В чём отличия между бензиновым и дизельным двигателем

На протяжении десятилетий автомобилисты спорят о том, какой двигатель внутреннего сгорания лучше — дизельный или бензиновый. И хотя ничего плохого в спорах нет, ведь в них, как известно, рождается истина, парадоксально то, что очень часто участники дискуссии на самом деле не понимают объективных преимуществ и недостатков того или иного вида ДВС. Дабы исправить эту ситуацию, сегодня мы разберём особенности конструкции и механику работы каждого из типов двигателей, сформировав полноценный список плюсов и минусов как дизельного мотора, так и бензинового. Это и расширит кругозор автомобилиста, и позволит подобрать оптимальный движок для конкретной цели.

• ⚠️ Важно: что бензиновые, что дизельные силовые агрегаты являются двигателями внутреннего сгорания — они используют энергию сгорания топлива в рабочей камере, преобразовывая её в механическую работу двигателя.

Перед тем, как изучать отличия между дизельным и бензиновым двигателями, стоит разобрать, из каких компонентов состоит двигатель внутреннего сгорания. Дело в том, что «внутреннюю начинку» силовой установки можно условно разделить на два важнейших компонента — газораспределительный механизм (ГРМ) и кривошипно-шатунный механизм (КШМ), которые играют основную роль в процессе сгорания топлива. Собственно, КШМ необходим для того, чтобы преобразовывать энергию от сгорания топлива во вращательно-механическую энергию, которая «крутит» колёса автомобиля, а ГРМ отвечает за подачу смеси в рабочие камеры для её подальшего сжигания.

Как работает бензиновый двигатель

Механика работы бензинового двигателя внутреннего сгорания на самом деле крайне простая и разделяется на четыре такта (двухтактные двигатели в автомобилях используются крайне редко):

1. Впуск. Когда поршень достигает верхней мёртвой точки рабочей камеры, «кулачки» распределительного вала газораспределительного механизма (ГРМ) открывают впускные клапаны, наполняя рабочую камеру топливно-воздушной смесью (воздух и бензин) до тех пор, пока поршень не достигнет нижней мёртвой точки — в этот момент впускной клапан закрывается.
2. Сжатие. Во втором такте поршень двигается из нижней мёртвой точки к верхней, сжимая топливно-воздушную смесь — из-за этого заметно повышается её температура. 
3. Рабочий ход. Под конец предыдущего такта, когда поршень почти добрался до верхней мёртвой точки, сжатая и разогретая (вплоть до 500 °С) топливно-воздушная смесь поджигается искрой от свечи зажигания. Начинается процесс сгорания топлива, в ходе которого горючая смесь достигает температуры в 2200 °С, а давление в рабочей камере поднимается в среднем в три раза. Под давлением расширяющихся газов поршень двигается от верхней мёртвой точки к нижней, раскручивая коленчатый вал КШМ при помощи шатуна. Именно на этом такте и происходит преобразование тепловой энергии во вращательную механическую.
4. Выпуск. На четвёртом такте газораспределительный механизм открывает выпускной клапан, а поршень, двигаясь от нижней мёртвой точки к верхней, выдавливает из рабочей камеры образовавшиеся там отработанные газы, после чего выпускной клапан закрывается — полный цикл работы ДВС завершён.

То есть, в рабочую камеру цилиндра подаётся топливо, которое сжимается и поджигается искрой (это очень важный момент), после чего поршень по действием газов толкает шатун, передавая вращение на коленчатый вал, а тот, условно говоря, на колёса автомобиля.

Как работает дизельный двигатель

Несмотря на распространённое заблуждение, процесс работы дизельного двигателя ничем (почти) не отличается от бензинового собрата — здесь тоже четыре такта, за которые коленчатый вал делает два оборота, да и сами такты абсолютно те же. Но, конечно, есть нюансы:

1. Впуск. На первом такте работы двигателя через впускной клапан в рабочую камеру цилиндра поступает воздух (без топливной смеси), тогда как поршень двигается от верхней мёртвой точки к нижней, условно «всасывая» воздух, после чего клапан закрывается.
2. Сжатие. Во втором такте поршень двигается от нижней мёртвой точки к верхней, сжимая полученный воздух, тем самым значительно повышая его температуру (до 500 °С) и общее давление в рабочей камере сгорания. 
3. Рабочий ход. Под конец предыдущего такта, когда поршень почти достиг верхней мёртвой точки, через форсунку в рабочую камеру впрыскивается дизельное топливо, которое от взаимодействия со сжатым воздухом повышенной температуры воспламеняется. В ходе данного процесса в камере образовываются газы, которые, собственно, выдавливают поршень обратно из верхней мёртвой точки в нижнюю, передавая вращение на коленчатый вал за счёт шатуна. Это, как и в бензиновом аналоге, основная движущая сила мотора.
4. Выпуск. На данном этапе работы двигателя выпускной клапан открывается, а поршень, возвращаясь к верхней мёртвой точке, выталкивает из камеры сгорания отработанные газы, после чего выпускной клапан закрывается, завершая полный цикл работы ДВС.

