تتمحور المقارنة بين الديزل والبنزين حول كيفية اشتعال الوقود وطبيعة العمل المطلوب من المحرك. يضغط محرك الديزل الهواء حتى يصبح ساخنا بما يكفي لإشعال الوقود المحقون، ويحرق وقودا أعلى كثافة، ويوفر عادة تحسنا بنحو 30 بالمئة في الاقتصاد في استهلاك الوقود وعمرا أطول تحت الأحمال الثقيلة المستمرة، بينما يستخدم محرك البنزين شمعة إشعال، وتكون تكلفة شرائه أقل ووزنه أخف وتشغيله أكثر سلاسة، كما تقل تكلفة الحفاظ على نظافته في الاستخدام الخفيف والمتقطع.
أهم النقاط
- تستخدم محركات البنزين الإشعال بالشرارة عند نسب انضغاط تقارب 8:1 إلى 12:1؛ وتستخدم محركات الديزل الإشعال بالضغط عند نسب تقارب 14:1 إلى 22:1.
- يحتوي وقود الديزل على نحو 137381 Btu لكل غالون مقابل نحو 120214 Btu للبنزين، وفقا لإدارة معلومات الطاقة الأمريكية.
- يشير موقع الحكومة الأمريكية للاقتصاد في استهلاك الوقود إلى أن مركبات الديزل أكثر كفاءة في استهلاك الوقود بنحو 30 إلى 35 بالمئة من مركبات البنزين المماثلة.
- يؤدي حرق غالون من الديزل إلى إطلاق نحو 10180 g من CO2 مقابل نحو 8887 g للبنزين، لكن محركات الديزل تحرق عادة عددا أقل من الغالونات لأداء العمل نفسه.
- تطلق محركات الديزل كميات أكبر من NOx والجسيمات قبل المعالجة اللاحقة للعادم، ولذلك تستخدم المحركات الحديثة فلاتر الجسيمات ونظام SCR مع سائل عادم الديزل.
- يتميز وقود الديزل بنقطة وميض أعلى بكثير من البنزين، وهو ما يمثل ميزة سلامة مهمة في غرف محركات القوارب المغلقة.
الديزل مقابل البنزين: ما الفرق بين المحركات؟
الفرق الأساسي هو طريقة الإشعال. يمزج محرك البنزين الوقود بالهواء، ويضغطه بدرجة معتدلة ثم يشعله بشرارة؛ أما محرك الديزل فيضغط الهواء وحده إلى ضغط أعلى بكثير، ويحقن وقودا يشتعل بفعل الحرارة.
هذا الاختلاف وحده يحدد كل شيء آخر تقريبا. تحتاج محركات الديزل إلى كتل محركات وأعمدة مرفقية ومحامل أثقل لتحمل ضغوط الأسطوانات الأعلى، وتعمل عند rpm أقل، وتتحكم في القدرة من خلال كمية الوقود بدلا من صفيحة الخانق. للاطلاع على الآلية كاملة، انظر كيف يعمل محرك الديزل.
| العامل | محرك بنزين | محرك ديزل |
|---|---|---|
| الإشعال | شمعة إشعال | حرارة الانضغاط |
| نسبة الانضغاط المعتادة | نحو 8:1 إلى 12:1 | نحو 14:1 إلى 22:1 |
| التحكم في القدرة | خنق تدفق الهواء | تغيير كمية الوقود |
| السرعة المقننة المعتادة | أعلى، وغالبا 5000–6500 rpm في السيارات | أقل، وغالبا 1500–3000 rpm في المحركات التجارية |
| عزم الدوران عند rpm منخفضة | متوسط | مرتفع |
| الوزن عند القدرة نفسها | أخف | أثقل |
| سعر الشراء | أقل | أعلى |
| الاقتصاد في استهلاك الوقود | المستوى المرجعي | أفضل عادة بنحو 30–35% في المركبات |
| العمر المعتاد تحت الحمل الثقيل | أقصر | أطول |
| الملوثات الرئيسية المثيرة للقلق | CO وHC وNOx (تعالج بواسطة محفز ثلاثي الوظائف) | NOx والسخام (يعالجان بواسطة DPF وSCR) |
وقود الديزل مقابل البنزين: كيف يختلف الوقودان؟
وقود الديزل أحد المقطرات المتوسطة الأثقل والأكثر زيتية، بينما البنزين جزء أخف وأكثر تطايرا. يصنف الديزل برقم السيتان، الذي يقيس مدى سهولة اشتعاله ذاتيا؛ ويصنف البنزين برقم الأوكتان، الذي يقيس مدى مقاومته للاشتعال الذاتي.
