Различие между дизельным и бензиновым двигателями сводится к способу воспламенения топлива и задачам двигателя. Дизель сжимает воздух до температуры, достаточной для воспламенения впрыскиваемого топлива, сжигает более плотное топливо и обычно обеспечивает примерно на 30 процентов лучшую топливную экономичность и больший ресурс при длительной высокой нагрузке, тогда как бензиновый двигатель использует свечу зажигания, дешевле при покупке, легче, работает плавнее и требует меньших затрат на поддержание чистоты выбросов при нерегулярной эксплуатации с небольшой нагрузкой.
Основные выводы
- Бензиновые двигатели используют искровое зажигание при степени сжатия примерно от 8:1 до 12:1; дизельные — воспламенение от сжатия при степени сжатия примерно от 14:1 до 22:1.
- По данным Управления энергетической информации США, дизельное топливо содержит около 137381 Btu на галлон против примерно 120214 Btu у бензина.
- На правительственном сайте США по топливной экономичности указано, что дизельные автомобили примерно на 30–35 процентов экономичнее аналогичных бензиновых.
- При сжигании галлона дизельного топлива выделяется около 10180 g CO2 против примерно 8887 g у бензина, но для выполнения той же работы дизели обычно сжигают меньше галлонов топлива.
- До очистки отработавших газов дизели выбрасывают больше NOx и твердых частиц, поэтому современные двигатели используют сажевые фильтры и SCR с реагентом для очистки дизельных отработавших газов.
- Температура вспышки дизельного топлива значительно выше, чем у бензина, что дает существенное преимущество в безопасности в закрытых машинных отделениях судов.
Дизельный и бензиновый двигатели: в чем разница?
Главное отличие — способ воспламенения. Бензиновый двигатель смешивает топливо с воздухом, умеренно сжимает смесь и воспламеняет ее искрой; дизель сжимает только воздух до гораздо более высокого давления и впрыскивает топливо, которое воспламеняется от нагрева.
Это единственное различие определяет почти все остальное. Дизелям нужны более массивные блоки цилиндров, коленчатые валы и подшипники, чтобы выдерживать повышенное давление в цилиндрах; они работают при меньших оборотах и регулируют мощность количеством топлива, а не дроссельной заслонкой. Подробное описание механизма см. в статье как работает дизельный двигатель.
| Фактор | Бензиновый двигатель | Дизельный двигатель |
|---|---|---|
| Воспламенение | Свеча зажигания | Тепло сжатия |
| Типичная степень сжатия | Примерно от 8:1 до 12:1 | Примерно от 14:1 до 22:1 |
| Регулирование мощности | Дросселирование воздуха | Изменение количества топлива |
| Типичная номинальная частота вращения | Выше, часто 5000–6500 rpm в легковых автомобилях | Ниже, часто 1500–3000 rpm в двигателях коммерческого назначения |
| Крутящий момент на низких оборотах | Умеренный | Высокий |
| Масса при одинаковой мощности | Меньше | Больше |
| Цена покупки | Ниже | Выше |
| Топливная экономичность | Базовый уровень | Обычно примерно на 30–35% лучше в автомобилях |
| Типичный ресурс при высокой нагрузке | Меньше | Больше |
| Основные проблемные выбросы | CO, HC, NOx (нейтрализуются трехкомпонентным катализатором) | NOx и сажа (снижаются с помощью DPF и SCR) |
Дизельное топливо и бензин: чем они отличаются?
Дизельное топливо — более тяжелый, маслянистый средний дистиллят, а бензин — более легкая и летучая фракция. Дизельное топливо оценивают по цетановому числу, которое показывает его способность к самовоспламенению; бензин — по октановому числу, которое показывает его устойчивость к самовоспламенению.
Поэтому эти виды топлива невзаимозаменяемы. Бензин (неэтилированное топливо) в дизельном баке не будет правильно воспламеняться и лишит топливный насос необходимой смазки, а дизельное топливо в бензиновом двигателе не будет правильно испаряться и сгорать. На заправках дизельные пистолеты часто имеют больший размер или другую цветовую маркировку, но принятые обозначения различаются по странам, поэтому водителям и персоналу судовых заправочных причалов следует всегда проверять вид топлива.