Если кратко — в камеру сгорания подаётся воздух, который сжимается с повышением температуры, после чего в этот сжатый воздух впрыскивается дизельное топливо, которое от повышенной температуры (ключевое отличие от бензинового двигателя) воспламеняется, а поршень, под действием газов, толкает шатун, преобразовывая тем самым энергию сгорания топлива в механическую энергию вращения коленчатого вала.

Искра и сжатый воздух: промежуточный итог

Получается, что отличий в работе бензинового и дизельного моторов всего две:

1. на этапе впрыска бензиновый двигатель закачивает в рабочую камеру воздух совместно с топливом, тогда как дизельный мотор на первом такте закачивает только воздух;
2. в бензиновом моторе поджигание смеси происходит при помощи искры от свечи зажигания, а в дизельной силовой установке воспламенение происходит от впрыска дизельного топлива в нагретый при помощи сжатия воздух.

Преимущества и недостатки: объективные факты

Теперь, когда мы разобрались в том, как работает каждый из моторов, давайте изучим плюсы и минусы каждого из вариантов.

КПД и расход

Несмотря на то, что бензиновые двигатели обычно могут похвастаться большей мощностью, КПД дизельного топлива заметно выше — на целых 40% по сравнению со своим прямым конкурентом. Более того, расход топлива у дизельного мотора в среднем на 20% меньше — именно из-за ездить на дизеле (если учитывать только расход топлива на 100 км хода) дешевле.

Расходы на обслуживание

Хотя стоимость дизельного топлива, расходуемого в процессе езды, ниже, чем у бензина, расходы на обслуживание и содержание самого дизельного двигателя выше. Дело в том, что дизельный мотор нужно чаще обслуживать — менять фильтры, масла, проверять необходимую компрессию в цилиндрах. Да и ремонт «дизеля», учитывая более сложную конструкцию, обычно выходит дороже. С другой стороны, даже при учёте более дорогого обслуживания, в долгосрочной перспективе водители, которые проезжают за год от 15-20 тысяч километров, за счёт более низкого расхода топлива всё же немного экономят по сравнению с бензиновыми собратьями.

Качество топлива и температура

Есть тонкости эксплуатации, о которых многие автомобилисты даже не догадываются. Во-первых, дизельный мотор гораздо более прихотливый к качеству топлива, чем бензиновый. Соответственно, если бензиновый ДВС можно заправлять где-угодно и практически чем-угодно (плохой бензин приводит к повышенному расходу, но минимальному урону по компонентам двигателя), то дизельный аналог лучше заправлять на проверенных заправках. Во-вторых, дизель плохо дружит с низкими температурами — при -15-20 °С обычная топливная смесь густеет и не проходит через топливный фильтр. Значит, топливо нужно либо греть, либо использовать специальные сорта дизеля.

В-третьих, быстро согреться в дизельном авто не выйдет, так как прогревается он куда дольше — тепло в салон поступит минимум через 10 минут после запуска. Из-за этого дизельные моторы в регионы с пониженными температурами обычно не приобретают. С другой стороны, есть у дизельного мотора заметный плюс — этот мотор использует электричество только для старта, так что «дизеля» часто ставят на внедорожники, чтобы не бояться воды.

Шум и выхлопы

Дизельные моторы всегда более шумные и издают больше вибрации даже на холостых оборотах, чем бензиновые собратья — это вызвано тем, что сгорание топлива в рабочей камере происходит под большим давлением. А так как производители редко комплектуют дизельные авто дополнительной шумоизоляцией, разница между двумя моделями транспортного средства на дизеле и бензине обычно слышна даже на большом расстоянии. Зато у дизеля меньше выхлопных газов, так что такие автомобили легче получают сертификат стандарта «Евро-4» и выше, тогда как бензиновые авто приходится оборудовать дополнительными фильтрами, чтобы пройти аттестацию.

Не лучше и не хуже — всё ситуативно

Нельзя сказать, что один тип мотора лучше, а другой хуже — это не совсем правильно. Просто они созданы для разных целей и задач. Например, если вы за год проезжаете 15-20 тысяч километров, то дизельный двигатель позволит экономить на топливе, но нужно учитывать, что в холодных регионах могут возникнуть проблемы при низких температурах, да и топливо должно быть качественным. Для города, небольшого пробега за год и пониженных температур бензиновый мотор будет более удобным и комфортным, ещё и в сервис для замены расходников обращаться будете реже. Достаточно определить задачу, которую вы ставите перед автомобилем, и исходя из этого выбирать тип двигателя.