28 января 1897 года Рудольф Дизель успешно испытал первый двигатель
внутреннего сгорания нового типа, который впоследствии получил имя своего
создателя.
Почему дизельные двигатели стали
столь популярными, особенно в Европе, а потом резко впали в немилость? Какие у
них главные преимущества и недостатки? Разбираемся во всех подробностях и
отвечаем на основные вопросы, возникающие при выборе между бензиновыми и
дизельными ДВС.
Что такое дизельный двигатель
Дизельный двигатель — это поршневой двигатель внутреннего
сгорания, в цилиндрах которого топливо воспламеняется при взаимодействии с
воздухом, нагретым в результате сжатия. Назван этот тип мотора в честь своего
создателя: немецкого инженера Рудольфа Дизеля, который получил на него патент в
1892 году (а первый образец, пригодный к практическому использованию, появился
в 1897 году). По сравнению с паровыми двигателями того времени, дизельный был
больше и тяжелее, но зато имел более высокий КПД.
Чем дизельный двигатель отличается от бензинового
И в бензиновом моторе, и в
дизельном, происходит примерно следующее. Внутри цилиндра сгорает топливо,
образующиеся при этом газы толкают поршень, который через специальный механизм
крутит коленвал. Чтобы горение было возможным, в цилиндр подается не только
топливо, но и воздух.
В бензиновом двигателе горючее в
нужный момент поджигается искрой. А вот в дизеле никаких искр нет — солярка
воспламеняется за счет высокой температуры, которая получается при сильном
сжатии воздуха в цилиндре. Согласно физическим законам, давление и температура
газа — взаимосвязаны.
Упрощенно схему работу дизеля
можно описать так. При запуске в цилиндре сжимается воздух, при этом его
температура возрастает примерно до 700°C. Далее в цилиндр распыляется дизельное
топливо. При такой температуре оно начинает быстро испаряться, после чего его
пары воспламеняются. Двигатель начинает работу. Цикл повторяется снова и снова.
В дизельных моторах воздух и
горючее подаются в цилиндры раздельно, «по очереди». В бензиновом же необходимо
сначала смешать их в определенной пропорции. Кроме того, в бензиновом моторе
нужны электрические свечи, которые дают искру, поджигающую смесь бензина с
воздухом.
Дизельный двигатель на первый
взгляд проще бензинового. Но солярку приходится впрыскивать в цилиндр под очень
высоким давлением. Да и сам мотор должен это давление выдерживать, и тут
требуются качественные детали и высокое качество сборки.
Почему в дизельных двигателях не используется бензин
Дизельные двигатели работают не
на бензине, а на одноименном дизельном топливе, которое часто называют
«соляркой». Почему для двух типов двигателей применяется различное топливо?
Дело в том, что требования к горючему у бензинового двигателя и дизельного —
противоположны.
В первом случае необходима
достаточная стойкость к воспламенению, иначе в цилиндрах начнутся «лишние»
вспышки, которые приведут к неустойчивой работе движка. Во втором горючее
должно воспламеняться легко.
В обычных условиях поджечь бензин
факелом легче, чем дизель. Но это связано с более интенсивным выделением у него
паров при нагреве. В цилиндрах двигателя быстро испаряются и бензин, и солярка.
А вот уже готовые пары солярки воспламеняются быстрее. Поэтому именно солярку
нужно использовать в моторах, где горючее поджигается высокой температурой, а
не искрой.
Что будет, если залить в бак неподходящее топливо? Сначала машина
заведется как обычно, так как некоторое количество правильного горючего
осталось в фильтрах и магистралях системы. Потом, по мере смешивания жидкостей,
двигатель будет работать хуже и хуже, упадет мощность, появятся стуки и
вибрация. Если неподходящего топлива немного, и оно лишь разбавило правильное,
то какое-то время мотор проработает, но после этого потребуется сложный и
дорогостоящий ремонт.
Если неподходящего топлива много,
то двигатель заглохнет быстро, и тут есть шанс отделаться сменой фильтров и
промывкой топливной системы.
В отличие от бензина, солярка
быстрее начинает застывать и терять текучесть на морозе. «Обычное», летнее
дизельное топливо становится вязким уже при –5°C. Поэтому существует зимнее
топливо, которое остается жидким дольше: до –35°C, а для холодной местности
придумали арктическое топливо (до –50°C). На практике это означает, что осенью
в дизельный автомобиль нужно заливать только зимнюю или арктическую солярку, и
это еще один повод заправлять дизельные машины лишь на проверенных заправках.
