Мета цієї статті провести порівняння технічних характеристик двох типів двигунів: бензинового і дизельного. І виявлення плюсів і мінусів цих двигунів, для того, що б звичайна людина (людина без технічної освіти) змогла розібратися в премудростях машинобудування. І, сподіваємося, ця стаття допоможе Вам визначитися при виборі автомобіля.
Спочатку з’ясуємо для нетямущих, в чому відрізняється принцип роботи бензинового двигуна від дизельного. Необхідно написати загальний принцип роботи. Бензинові двигуни – це клас двигунів внутрішнього згорання, в циліндрах яких заздалегідь стиснута суміш палива та повітря підпалюється електричною іскрою. Управління потужністю в даному типі двигунів виробляється, як правило, регулюванням потоку повітря, що входить в двигун, за допомогою дросельної заслінки (дросельну заслінку в народі звуть «газ). Дизельний двигун – поршневий двигун внутрішнього згорання, працюючий на дизельному паливі. Основна відмінність дизельного двигуна від бензинової полягає в способі подачі паливно-повітряної суміші в циліндр і способі її запалювання. Якщо в бензиновому двигуні паливо змішується зі всмоктуваним повітрям до попадання в циліндр, одержувана суміш підпалюється в необхідний момент свічкою запалення, то в дизельному двигуні повітря подається в циліндр окремо від палива і потім стискається. Через високий ступінь стиснення (від 14:1 до 24:1), коли повітря нагрівається до температури самозаймання дизельного палива (800-900°С), воно уприсується в камери згорання форсунками (механічний розпилювач палива) під великим тиском (від 10 до 220 МПа). Свічки у дизеля теж можуть бути, але вони є свічками розжарювання і розігрівають повітря в камері згорання, щоб полегшити запуск. До того ж ККД (коефіцієнт корисної дії) у дизельного двигуна досягає 50%, це з турбонаддувом (один з методів агрегатного наддуву, заснований на утилізації енергії відпрацьованих газів) і проміжним охолоджуванням, це досягається за рахунок високого ступеня стиснення. А ось ККД у бензинового двигуна нижчий, приблизно 20-30%.
Тепер Ви розумієте, чим же відрізняються дизель від бензину, і зможете «на пальцях» пояснити співбесіднику відмінності.
Продовжимо далі, тепер необхідно визначитися у кого більше достоїнств в технічному плані. Можна сказати, що в свідомості середньостатистичного громадянина склався якийсь стереотип про дизельні двигуни, така машина асоціюється з економічністю, шумом, вібраціями, слабкою динамікою розгону. Проте сучасні дизельні мотори, виробництво яких почате вже в 90-их роках, доводить, що такі стереотипи явно застаріли, і потрібно їх викорінювати.
Давайте оцінимо економічність. Якщо Ви купуєте автомобіль, то насамперед в очі впадає ціна машини. І треба відзначити, що машина з дизельним двигуном коштує дорожче свого аналога на бензиновому паливі, це відноситься до авто різного року випуску. Дизельні ДВЗ (двигун внутрішнього згорання) постійно удосконалювалися. Кращих характеристик дизеля, інженери добилися за рахунок підвищення тиску в паливній системі. З моменту виходу першого покоління систем Common-Rail (Революційна система уприскування палива в циліндри, через загальну магістраль, під високим тиском. Її поява була викликана посиленням законодавчих екологічних вимог, що пред’являються до дизельних двигунів. Застосування системи Common Rail, у свою чергу, в середньому, зменшило споживання палива на 10 – 15 %, а потужність збільшила на 40%.) в 1997 р. робочий тиск виріс з 1350 бар до 1600 бар в 2001 р. (друге покоління). Нинішні системи з пьезоїнжекторамі (Piezo Inline технологія п’єзоелектричного уприскування) витримують вже 1800 бар, а до 2007 року запланований вихід на 2 тисячі атмосфер.