ولهذا لا يمكن استخدام أحد الوقودين بدلا من الآخر. فالبنزين (الوقود الخالي من الرصاص) في خزان الديزل لن يشتعل بصورة صحيحة، ويزيل التزييت الذي تعتمد عليه مضخة الحقن، بينما لا يتبخر الديزل أو يحترق بصورة صحيحة في محرك البنزين. وفي محطات الوقود، غالبا ما تكون فوهات الديزل أكبر أو ذات ترميز لوني مختلف، لكن الممارسات تختلف حسب البلد، ولذلك ينبغي للسائقين والعاملين في أرصفة التزويد بالوقود التحقق دائما.
يختلف الوقودان أيضا من حيث السلامة. يطلق البنزين أبخرة قابلة للاشتعال حتى عند درجات حرارة أقل بكثير من التجمد، بينما يجب أن تكون نقطة وميض الديزل رقم 2 وفقا لمعيار ASTM D975 لا تقل عن 52 °C. ولهذا تستخدم القوارب التجارية محركات ديزل داخلية دائما تقريبا، ولهذا أيضا تشترط القواعد الأمريكية بموجب 33 CFR Part 183 تهوية آلية لحجرات محركات البنزين الداخلية.
هل الديزل أكثر كفاءة من البنزين؟
نعم. محركات الديزل أكثر كفاءة لثلاثة أسباب: يستخلص الانضغاط الأعلى شغلا أكبر من كل وحدة حرارة، ويجنب التشغيل دون خنق خسائر الضخ عند الحمل الجزئي، كما يحتوي كل غالون ديزل على طاقة أكثر بنحو 14 بالمئة.
يكون الفارق أكبر عند الحمل الجزئي وأثناء العمل الشاق المستمر، مثل القطر أو دفع قارب أو تشغيل مولد. وتكون الكفاءة الحرارية القصوى المقاسة عند عمود المحرك عادة في منتصف نطاق الـ30 بالمئة لمحركات البنزين الجيدة، وفي نطاق الـ40 بالمئة لمحركات الديزل المخصصة للخدمة الشاقة، وإن كانت القيم الدقيقة تعتمد على التصميم. وفي الاستخدام الخفيف مع التوقف والتشغيل المتكرر، تتقلص هذه الميزة، وقد لا تعوض الوفورات أبدا ارتفاع سعر الشراء.
هل الديزل أنظف من البنزين، وأيهما أفضل للبيئة؟
يعتمد ذلك على الملوث، ويجب مقارنة انبعاثات الديزل والبنزين لكل وحدة شغل، وليس لكل غالون. يطلق الديزل كمية أكبر من CO2 لكل غالون، لكنه يحرق غالونات أقل لأداء العمل نفسه، ولذلك تكون انبعاثات CO2 لكل ميل أو لكل كيلوواط ساعة مماثلة للبنزين أو أقل منه عادة. ومن ناحية أخرى، ينتج احتراق الديزل بطبيعته أكاسيد نيتروجين وسخاما أكثر.
قلصت أنظمة المعالجة اللاحقة الحديثة للعادم جزءا كبيرا من هذا الفارق:
- تحتجز فلاتر جسيمات الديزل (DPF) السخام وتحرقه دوريا.
- يحقن الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR) سائل عادم الديزل (محلول اليوريا) لتحويل NOx إلى نيتروجين وماء.
- تقلل محفزات أكسدة الديزل أول أكسيد الكربون والهيدروكربونات.