Системы, необходимые для работы дизельного двигателя
Для работы дизельного мотора
необходима система, которая обеспечит подачу горючего и воздуха. Рассмотрим их
вкратце.
- Топливный бак.
- Топливный насос. Он качает
солярку из бака и подает ее в магистраль.
- Топливные фильтры. Очищают
горючее от различного мусора.
- Топливный насос высокого
давления (ТНВД). Закачивает солярку в цилиндры двигателя, создает большое
давление (от нескольких сотен до нескольких тысяч атмосфер).
- Форсунка. Осуществляет
распыление горючего в цилиндр.
- Турбокомпрессор. Нагнетает в
цилиндры воздух, необходимый для сгорания.
- Воздушный фильтр. Очищает подаваемый
в двигатель воздух от пыли.
- Свечи накаливания. Нужны для
подогрева холодного двигателя. Без дополнительного подогрева запустить дизель
на морозе было бы проблематично. У современных автомобилей свечи при
необходимости включаются автоматически после поворота ключа зажигания. Нагрев
происходит очень быстро.
Плюсы дизельного двигателя
Из плюсов дизеля с технической
точки зрения можно назвать заметно больший — процентов на 15 — КПД. Кроме того,
есть и другие достоинства.
Экономичность. Для многих автолюбителей — это одно из важнейших
преимуществ. Дизель может оказаться на 10-20% экономичнее, чем аналогичный
бензиновый мотор. Конкретный пример. Рассмотрим два похожих двигателя разных
типов, которые ставятся на внедорожник Toyota Land Cruiser Prado. Расход дизеля
объемом 2,8 л составляет согласно паспортным данным 7,7 л на 100 км пути (в
смешанном цикле). 2,7-литровый бензиновый мотор потребляет уже 9,3 л на 100 км.
Высокий крутящий момент. Тяга у дизеля намного выше, чем у
аналогичного бензинового двигателя. Это связано с более высокой степенью сжатия
в цилиндрах, а точнее, меньшим объемом сильно сжатого топлива. При таких
условиях энергия при сгорании выделяется сразу из всего вещества, что и
увеличивает тягу мотора. Причем достигается высокая тяга практически сразу же,
на низких оборотах. Для грузовиков и внедорожников тяга на «низах» вообще может
быть жизненно необходима: первым нужно начинать движение с грузом, вторым —
ползти по грязи, не срывая колеса в пробуксовку.
Минусы дизельного двигателя
Теперь рассмотрим недостатки
дизеля.
Меньший рабочий диапазон. На «низах» дизель тянет лучше, но
максимальные обороты у него гораздо ниже. Поэтому там, где бензиновый мотор
продолжает раскручиваться, дизель требует перехода на высшую передачу.
Более высокая стоимость. Обычно дизельные автомобили дороже
бензиновых (при сравнимой мощности, комплектации и пр). Это обусловлено другой
системой питания и наличием такого дорогостоящего узла как ТНВД. Кроме того,
сам мотор из-за высокого давления в цилиндрах требует использования более
дорогих деталей. Считается, что разница в цене впоследствии окупится благодаря
экономичности дизеля, но для этого потребуется время.
Требования к топливу. Дизель требует качественное горючее. Особенно
в зимнее время.
ТО и ремонт дизельного двигателя
Дизельный двигатель обладает
рядом особенностей, которые обуславливают специфические неисправности и нюансы
при проведении ТО.
- Замена свечей накаливания.
Обычно делается каждые 40-80 тыс. км пробега.
- Обслуживание и ремонт ТНВД.
Насос высокого давления и даже его ремонт может стоить дорого. В бензиновых
машинах отсутствует в принципе.
- Обслуживание и ремонт
компрессора. Далеко не все бензиновые автомобили имеют компрессор, повышающий
давление подаваемого в цилиндры воздуха. А вот для дизельных он необходим почти
всегда.
- Более частая замена масла и
фильтров в двигателе.
Учитывая более высокую стоимость
ремонта дизеля, при выборе поддержанного автомобиля с таким двигателем следует
обратить внимание на следующие признаки. Они могут указывать на необходимость
выполнения капитального ремонта мотора.
- Плавающие обороты на холостом
ходе.
- Снижение мощности двигателя.
- Повышенный расход топлива.
- Повышенный расход масла.
- Дымление (черный дым из
выхлопной трубы).
Autonews www.autonews.ru