробега, чем бензиновые двигатели.

Если автомобиль с бензиновым двигателем расходует 30 миль на галлон, то аналогичный автомобиль с дизельным двигателем расходует от 37,5 до 40,5 миль на галлон. В худшем случае дизельный двигатель проезжает 40 миль на каждые 30 миль, которые проезжает бензиновый двигатель на том же объеме топлива. В лучшем случае на каждые 65 миль, пройденных бензиновым двигателем, дизельный двигатель проедет 100 миль на том же объеме топлива.

Таким образом, сравнение суммы выбросов галлона дизельного топлива на галлон с количеством выбросов от галлона газа не имеет значения.

Причина в том, что даже несмотря на то, что дизельные двигатели производят на 13% больше углекислого газа на галлон, чем сопоставимые бензиновые двигатели, этот факт имеет очень мало общего с тем, сколько каждый из двигателей вырабатывает во время практического использования. В то время как, по данным Европейской ассоциации производителей автомобилей, «1 кг дизельного топлива, сгоревшего в идеальных условиях, производит 2,65 кг CO2. 1 кг бензина, сожженного в идеальных условиях, производит 2,3 кг CO2», сравнение объемов дает очень мало полезной информации.

Таким образом, на милю бензиновый двигатель производит на 12-22% больше углекислого газа, чем сопоставимый дизельный двигатель. Другими словами, топливная экономичность дизельного двигателя определяет реальное соотношение выбросов дизельного топлива и бензина в гораздо большей степени, чем сравнение по объему.

Почему дизельные двигатели имеют больший пробег на «газе», чем бензиновые двигатели

Чтобы понять, почему дизельные двигатели намного эффективнее бензиновых, не требуется тест-драйв двух двигателей сопоставимого размера — одного с дизельным двигателем и другого с бензиновым двигателем — и сравнение пробега на галлон. Вместо этого, чтобы понять, почему дизельные двигатели намного более экономичны, чем бензиновые двигатели, нужно понять три вещи, касающиеся бензина и дизеля, бензиновых двигателей и дизельных двигателей: плотность энергии, термический КПД и степень сжатия.

Плотность энергии, тепловой КПД и степень сжатия дизельного топлива по сравнению с газом

Первое существенное различие между дизельным топливом и бензином заключается в плотности энергии. В галлоне дизельного топлива содержится больше энергии, чем в галлоне бензина. Плотность энергии дизельного топлива как минимум на 13% больше, чем у бензина. Часто плотность энергии дизельного топлива более чем на 13% больше, чем у бензина.

По совпадению существует прямая зависимость между плотностью энергии и загрязнением. Чем более энергоемкое топливо, тем больше загрязнения оно производит в объемном масштабе. Дизель производит на 13% или более энергии и на 13% больше выбросов. Но опять же, сравнение выбросов, произведенных по единице измерения объема, не дает полезной информации. Если поездка из одного места в другое составляет 50 миль и для преодоления этого расстояния в бензиновом автомобиле требуется галлон бензина, то для дизельного двигателя обязательно требуется только 6,5 галлона.

Вторым фактором, отличающим дизельные двигатели от бензиновых, также называемых «тепловыми двигателями», является тепловой КПД. Тепловой КПД дизельного двигателя может быть в два раза выше, чем у бензинового двигателя. Термическая эффективность увеличивает эффективность использования топлива.

Третьим фактором, влияющим на эффективность использования топлива и выбросы двигателей внутреннего сгорания, является степень сжатия. Степень сжатия двигателя определяется сопротивлением сжатию топлива. Сопротивление сжатию — это то, какое давление сжатия топливо может выдержать без возгорания. Чем выше степень сжатия двигателя, тем лучше. Чем выше степень сжатия, тем больше полнота сгорания, сколько топлива сгорает при сгорании.

В сочетании плотность дизельного топлива, тепловой КПД дизельных двигателей и степень сжатия дизельных двигателей делают транспортные средства и механизмы с дизельным двигателем значительно более экономичными, чем бензиновые двигатели. И эти три фактора также являются причиной того, что дизельные двигатели загрязняют окружающую среду меньше, чем бензиновые двигатели.