تعتمد محركات البنزين على محول حفاز ثلاثي الوظائف، وهو أقل تكلفة ولا يحتاج إلى سائل مستهلك. ولذلك فإن الإجابة الصريحة عن سؤال "هل يحترق الديزل بصورة أنظف من البنزين" هي: بالنسبة إلى CO2 لكل وحدة شغل، غالبا نعم؛ وبالنسبة إلى NOx والجسيمات، فقط عند تركيب أنظمة معالجة لاحقة حديثة للعادم وصيانتها. وتكون محركات الديزل القديمة التي تفتقر إلى هذه الأنظمة أكثر تلويثا بدرجة كبيرة.
هل تدوم محركات الديزل أطول من محركات البنزين؟
في معظم الاستخدامات التجارية، نعم. تصنع محركات الديزل ببنية أثقل لتحمل ضغوط الأسطوانات الأعلى، وتعمل عند rpm أقل، ولا تحتوي على نظام إشعال بالشرارة، ولذلك تدوم محاملها وأعمدتها المرفقية وكتلها عادة أطول من نظيراتها في محركات البنزين التي تؤدي العمل نفسه.
تصمم محركات الديزل المخصصة للخدمة الشاقة عادة لإجراء العمرات وإعادة البناء، مع بطانات أسطوانات ومحامل قابلة للاستبدال، ويمكن لمحركات الشاحنات والمحركات البحرية أن تعمل لآلاف عديدة من الساعات بين العمرات الرئيسية. ويختلف العمر المتوقع اختلافا كبيرا حسب التصميم ودورة التشغيل والصيانة، لذا قارن الفترة المتوقعة بين العمرات التي تحددها الشركة المصنعة بدلا من الاعتماد على قواعد عامة. كما أن محركات الديزل أقل تحملا للوقود الرديء؛ فالماء والأوساخ في الديزل يضران بأنظمة الحقن بسرعة، ولهذا تكتسب فواصل الماء عن الوقود هذه الأهمية الكبيرة.
هل الديزل أفضل من البنزين؟ وأيهما ينبغي أن تختار؟
عند الاختيار بين الديزل والبنزين، يكون الديزل أفضل عندما يعمل المحرك بجهد كبير لساعات طويلة؛ ويكون البنزين أفضل عندما يعمل بحمل خفيف أو لفترات قصيرة أو عندما يلزم أن يكون خفيف الوزن ومنخفض التكلفة. استخدم الجدول أدناه كقاعدة إرشادية أولية.
| التطبيق | الخيار الأفضل عادة | السبب |
|---|---|---|
| الشاحنات الثقيلة والحافلات | ديزل | عزم الدوران والاقتصاد في استهلاك الوقود والعمر الطويل عند قطع مسافات كبيرة |
| مجموعات التوليد للقدرة الرئيسية أو المستمرة | ديزل | الكفاءة عند الحمل المستقر وطول فترة التشغيل بين العمرات |
| مجموعات التوليد الاحتياطية ذات ساعات التشغيل القليلة جدا | ديزل أو بنزين أو غاز طبيعي | تحدد قواعد تخزين الوقود والانبعاثات الاختيار |
| قوارب العمل التجارية واليخوت ذات المحركات الداخلية | ديزل | السلامة من الحريق والكفاءة عند الحمل المستمر |
| المحركات الخارجية الصغيرة والمتوسطة | بنزين | نسبة القدرة إلى الوزن والتكلفة |
| آلات البناء والزراعة | ديزل | عزم الدوران عند السرعات المنخفضة والمتانة |
| الشاحنات الصغيرة الخفيفة والسيارات المستخدمة في الرحلات القصيرة | بنزين | تكلفة أقل ونظام انبعاثات أبسط |
| الرافعات الشوكية والمعدات المستخدمة داخل المباني | بحسب الظروف | الديزل في الهواء الطلق؛ وLPG أو البنزين أو الكهرباء داخل المباني وفقا لقواعد التهوية |
الغاز الطبيعي خيار ثالث للمحركات الثابتة ومحركات الأساطيل حيث يتوفر الغاز عبر خطوط الأنابيب؛ انظر محركات مولدات الغاز الطبيعي مقابل الديزل للاطلاع على تلك المقارنة.
