Устройство автомобилей





Что лучше – дизельный или бензиновый?



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

сравнение дизеля и карбюраторного двигателя

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

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

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

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

преимущества и недостатки дизельного и карбюраторного двигателя

***

Преимущества и недостатки карбюраторного двигателя

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

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

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

К недостаткам карбюраторных двигателей можно отнести следующие их свойства:

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

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

***




Преимущества и недостатки дизельного двигателя

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

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

Недостатки дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями:

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

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

***

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

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

***

Преимущества и недостатки газовых двигателей

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

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

Недостатки двигателей, работающих на газовом топливе:

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

***

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

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

***

Общее устройство автомобильных двигателей