Плотность энергии бензина по сравнению с дизельным топливом

Плотность энергии дизельного топлива на 15-25% выше, чем у бензина. Плотность энергии — это мощность топлива, количество энергии на единицу измерения — галлон, литр, кубический фут или метр и т. д. Как объясняет Исаак Рамос из Стэнфордского университета в статье под названием «Сравнение дизельного и бензинового топлива в потребительских автомобилях,

«Что касается энергии, следует помнить еще об одном важном показателе — плотности энергии дизельного топлива и бензина. Дизельное топливо тяжелее и маслянистее бензина, и для его получения требуется меньше очистки, его химический состав C14h40. Бензин, с другой стороны, C9h30. [4] При сгорании эти химические соединения соответствуют плотности энергии примерно 155 миллионов Дж на галлон для дизельного топлива и 132 миллиона Дж на галлон для бензина. Таким образом, с точки зрения удельной энергии дизель явно лидирует в химическом отношении».

Причина, по которой дизельное топливо имеет более высокую плотность энергии, чем бензин, заключается в структуре содержащихся в нем углеводородов. Углеводороды являются ценным компонентом ископаемого топлива. Углеводороды — это молекулы ископаемого топлива, которые воспламеняются, горят, сгорают и взрываются — окисляются. Именно окисление углеводородов заставляет вращаться современный мир.

Не все углеводороды одинаковы. Чем выше отношение водорода к углероду в углеводородах, тем легче ископаемое топливо. Кроме того, чем выше отношение атомов водорода к атомам углерода в молекулах углеводородов ископаемого топлива, тем меньше энергии ископаемого топлива на единицу объема, например, на галлон. Именно из-за того, что метан — он же «природный газ» — имеет очень маленькие молекулы углеводорода с очень высоким соотношением водорода к углероду, он является ископаемым топливом в газообразном состоянии.

С другой стороны, высокое соотношение атомов углерода к атомам водорода приводит к образованию тяжелых молекул с высокой плотностью энергии. Дизельные углеводороды имеют высокое отношение углерода к водороду. Бензин, с другой стороны, имеет среднее соотношение углерода к водороду по сравнению с другими видами ископаемого топлива. Таким образом, бензиновые углеводороды имеют очень низкое отношение углерода к водороду по сравнению с дизельными углеводородами. Из-за высокого отношения углерода к водороду дизельное топливо более энергоемкое, чем бензин.

Поскольку дизель производит больше энергии на галлон, литр, кубический фут или метр, это означает, что бензиновым двигателям требуется больше галлонов бензина, чтобы проехать то же расстояние, что и дизельному двигателю на меньшем количестве топлива.

Но плотность топлива — не единственная причина, по которой автомобили с дизельным двигателем более экономичны, чем их бензиновые собратья. Эффективность сгорания дизельных двигателей также делает их более экономичными.

Эффективность сгорания определяется двумя факторами: отношением кислорода к топливу и степенью сжатия.

Эффективность сгорания дизельных и бензиновых двигателей

Эффективность сгорания — скорость окисления углеводородов — частично является продуктом соотношения между углеводородами и кислородом. Чем больше количество кислорода, добавляемого в топливно-кислородную смесь, тем выше процент топлива, которое сгорает. Без кислорода углеводороды не будут гореть независимо от того, сколько тепла или пламени-искры-воздействия.

Однако это не означает, что воздействие тепла и пламени не изменяет неоксигенированные углеводороды. Углеводороды, которые не смешаны с кислородом, но которые подвергаются воздействию тепла и/или пламени, вступят в химическую реакцию. Но они не окислятся — воспламенятся, сгорят, сгорят, взорвутся. Химическая реакция, в которую вступают неоксигенированные углеводороды при воздействии тепла или пламени, обычно представляет собой химическую связь.

Полностью сгоревшее ископаемое топливо производит только два выброса: воду и углекислый газ.

В двигателе неоксигенированные углеводороды, подвергающиеся воздействию тепла и/или пламени, связываются друг с другом, образуя самые разнообразные выбросы. Продукты связанных несгоревших углеводородов в двигателе внутреннего сгорания включают монооксид углерода, оксиды натрия, оксиды азота, озон, ацетальдегид, ацетон, бензол, метилбензол, этилбензол и ксилолы.

Возникает очевидный вопрос: почему бы просто не спроектировать все транспортные средства для работы на чрезвычайно обедненной топливной смеси с высоким содержанием кислорода? Дизельные двигатели могут работать на очень обедненной топливной смеси.

Но бензиновые двигатели не могут работать на обедненных топливно-воздушных смесях.

Почему бензиновые двигатели не могут сжигать сверхкислородное топливо

Бензиновые двигатели не могут работать на обедненной топливно-воздушной смеси. Бензиновые двигатели всегда должны работать на богатой смеси. Идеальная смесь воздуха и топлива называется стехиометрическим отношением . Стехиометрическое соотношение — это точка, при которой количество кислорода точно соответствует необходимому для сжигания суммы топлива. Если кислорода меньше, чем требуется для достижения стехиометрического соотношения, автомобиль работает на обогащенной смеси. Если есть избыток кислорода — больше кислорода, чем требуется для достижения стехиометрического соотношения — двигатель работает на обедненной смеси.

