Современные бензиновые и дизельные двигатели имеют принципиальные различия в способах адаптации ТВС, что связано с их конструктивными особенностями и режимами работы. Эти различия обусловлены способом воспламенения топлива, уровнем давления, требованиями к экологичности и сложностью систем.
1. Способ воспламенения смеси
- Бензиновые двигатели:Смесь топлива и воздуха воспламеняется с помощью искры от свечи зажигания.
Это требует равномерного предварительного смешивания топлива и воздуха для формирования стехиометрической смеси (14,7:1 для бензина).
Подготовка смеси начинается в коллекторе (для двигателей с распределённым впрыском) или непосредственно в цилиндре (в двигателях с непосредственным впрыском GDI). - Дизельные двигатели:Смесь воспламеняется за счёт сжатия воздуха, что вызывает его нагрев до температур, превышающих температуру самовоспламенения дизельного топлива (около 500–700°C).
Горение происходит локально, в зонах контакта мелкодисперсного топлива с кислородом.
Это требует высокого давления впрыска, чтобы обеспечить мельчайшее дробление топлива.
Итог:
В бензиновых двигателях ключевым параметром является точность формирования смеси, а в дизельных — давление и качество распыления топлива.
2. Уровень давления впрыска
- Бензиновые двигатели:Давление впрыска сравнительно невысокое, обычно до 200 бар. Это связано с меньшими требованиями к дроблению топлива, так как бензин легко испаряется и образует однородную смесь.
Впрыск осуществляется через системы GDI (Gasoline Direct Injection) или PFI (Port Fuel Injection). - Дизельные двигатели:Давление впрыска достигает 3000 бар, что необходимо для создания мелкодисперсного топливного облака, обеспечивающего качественное сгорание в условиях сжатия.
Системы Common Rail обеспечивают точный контроль времени, количества и скорости впрыска.
Итог:
Дизельные двигатели требуют более сложных и мощных топливных систем для создания высокого давления и качественного распыления.
3. Экологичность
- Бензиновые двигатели:Основные экологические проблемы связаны с выбросами углеводородов (HC) и углекислого газа (CO₂).
Для снижения выбросов используются:
Каталитические нейтрализаторы: Преобразуют HC, CO и NOx в безопасные вещества.
Системы управления подачей топлива: Поддерживают стехиометрическое соотношение топлива и воздуха. - Дизельные двигатели:Помимо углеводородов, основными проблемами являются выбросы сажи (PM) и оксидов азота (NOx).
Для борьбы с этими загрязнителями применяются:
Система рециркуляции выхлопных газов (EGR): Уменьшает температуру горения и снижает уровень NOx.
Система селективной каталитической нейтрализации (SCR): Использует мочевину (AdBlue) для преобразования NOx в азот и воду.
Дизельные сажевые фильтры (DPF): Улавливают частицы сажи и предотвращают их выброс в атмосферу.
Итог:
Дизельные двигатели требуют более сложных систем очистки выхлопных газов для соответствия строгим экологическим стандартам.
4. Сложность систем управления
- Бензиновые двигатели:Используют меньше датчиков и исполнительных механизмов. Основные параметры: давление топлива, температура воздуха, положение дроссельной заслонки и коленчатого вала.
Простота системы снижает стоимость обслуживания и производства. - Дизельные двигатели:Имеют более сложную систему управления, включающую множество датчиков и компонентов:
Датчики NOx, кислорода, температуры и давления выхлопных газов.
Форсунки с кодировкой и высокоточные системы впрыска.
Системы очистки выхлопов (SCR, EGR, DPF).
Электронный блок управления (ЭБУ) в дизельных двигателях должен обрабатывать больше данных для точной работы.
Итог:
Дизельные двигатели сложнее в проектировании и обслуживании, но обеспечивают более высокий КПД и долговечность.
Сравнительная таблица
Заключение
Бензиновые и дизельные двигатели существенно различаются в адаптации ТВС. Бензиновые ориентированы на равномерное смешивание топлива и воздуха, в то время как дизельные требуют высокоточного впрыска при экстремально высоком давлении. Эти различия обусловлены конструкцией, назначением и экологическими требованиями.