Природно, вдосконалення позначається на вартості паливної системи: чим вищий тиск – тим міцніші повинні бути деталі і менші зазори між ними. Крім того, жорсткі норми шкідливих викидів в атмосферу вимушують виробників застосовувати витонченіші системи очищення вихлопних газів, що також відображається на вартості готових авто. Ось, наприклад, два однакових за об’ємом авто, фірми Audi: Audi A6 Avant 3.2 FSI Quattro і аналогічну за об’ємом (ну майже аналогічну) «дизельну» Audi A6 3.0 TDI Quattro – дизельна машина дорожча на 4 тисячі доларів, і потрібно сказати, що це машини 2007 року. А якщо розглядати дешевизну палива, як основний аспект економічності, то тут варто задуматися, адже солярка в Іркутську не набагато дешевша за бензин, а якщо виробники палива почнуть очищати ДП для машин «заточених» під ЄВРО-2 і вище, то ціна, швидше за все ще зросте. Бензиновий двигун поступається дизелю у витраті палива, за підрахунками німецьких фахівців, середня витрата палива у бензинових авто – 7,2 л на 100 км, у дизельних – 5,8 л. Це незаперечний факт. Якщо врахувати розвиток технологій і перспективи, дизельних ТЗ, то можна сказати точно вони не подешевшають, по всьому світу приймаються стандарти ЄВРО для поліпшення екологічної обстановки, а це відобразиться на ціні дизелів, до того ж навряд чи з’являться нові моделі раніше хорошого палива. Ой, а солярка у нас в країні огидна!
Економічну сторону питання ми розібрали. Давайте розглянемо тепер інші аспекти поставленої проблеми. Ми досліджували тільки нові моделі, а так само перспективи розвитку, але в Іркутську не кожен зможе купити ауді 2007 роки, та і палива для таких машин вдень з вогнем не знайдеш. Тому вивчимо моделі автомобілів старшого віку, і спробуємо оцінити переваги і недоліки, які на старих моделях будуть яскравіше виражені. З сучасними машинами все ясно: хороше паливо, пухкий гаманець і різниця між дизельним і бензиновим ТЗ не відчувається.
І знову про солярку. Заправляючись неякісним паливом, Ви піддаєте автомобіль величезної небезпеки. Потрапляючи в паливний насос (ТНВД – Паливний насос високого тиску використовується для подачі палива в дизельному двигуні. Він також розподіляє паливо по циліндрах і виробляє уприскування через форсунки в строго певний момент часу, визначуваний кутом випередження уприскування) і форсунки дизеля (деталі з дуже високою точністю виготовлення), домішки в паливі зношують їх, і в результаті, поступово збільшується витрата палива і знижується тяга двигуна.
Звичайно, відразу не буде помітне, але з часом, це проявить себе у всій красі в авто-ремонті. І це помітьте на звичному ТНВД, тобто без електронних наворотів типа Common-Rail, електроніка дуже примхлива до палива і навернеться швидше. Але причин для хвилювання немає, зараз в країні прийнятий стандарт ЄВРО-2, і лише дизеля з Common-Rail відповідають цьому стандарту і лише їх можна ввозити в країну.
Можна виділити таку проблему дизельних двигунів – тріскання або “поведення” головки блоку циліндрів. Найчастіше, це трапляється із – за перегріву двигуна. У бензинових двигунів, внаслідок їх меншої теплонапряженності і іншого матеріалу головки блоку, ця проблема зустрічається набагато рідше. З дизелів, розтріскування головки блоку найчастіше зустрічається у LAND CRUISER PRADO – 2L-T(E) (TOYOTA) і 4D55/56 (MITSUBISHI). Причому у 2L-T(E) ця проблема виникає, саме з – за конструктивною недоробки, оскільки у аналогічного по конструкції 3L-T, але що має додаткові канали під охолоджування, цієї проблеми вже немає. При перегріві, часто “веде” головку блоку у тойотівського турбодізеля 2C-T, але у безнаддувного 2C це майже не зустрічається.
Є пряма залежність загального ресурсу дизелів від їх робочого об’єму. І є таке поняття, як ремонтопригідність. Склалася певна група двигунів, яким відпущений порівняно недовгий термін служби, і після чого вони невигідні в ремонті – часто краще замінити повністю. До таких відносяться багато 4-циліндрових об’ємом до 2,0 літрів і трохи більше, встановлювані на легкових автомобілях, мікроавтобусах або мінівенах малого класу. Відомі 2С, 2CТ, 3С, 3СТ у Toyota, CD-17, CD-20, LD-20 у Nissan, R2, RF у Mazda, та і 4D65/68 від Mitsubishi в цій же категорії.
До витриваліших і ремонтопрігодним, точніше навіть сказати, ремонтовигодним, відноситься група дизелів, на яких і тримається «ударна» частина нашого автопарку. Це також 4-циліндрові двигуни, але об’ємом приблизно від 2,4 до 3,0 літрів. Чи треба говорити, який пласт автомобілів вони об’єднують? Легіон. Ні, армію! Адже тут і популярні позашляховики середнього класу, і малотоннажний комерційний транспорт. Після якісного капремонту вони ще ходять і по 250, і по 300 тисяч км.
