Преимущество дизельного двигателя
Никакие другие двигатели
внутреннего сгорания не применяются так широко, как дизели. Такая популярность
объясняется, прежде всего, их высокой эффективностью и связанной с этим
экономичностью.
Наиболее важны
следующие области применения дизелей:
•
стационарные силовые агрегаты;
• легковые и
легкие грузовые автомобили;
• тяжелые
грузовые автомобили;
•
строительная и сельскохозяйственная техника;
• тепловозы;
• суда.
Основные параметры
При
использовании дизеля имеют значение следующие основные параметры:
• мощность
двигателя;
• удельная
мощность;
•
безопасность и надежность эксплуатации;
•
эксплуатационные расходы;
•
экономичность в эксплуатации;
•
совместимость с окружающей средой;
• комфорт;
• удобство
компоновки в силовом отсеке.
Конструкции дизелей меняются в зависимости от области их применения.
Применение
Стационарные силовые
агрегаты
Стационарные силовые агрегаты (например, для
дизель-генераторов) в основном работают с фиксированной частотой вращения
коленчатого вала.
Легковые автомобили и
легкие грузовики
Двигателю легкового автомобиля особенно необходимы плавность работы и хорошая «эластичность», т. е. способность развивать высокий крутящий момент в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала. В этой области больших успехов разработчики дизелей достигли как модернизацией самих двигателей, так и применением новых систем впрыска с электронным управлением.
Тяжелые грузовые
автомобили
Для тяжелых грузовых автомобилей прежде всего важна
экономичность, поэтому здесь необходимо применять только дизели с системой
непосредственного впрыска топлива.
Строительная и
сельскохозяйственная техника
В области строительных и сельскохозяйственных машин дизель
давно нашел многообразное применение. При определении параметров этих моторов,
кроме особенно высокого значения экономичности, разработчики обращают внимание
на прочность, надежность и удобство обслуживания. Максимальная мощность и
оптимизация шума здесь имеют меньшее значение, чем, например, на легковых
автомобилях. На строительной и сельскохозяйственной технике используются дизели
самой разнообразной мощности — от 3 кВт до величин, превышающих значения,
характерные для тяжелых грузовых автомобилей. В строительных и
сельскохозяйственных во многих случаях еще применяются системы впрыска с
механическим регулятором. В отличие от других областей, где используются
преимущественно двигатели жидкостного охлаждения, здесь широко распространена
надежная и простая в эксплуатации система воздушного охлаждения.
Тепловозы
Двигатели тепловозов конструктивно похожи на более крупные
корабельные дизели, что обусловлено, в частности, длительным сроком их
эксплуатации. Кроме того, они должны в крайнем случае работать на дизельном
топливе худшего качества. Их типоразмеры охватывают область от больших дизелей
грузовых автомобилей до средних судовых силовых агрегатов.
Суда
Требования к судовым дизелям сильно различаются в зависимости от области применения. Имеются агрегаты высокой мощности, например для морских или спортивных катеров.
В связи тем что дизельный
двигатели имеют широкую применяемость, это благодаря их ряда преимуществ:
1. Дизельные двигатели более экономичные.
Как уже известно самое главное и существенное преимущество любого
дизельного мотора по сравнению с бензиновыми аналогами это значительно меньший
расход топлива. Низкий расход дизельного мотора связан с особенностью
преобразования дизельного топлива в энергию. Так, например, дизельный силовой
агрегат более эффективно сжигает топливо, что позволяет ему получать от одного
объема соженного топлива около 45-50 процентов энергии. Бензиновый же мотор
получает приблизительно 30 процентов энергии. То есть 70 процентов бензина сгорает
впустую.
Кроме того, дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия чем бензиновые. Так как на степень сжатия влияет время воспламенения топлива, то соответственно, чем выше степень сжатия, тем двигатель имеет больший КПД.
2. Дизельные двигатели надежнее чем
бензиновые.
За последние более чем 50 лет
дизельные моторы зарекомендовали себя надежнее чем их бензиновые конкуренты.
Главной особенностью дизельного мотора является отсутствие в дизельной машине
системы зажигания, работающей от высокого напряжения. В итоге в дизельной
машине отсутствуют радиочастотные помехи от линии высокого напряжения, которые
часто становятся виновниками проблем с электроникой автомобиля.
Также
считается что большинство внутренних компонентов дизельного двигателя имеют
более долгий срок службы. И это действительно так, поскольку из-за более
высокой степени сжатия компоненты дизельного силового агрегата изначально более
долговечны.
Именно поэтому в мире очень много дизельных автомобилей с пробегом около 1 млн. километров и немного бензиновых с таким же пробегом.
3. Дизельный двигатель автоматически сжигает
топливо.