Топлива также различаются по безопасности. Бензин выделяет легковоспламеняющиеся пары даже при температурах значительно ниже нуля, а дизельное топливо № 2 по ASTM D975 должно иметь температуру вспышки не ниже 52 °C. Именно поэтому на коммерческих судах почти всегда устанавливают стационарные дизельные двигатели, а правила США 33 CFR Part 183 требуют принудительной вентиляции отсеков со стационарными бензиновыми двигателями.
Экономичнее ли дизель бензинового двигателя?
Да. Дизели эффективнее по трем причинам: более высокая степень сжатия позволяет получить больше работы из каждой единицы тепла, работа без дросселирования устраняет насосные потери при частичной нагрузке, а каждый галлон дизельного топлива содержит примерно на 14 процентов больше энергии.
Разница наиболее велика при частичной нагрузке и при длительной работе под высокой нагрузкой, например при буксировке, обеспечении движения судна или приводе генератора. Пиковый эффективный тепловой КПД качественных бензиновых двигателей обычно составляет 30 с лишним процентов (примерно середина десятка), а дизелей для тяжелых условий эксплуатации — 40 с лишним процентов, хотя точные значения зависят от конструкции. При эксплуатации с небольшой нагрузкой и частыми остановками и запусками преимущество сокращается, а более высокая цена покупки может так и не окупиться.
Чище ли дизель бензинового двигателя и что лучше для окружающей среды?
Это зависит от загрязняющего вещества, а выбросы дизельных и бензиновых двигателей нужно сравнивать на единицу выполненной работы, а не на галлон. Дизель выделяет больше CO2 на галлон, но, поскольку для той же работы он сжигает меньше галлонов, выбросы CO2 на милю или киловатт-час обычно сопоставимы с бензиновым двигателем или ниже. С другой стороны, при сгорании дизельного топлива по своей природе образуется больше оксидов азота и сажи.
Современные системы очистки отработавших газов в значительной степени сократили этот разрыв:
- Дизельные сажевые фильтры (DPF) улавливают сажу и периодически выжигают ее.
- Селективное каталитическое восстановление (SCR) предусматривает впрыск реагента для очистки дизельных отработавших газов (раствора мочевины), который преобразует NOx в азот и воду.
- Дизельные окислительные катализаторы снижают содержание угарного газа и углеводородов.
Бензиновые двигатели используют трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, который дешевле и не требует расходного реагента. Поэтому честный ответ на вопрос «сгорает ли дизельное топливо чище бензина» таков: по CO2 на единицу работы — часто да; по NOx и твердым частицам — только при наличии и надлежащем обслуживании современной системы очистки отработавших газов. Старые дизели без этих систем значительно сильнее загрязняют окружающую среду.
Служат ли дизели дольше бензиновых двигателей?
В большинстве случаев коммерческой эксплуатации — да. Дизельные двигатели имеют более массивную конструкцию, чтобы выдерживать повышенное давление в цилиндрах, работают при меньших оборотах и не имеют системы искрового зажигания, поэтому их подшипники, коленчатые валы и блоки цилиндров обычно служат дольше, чем у бензиновых двигателей, выполняющих ту же работу.
Дизели тяжелого режима обычно рассчитаны на капитальный ремонт и восстановление, имеют сменные гильзы цилиндров и подшипники, а грузовые и судовые двигатели могут работать многие тысячи часов между капитальными ремонтами. Срок службы сильно зависит от конструкции, режима эксплуатации и обслуживания, поэтому сравнивайте ожидаемый межремонтный интервал производителя, а не общие правила. Дизели также менее терпимы к некачественному топливу: вода и грязь в дизельном топливе быстро повреждают системы впрыска, поэтому топливный фильтр-водоотделитель так важен.
Лучше ли дизель бензинового двигателя? Что выбрать?
При выборе между дизельным и бензиновым двигателем дизель предпочтительнее для длительной работы с высокой нагрузкой; бензиновый двигатель — для легкой или кратковременной работы либо когда важны малая масса и невысокая цена. Используйте приведенную ниже таблицу как первоначальный практический ориентир.