Ось хто дійсно з японської когорти 4-циліндрових міцний на «голову», так це ніссановський малофорсований чавунний дизель серії TD, широко відомий по позашляховиками Terrano, пікапам і вантажівочкам. Дуже лояльний до перегрівів. При цьому ні ременів, ні ланцюгів – нижній распредвал, все приводиться шестернями і штангами. Залізна вантажна концепція! Здається, самий як там не є приклад живучості і невибагливості?
При зносі поршневої, причому нерідко через високі швидкісні навантаження або(и) пил, коли утворюються задирки, в картер проривається більше газів і створюється надмірний тиск. Через систему вентиляції в паливо потрапляє більше масляної пари, в циліндри починає уприскуватися буквально чорна від масла суміш. Інтенсифікують вуглецеві відкладення на поршнях і клапанах, двигун починає шуміти, трястися, диміти, жерти масло і паливо, не тягнути. Коротше, «загинатися». Господар починає заливати найдешевше масло, після чого лавиноподібну системну кризу дизеля вже нічим не зупинити.
Оголошується «король дизелів» – Isuzu. Його поширені вантажні дизелі об’ємом від 4 до 6 літрів відрізняються дуже високим ресурсом, але порівняльно дорогі і складні в ремонті. Мають сталеві тонкостінні гільзи, які встановлюються методом запрессовки. Причому при запрессовці такі гільзи набувають якусь гранену форму, через що в період притирання деталей спостерігається висока витрата масла, і тривати це може до 20 тисяч пробігу.
Якщо говорити про позашляховики Bighorn, то в дизельних версіях вони були хорошими тільки до 1998 року. Відомий 3,1-літровий 4JG в цілому достатньо міцний і надійний двигун, навіть гідроудари міг переносити без особливих наслідків, хоча в ремонті теж порівнялно дорогий. Але після 1998 року Isuzu зробив прорив своїм новим дизелем 4GX1, оснащеним прямим уприскуванням надвисокого тиску common-rail. І відразу все перекинулося.
Ніссановській TD42 ще рідше бував «на прийомах», можливо, внаслідок помітно меншої поширеності. Якихось відвертих слабкостів у нього теж назвати не можна, окрім тих проблем, що переслідують 4-циліндрові TD в плані підвищеного зносу ГРМ (газорозподільний механізм). І все одно, 4,2-літрова «чугунка» Nissan куди витриваліша, ніж «маленький брат» – рядна шестірка RD28 об’ємом 2,8 літри.
Підводячи підсумки проведеного дослідження нами були виділені наступні позитивні і негативні моменти в експлуатації в дизельному і бензиновим ТЗ:
ПЛЮСИ дизельного ТЗ
•экономичність, витрата палива при тому ж об’ємі і потужності менше на 15-25%;
•хороша тяга на низьких обертах, дизельний двигун зручний для джипів і вантажівок особливо на бездоріжжі;
•немає ефективнішого ТЗ, ніж дизель. У змішаному циклі він здатний змагатися з сучасними гібридами, а в їзді при постійній швидкості з ним взагалі ніхто не порівняється.
ПЛЮСИ бензинового ТЗ
(стираються при порівнянні сучасних моделей)
•бензинові мотори навіть з турбіною і безпосереднім вприскуванням дешевші за дизелі з порівнянними характеристиками і рівнем викидів;
•здатний працювати на високих обертах, без наслідків для двигуна.
МІНУСИ дизельного ТЗ
•чутлива паливна система, особливо до нашого палива,
•не всі моделі терплять високі оберти, і як наслідок високих швидкостей;
•більша маса, менша літрова потужність;
•частіша заміна масла і фільтрів, масло необхідне вищої якості;
•дизельні авто дорожчі за бензинових побратимів;
•выхлопні системи дизелів Евро5 (з протисажовим серійним фільтром) і Евро6 (з фільтром і нейтралізатором оксидів азоту) будуть дорожчими, а ризик закупорення фільтру підвищиться, як і чутливість до сірки в паливі.
МІНУСИ бензинового ТЗ
•реальна витрата у бензинових двигунів залежить від манери їзди і відмінності з вимірами виробників бувають вельми великі. Навіть турбіровані мотори з безпосереднім уприскуванням дозволяють економити тільки в спокійних режимах їзди;
•найбільша потужність досягається в невеликому діапазоні обертів, наприклад з 3500 до 4000, правда у нових бензинових двигунів діапазон ширший і рівніший, за рахунок зміни фаз газорозподілу, застосування безпосереднього уприскування і т.п.