Еще одно главное преимущество дизельных моторов в том, что дизельные
автомобили автоматически сжигают топливо, фактически не затрачивая энергии для
этого. Напомним, что несмотря на то что дизельный двигатель использует
четырехтактный цикл (впуск, сжатие, сгорание и выхлоп) сжигание дизельного
топлива происходит самопроизвольно внутри двигателя от большой степени сжатия.
В бензиновых моторах для сжигания топлива нужны свечи зажигания, которые
постоянно находятся под высоким напряжением чтобы выдавать искру воспламеняющая
бензин в камере сгорания.
В итоге в дизельных двигателях нет необходимости в свечах зажигания, в высоковольтных проводах и т.п. В итоге затраты на содержания автомобиля значительно снижаются по сравнению с бензиновыми автомобилями, в которых нужно периодически менять свечи зажигания, высоковольтные провода и связанные с ними компоненты.
4
Стоимость дизельного топлива сопоставима со
стоимостью бензина или даже ниже.
Несмотря на то что в нашей стране
стоимость дизельного топлива находится на том же уровне, что и бензин, нужно
отметить что во многих странах мира (в том числе и в странах Европы) стоимость
дизельного топлива ниже, чем бензин. То есть помимо низкого расхода топлива
владельцы дизельных автомобилей во многих странах тратят на топливо гораздо
меньше чем владельцы бензиновых транспортных средств. Но даже с учетом того что
в нашей стране солярка стоит также как бензин (или даже дороже) преимущество по
эффективности дизельных автомобилей очевидно. Ведь запас хода на полном баке
дизельного топлива намного больше чем в том же автомобиле оснащенном бензиновым
силовым агрегатом.
5. Более низкая стоимость владения.
Кто-то может поспорить с этим преимуществом, так как в некоторых
случаях стоимость технического обслуживания и ремонта дизельных автомобилей
значительно превышает стоимость ТО бензиновых. И это действительно неоспоримый
факт. Но в совокупности стоимость владения дизельным автомобилем значительно меньше
бензинового аналога. Особенно на тех рынках где наблюдается повышенный спрос на
дизельные машины. Дело в том, что в стоимости владения всегда нужно учитывать
потерю рыночной стоимости автомобиля на подержанном рынке и естественный износ
запчастей в процессе эксплуатации ТС. Как правило дизельные автомобили теряют в
цене намного медленнее чем бензиновые аналоги. Также из-за более долговечных
деталей двигателя дизельные автомобили имеют более долгий срок службы, что
конечно позволяет тратить значительно меньше денег на ремонт автомобиля.
Так что в долгосрочном периоде (от 5 лет и выше) владение дизельной машиной более выгодное чем бензиновой. Правда стоит отметить, что стоимость дизельных моделей как правило значительно выше бензиновых. Но если вы будете долго владеть автомобилем и будете проезжать 20 000-30 000 км в год, то эта переплата окупиться за счет экономии топлива.
6. Дизельные автомобили более безопасные.
На протяжении многих лет было доказано что дизельное топливо
значительно безопаснее бензина по нескольким причинам. Во-первых, солярка
меньше подвержена легкому воспламенению (возгоранию) по сравнению с бензином.
Например, дизельное топливо как правило не воспламеняется при воздействии на
него высокого источника тепла.
Во-вторых,
дизельное топливо не выделяет опасных паров, как бензин. В итоге вероятность
воспламенения паров, что может вызвать пожар автомобиля значительно ниже в
дизельных транспортных средствах чем в бензиновых.
Все эти факторы делают дизельные автомобили намного безопаснее на дороге. Например, в случае ДТП.
7. В выхлопе дизельного автомобиля меньше
окиси углерода.
Дизельные моторы производят гораздо меньше окиси углерода чем
бензиновые аналоги. Это преимущество особо очевидно в неавтомобильных силовых
установках, таких как например дизель-генераторах. Бензиновые установки более
опасны так как из-за большой концентрации окиси углерода существует опасность
для человека, который может отравиться угарными газами. Вот почему в подводных
лодках, подземных шахтах всегда используются только дизельные силовые
установки. Ведь при применении бензиновых силовых агрегатов существовала бы
опасность для людей. Тем не менее это не говорит о том, что вы можете безопасно
находится долгое время в закрытом помещение при работающем дизельном
автомобиле. Помните, что дизельный выхлоп все равно содержит окись углерода.
Правда в гораздо меньших количествах чем производят бензиновые моторы.
Не забывайте про эффект накопления концентрации газов в закрытом помещение. Иначе существует опасность отравления угарными газами дизельного автомобиля.
8. В дизельных двигателях турбина получает
больше энергии.
Мы живем в удивительное время, когда буквально на глазах в мире
исчезают атмосферные двигатели. На их смену приходят турбо моторы, которые
намного эффективней и мощней своих предшественников. Так что совсем скоро
большинство автопроизводителей откажутся от обычных силовых агрегатов в пользу
турбо технологий.