| Применение | Обычно предпочтительный выбор | Почему |
|---|---|---|
| Тяжелые грузовики и автобусы | Дизельное топливо | Крутящий момент, топливная экономичность и ресурс при больших пробегах |
| Генераторные установки для основного или непрерывного электроснабжения | Дизельное топливо | Экономичность при постоянной нагрузке и большой ресурс до капитального ремонта |
| Резервные генераторные установки с очень малой наработкой | Дизельное топливо, бензин или природный газ | Выбор определяют условия хранения топлива и нормы выбросов |
| Коммерческие рабочие суда и яхты со стационарными двигателями | Дизельное топливо | Пожарная безопасность и экономичность при длительной нагрузке |
| Подвесные лодочные моторы малой и средней мощности | Бензин | Соотношение мощности и массы, стоимость |
| Строительная и сельскохозяйственная техника | Дизельное топливо | Крутящий момент на низких оборотах и долговечность |
| Легкие фургоны и легковые автомобили для коротких поездок | Бензин | Меньшая стоимость и более простая система снижения выбросов |
| Вилочные погрузчики и оборудование для помещений | Зависит от условий | Дизель — на открытом воздухе; LPG, бензин или электричество — в помещениях с соблюдением требований к вентиляции |
Природный газ — третий вариант для стационарных двигателей и автопарков там, где доступен трубопроводный газ; сравнение приведено в статье двигатели генераторов на природном газе и дизельные двигатели.
В судовой сфере разделение очевидно. Подвесные лодочные моторы, например четырехтактный подвесной мотор мощностью 115 hp, почти всегда бензиновые, поскольку масса на транце имеет значение, тогда как рабочие суда со стационарными двигателями и водоизмещающие яхты используют дизели. Эти компромиссы объясняются в руководстве по сравнению стационарных двигателей, подвесных моторов и поворотно-откидных колонок.
Какова стоимость владения каждым типом двигателя?
Дизель обычно дороже при покупке и дешевле в расчете на час тяжелой работы; у бензинового двигателя — наоборот. Вместо фиксированных цифр рассмотрите факторы затрат:
- Цена покупки. Дизелям нужны более прочные детали, топливная система высокого давления, а современным двигателям — оборудование DPF и SCR.
- Топливо. Преимущество дизеля растет с годовой наработкой и нагрузкой; цены на дизельное топливо и бензин на заправках зависят от страны и сезона.
- Обслуживание. Дизелям требуется более частая замена топливных фильтров, а современным двигателям — реагент для очистки отработавших газов; бензиновым двигателям нужны свечи и детали системы зажигания.
- Капитальный ремонт и перепродажа. Многие тяжелые дизели можно капитально ремонтировать без снятия с рамы, и они хорошо сохраняют стоимость при перепродаже.
Для операторов парков техники и производителей оборудования, рассматривающих оба варианта, Shanghai Mars Industrial (MARS) поставляет дизельные, бензиновые и газовые двигатели на природном газе, включая бензиновый двигатель объемом 2.0 L в сборе без навесного оборудования и турбодизель объемом 2.0 L в сборе без навесного оборудования для легких фургонов. Свяжитесь с MARS, сообщите режим эксплуатации, и команда предложит подходящие варианты.
Часто задаваемые вопросы
Лучше ли дизель бензинового двигателя для буксировки?
Как правило, да. Дизели развивают высокий крутящий момент на низких оборотах и сохраняют экономичность при длительной нагрузке, что лучше подходит для буксировки и перевозки грузов, чем большинство бензиновых двигателей сопоставимого объема.
Требуют ли дизельные двигатели больше обслуживания, чем бензиновые?
Не больше, а другого. Дизелям нужны регулярная замена топливных фильтров, слив воды, а современным двигателям — реагент для очистки отработавших газов и обслуживание сажевого фильтра, тогда как бензиновым двигателям нужны свечи и обслуживание системы зажигания.
Что произойдет, если залить дизельное топливо в бензиновый двигатель?
Двигатель будет работать плохо или заглохнет, поскольку дизельное топливо испаряется и воспламеняется иначе, чем бензин. Не продолжайте эксплуатацию; слейте топливо из бака и топливопроводов и замените топливный фильтр.
Почему дизельный двигатель шумнее бензинового?
Сгорание в дизеле начинается с резкого роста давления при самовоспламенении топлива, что вызывает характерный стук. Современные двигатели с системой common-rail используют предварительные впрыски, чтобы смягчить этот рост, и работают гораздо тише старых дизелей.
Устанавливают ли дизельные двигатели на новые суда?
Да. Дизель остается стандартным выбором для коммерческих судов и большинства яхт со стационарными двигателями благодаря экономичности и низкой пожароопасности дизельного топлива, тогда как бензин преобладает среди подвесных моторов и небольших катеров с поворотно-откидными колонками.