Бензиновые двигатели не могут работать ни на стехиометрическом соотношении, ни на обедненной смеси. Причина в том, что когда автомобиль работает при стехиометрическом соотношении, двигатель не может справиться с выделяемым теплом.

«Нагрузка на большинство двигателей внутреннего сгорания максимальна, когда они работают при стехиометрическом соотношении. Фронт пламени быстро распространяется, максимизируя пиковое давление и температуру и генерируя максимальную мощность для данного воздушного потока. [Бензиновые] двигатели, генерирующие большую мощность, рассчитаны на работу со значительным обогащением при пиковых температурах и внутреннем давлении. [Они предназначены для работы] при соотношении примерно 12:1, [а не] при стехиометрическом соотношении 14,7:1».

Работа бензинового двигателя на стехиометрическом уровне приведет к перегреву двигателя, разрушению поршней и расплавлению прокладок. Работа на обедненной смеси — избыток воздуха, выталкивающий смесь за пределы стехиометрического соотношения, — также вызывает проблемы, в том числе обратный выброс, неустойчивый холостой ход, резкий холодный пуск и т. д. 

При работе бензинового двигателя с равным стехиометрическое соотношение означает, что эффективность сгорания самая высокая, а выбросы самые низкие, это невозможно сделать, не разрушив двигатель.

Дизель, с другой стороны, может работать на обедненной смеси.

Почему дизельные двигатели могут работать на очень обедненной топливной смеси

С другой стороны, дизель настолько энергоемок, что в смесь можно добавить гораздо большее количество воздуха. Стехиометрическое соотношение дизельного топлива намного выше, чем у бензина, потому что, опять же, дизельное топливо значительно более плотное по энергии. «Типичные рабочие диапазоны дизельных двигателей распределяются между соотношением воздух/топливо от 18 до 70, в зависимости от рабочей точки».

Дизель начинает свое сгорание в локально богатой среде (прямо рядом с форсункой), но топливо в целом находится в достаточно бедной смеси, поэтому, как только пламя начинается в богатой области, оно горит в бедной среде с медленным и устойчивым фронт пламени, но высокие температуры пламени связаны с образованием NOx в процессе пикового сжигания обедненной смеси. Именно высокое давление и внезапный выброс энергии при работе на пике вызывают перегрев двигателей, а не температура пламени, поэтому дизель не перегревается.

Стук, также известный как предварительное сгорание. Причина в том, что бедные топливные смеси будут предварительно сгорать в бензиновом двигателе из-за слабого сопротивления сжатию бензина. Поскольку бензин представляет собой легкое топливо с низким энергопотреблением и высокой летучестью, бензин сгорает при меньшем давлении, чем тяжелое стабильное топливо, такое как дизельное топливо. Это означает, что бензиновые двигатели имеют гораздо более низкую степень сжатия, чем дизельные двигатели.

Чем выше давление углеводородов перед сгоранием, тем эффективнее сгорание. Эффективность сгорания и, следовательно, экономия топлива в бензиновых двигателях плохая, потому что сопротивление сжатию бензина низкое, когда бензин сильно насыщен кислородом.

Двигатели с высокой степенью сжатия, работающие на обедненной смеси, отличаются максимальной топливной экономичностью. Но в бензиновых двигателях эти две переменные взаимоисключающие. Таким образом, чтобы повысить эффективность сгорания за счет увеличения степени сжатия бензинового двигателя, бензиновые двигатели должны работать на богатых топливных смесях, смеси, предотвращающей преждевременное сгорание.

В то время как лабораторное исследование, за которым последовало полевое исследование — два исследования, в которых сравнивается топливная экономичность дизельных и бензиновых двигателей, — дает наилучшие доказательства того, что дизельные двигатели превосходят их в отношении пробега «газа», плотности энергии, теплового КПД и степени сжатия. отношение объяснить почему . Дизельные двигатели более экономичны как на практике, так и в принципе. И именно теория, лежащая в основе этих сравнений, объясняет, почему дизельные двигатели, вероятно, всегда будут превосходить бензиновые двигатели в отношении эффективности использования топлива.

Разница между бензиновыми и дизельными двигателями

У каждой машины есть двигатель, но не у каждой машины одинаковый двигатель. Звучит просто и, возможно, слишком философски, но это правда. И два самых популярных типа двигателей — это бензиновые и дизельные двигатели. Но в чем разница, взаимозаменяемы ли они и каковы преимущества каждого из них?