С самого начала появления турбин инженеры столкнулись с
проблемой, связанной с питанием турбокомпрессора. Как правило крыльчатка
турбины вращается за счет энергии получаемой от выхлопных газов автомобиля.
Если же сравнивать бензиновые и дизельные автомобили, то турбины в дизельных
моторах работают более эффективны, так как в дизельном автомобиле количество
выхлопных газов гораздо больше. Именно поэтому турбокомпрессор дизельного
мотора выдают максимальную мощность намного раньше бензиновых автомобилей. То
есть уже на низких оборотах владельцы дизельных автомобилей начинают ощущать
максимальную мощность и крутящий момент.
9. Дизельные моторы без дополнительных
модификаций могут работать на синтетическом топливе.
Еще одно главное преимущество дизельных двигателей- это возможность
работать на синтетическом топливе, без каких-либо существенных изменений в
конструкции силового агрегата. Бензиновые же двигатели также могут работать на
альтернативном топливе. Но для этого необходимы значительные изменения в
конструкции силового агрегата. Иначе бензиновый двигатель работающий на
альтернативном топливе быстро выйдет из строя.
В настоящий
момент мировая промышленность экспериментирует с биобутанолом, который отлично
подходит в виде синтетического биотоплива для бензиновых автомобилей. Этот вид
топлива возможно не будет причинять бензиновым автомобилям никого вреда без
проведения каких-либо изменений в конструкции двигателя.
Но несмотря на это дизельные моторы уже сегодня могут работать без доработок на многих видах альтернативного топлива. Так что преимущество очевидно.
10. Дизельные двигатели меньше нагреваются.
Дизельные силовые агрегаты всегда работают на более низких температурах
по сравнению со своими бензиновыми аналогами. Дело в том, что из-за более
эффективного сжигания топлива дизельные моторы меньше вырабатывают тепла,
получаемого при воспламенении топлива. Например, дизельный мотор использует
примерно на 40 процентов меньше топлива, для того чтобы выработать ту же
мощность, которую вырабатывает того же объема бензиновый двигатель. Именно
поэтому дизельный мотор выделяет гораздо меньше тепла в результате
воспламенения топлива. Главная причина почему дизельному двигателю для
производства энергии необходимо меньше топлива, это более высокая степень
сжатия, а также особенность впрыска топлива в камеру сгорания.
В отличие от
бензиновых двигателей в дизелях топливо не впрыскивается до тех пор, пока
поршень не будет находится в верхней части такта сжатия.
Также из-за особенностей дизельного топлива которому требуется высокая степень сжатия для воспламенения, в дизельных моторах топливо меньше подвержено самопроизвольному воспламенению.
11. Дизельные двигатели более долговечны.
Когда дизельные двигатели впервые
появились в автомобилях они быстро продемонстрировали удивительную особенность.
Так по сравнению с бензиновыми, дизельные моторы имеют большой срок службы
эксплуатации. Как мы уже сказали из-за особенностей работы дизельные моторы при
проектировании и сборке требуют использования более крепких деталей. Также
дизельное топливо имеет превосходные смазывающие свойства по сравнению с
бензином. В итоге ресурс дизельных моторов как правило в два раза превышает
бензиновые. Правда для того чтобы дизельный силовой агрегат прошел ровно в два
раза больше бензинового аналога, необходимо соответствующее регулярное
техническое обслуживание, которое как правило стоит дороже чем для бензиновых автомобилей.
Но если вы собираетесь использовать дизельную машину долгое время, то переплата
за ТО окупится большим ресурсом силового агрегата.
12. В дизельных двигателях при низких оборотах
крутящий момент больше чем в бензиновых.
По сравнению с бензиновыми двигателями, дизели умеют производит гораздо
больше крутящего момента на низких оборотах. Вот почему в грузовых автомобилях
как правило используют дизельные моторы. Благодаря доступному максимальному
крутящему моменту на низких оборотах автомобиля становится не только
экономичным, но и способен на низких оборотах брать на себя большую нагрузку.
Из-за этого
большинство сельскохозяйственной, строительной, коммунальной и т.п. техники как
правило оснащаются дизельными моторами.
Бензиновые двигатели как правило имеют небольшой крутящий
момент по сравнению с дизельными автомобилями. Правда бензиновые моторы имеют
всегда больше мощность. Но современные технологии и использование в дизельных
двигателях турбин позволило автопроизводителям фактически сравнять дизельные
автомобили по мощности с бензиновыми конкурентами. В итоге в большинстве
случаев современные дизельные автомобили стали более предпочтительнее чем
бензиновые аналоги, даже для тех, кто любит мощные модели.