في المجال البحري، يكون التقسيم واضحا. فالمحركات الخارجية، مثل محرك خارجي رباعي الأشواط بقدرة 115 hp، تعمل بالبنزين دائما تقريبا لأن الوزن على اللوح الخلفي للقارب مهم، بينما تستخدم قوارب العمل ذات المحركات الداخلية واليخوت الإزاحية محركات الديزل. ويوضح دليل المقارنة بين المحركات الداخلية والخارجية وأنظمة الدفع الخلفي هذه المفاضلات.
ما تكلفة امتلاك كل نوع من المحركات؟
تكون تكلفة الديزل الأولية عادة أعلى، وتكلفته لكل ساعة عمل شاق أقل؛ والعكس في محرك البنزين. وبدلا من أرقام ثابتة، انظر إلى العوامل المؤثرة في التكلفة:
- سعر الشراء. تحتاج محركات الديزل إلى أجزاء أقوى، ونظام وقود عالي الضغط، ومكونات DPF وSCR في المحركات الحديثة.
- الوقود. تتزايد ميزة الديزل مع ساعات التشغيل السنوية والحمل؛ وتختلف أسعار الديزل والبنزين في محطات الوقود حسب البلد والموسم.
- الصيانة. تحتاج محركات الديزل إلى تغيير فلاتر الوقود بوتيرة أكثر تكرارا، وإلى سائل عادم الديزل في المحركات الأحدث؛ بينما تحتاج محركات البنزين إلى شمعات إشعال وقطع نظام الإشعال.
- العمرة وإعادة البيع. يمكن إجراء عمرة لكثير من محركات الديزل الثقيلة وهي مركبة في الهيكل، وتحتفظ بقيمة جيدة عند إعادة البيع.
للأساطيل ومصنعي المعدات الذين يوازنون بين الخيارين، تورد Shanghai Mars Industrial (MARS) محركات ديزل وبنزين وغاز طبيعي، بما في ذلك مجموعة محرك بنزين طويلة بسعة 2.0 L ومجموعة محرك ديزل توربيني طويلة بسعة 2.0 L للشاحنات الصغيرة الخفيفة. تواصل مع MARS وأرسل تفاصيل دورة التشغيل لديك، وسيقترح الفريق خيارات مناسبة.
الأسئلة الشائعة
هل الديزل أفضل من البنزين للقطر؟
نعم، بوجه عام. تنتج محركات الديزل عزما مرتفعا عند rpm منخفضة، وتحافظ على كفاءتها تحت الحمل المستمر، وهو ما يناسب القطر ونقل الأحمال أكثر من معظم محركات البنزين ذات الحجم المماثل.
هل تحتاج محركات الديزل إلى صيانة أكثر من محركات البنزين؟
ليست أكثر، لكنها مختلفة. تحتاج محركات الديزل إلى تغيير فلاتر الوقود وتصريف الماء بانتظام، وإلى سائل عادم الديزل والعناية بفلتر الجسيمات في المحركات الحديثة، بينما تحتاج محركات البنزين إلى شمعات إشعال وصيانة نظام الإشعال.
ماذا يحدث إذا وضعت الديزل في محرك بنزين؟
سيعمل المحرك بصورة سيئة أو يتوقف، لأن الديزل لا يتبخر ويشتعل مثل البنزين. لا تستمر في تشغيله؛ أفرغ الخزان وخطوط الوقود واستبدل فلتر الوقود.
لماذا تكون ضوضاء محرك الديزل أعلى من محرك البنزين؟
يبدأ احتراق الديزل بارتفاع مفاجئ في الضغط عند اشتعال الوقود ذاتيا، وهو ما يسبب صوت الطرق المألوف. وتستخدم محركات السكة المشتركة الحديثة حقنات تمهيدية لتخفيف هذا الارتفاع، وهي أهدأ بكثير من محركات الديزل القديمة.
هل ما زالت محركات الديزل تستخدم في القوارب الجديدة؟
نعم. يظل الديزل الخيار المعتاد للسفن التجارية ومعظم اليخوت ذات المحركات الداخلية بسبب كفاءته وانخفاض خطر حريق وقود الديزل، بينما يهيمن البنزين على المحركات الخارجية والقوارب الصغيرة ذات الدفع الخلفي.