Бензиновый двигатель BMW (слева) и дизельный двигатель (справа) | BMW

В чем разница между бензиновыми и дизельными двигателями?

Как бензиновые, так и дизельные двигатели известны как четырехтактные двигатели. Проще говоря, топливо и воздух впрыскиваются в камеру. Эти воздух и топливо сжимаются поршнем, толкающим вверх, и воспламеняются. Взрыв этого топлива толкает поршень обратно вниз, а затем, когда поршень снова поднимается, весь выхлоп выталкивается наружу. Цикл повторяется до тех пор, пока у вас не кончится бензин, что, надеюсь, никогда не закончится.

Но на третьем этапе, когда воспламеняется топливо, все начинает меняться. В бензиновом двигателе используется так называемая свеча зажигания. Думайте об этом как о крошечном электрошокере, который создает искру, чтобы поджечь газ / толкнуть поршень вниз. Если у вас четырехцилиндровый двигатель, у вас четыре свечи зажигания.

Дизельные двигатели не имеют свечей зажигания. Вместо этого воздух и топливо сжимаются гораздо сильнее. И это быстрое сжатие генерирует тепло, которое зажигает бензин, а не внешнюю искру. Это простое объяснение SparkNotes. Но если бензиновые и дизельные двигатели используют один и тот же четырехтактный процесс, почему они не могут использовать одно и то же топливо?

В чем разница между бензином и дизелем?

Мужчина качает газ | Indranil Aditya, NurPhoto, Getty Images

Между бензином и дизелем есть два основных отличия: густота и горючесть. Первое довольно легко понять. Бензин намного жиже дизельного топлива, тогда как дизельное топливо по консистенции похоже на масло. Но, несмотря на более богатую смесь, она на самом деле менее горючая, чем бензин. Не то чтобы он не загорелся, если поднести спичку к топливу, но бензин загорелся бы намного быстрее.

При этом никогда не используйте дизельное топливо в газовом двигателе или бензин в дизельном двигателе. Если только вы не хотите уничтожить двигатель, в этом случае вперед. Использование дизельного топлива в автомобиле с бензиновым двигателем приведет к засорению топливных насосов и форсунок, которые не предназначены для работы с тяжелой смесью.

Теперь дизельные двигатели невероятно долговечны и могут работать на различных видах топлива, таких как биодизель, диметиловый эфир (ключевой ингредиент лака для волос) и даже отработанное растительное масло. Фактически, дизельные двигатели изначально были разработаны для работы на арахисовом масле (согласно Auto Evolution), дешевом и доступном ресурсе, который помогает стимулировать автомобильный бум во всем мире. Однако они не могут работать на бензине.

Отчасти это связано с тем, что все вышеупомянутые виды топлива и само дизельное топливо ближе к нефти. Они обладают смазывающими свойствами, которые обеспечивают плавную работу двигателя, когда через него проходит дизельное топливо. Другими словами, если бы дизельное топливо не обладало такими смазывающими свойствами, оно засорило бы двигатель. Газ — это просто газ, он не предназначен для смазки чего-либо, что может привести к повреждению деталей и поломке двигателя.

Так что не перепутайте их, это будет гвоздем в крышку гроба вашей машины. Но когда вы заправляете правильный вид топлива в правильный двигатель, дизельное топливо для дизельного топлива и газ для газа, они имеют некоторые явные преимущества.

Что лучше: бензин или дизель?

Бензиновый суперкар и дизельный грузовик | Мартин Люси/Пол Уивер через Getty Images

Связанный

Что ж, это сложный вопрос. Решение о том, что лучше, зависит от того, что вы ищете в автомобиле.

Оба варианта двигателя хороши для своей работы, но вы бы не хотели использовать дизель в битве с бензином.

Преимущество бензинового двигателя в том, что он может быть меньше, но при этом работать на более высоких оборотах, в то время как дизельные двигатели большие и могут работать только с определенной скоростью. Бензиновые двигатели также дешевле в обслуживании, а топливо, которое они используют, более доступно по всей стране. И если вы заботитесь об охране окружающей среды, но пока не можете перейти на электричество, то бензин также является более чистым вариантом.

Дизельные двигатели, напротив, работают вечно. Они могут быть громкими и булькающими, в отличие от бензиновых двигателей, но они идеально подходят для больших грузовиков и школьных автобусов. Если вы дадите им топливо, они просто продолжат движение. Они также имеют тенденцию быть более крутящими, способными тянуть более тяжелые грузы. Это объясняет, почему они довольно хорошо и мощно работают на низких оборотах.