Водители, эксплуатирующие дизельные автомобили, хорошо знают: при одинаковом объёме бака они проезжают заметно больше, чем владельцы бензиновых машин. Эта особенность обусловлена не маркетинговыми уловками, а фундаментальными законами физики и принципиальными конструктивными отличиями дизельного двигателя от бензинового.
Разбираемся, как устроен процесс сгорания в дизеле и почему он позволяет расходовать топливо эффективнее.
Разная степень сжатия
Главное отличие двух типов двигателей кроется в способе воспламенения топливовоздушной смеси. В бензиновом моторе смесь поджигается искрой от свечи зажигания. В дизеле же топливо воспламеняется самопроизвольно — от высокой температуры, достигнутой в результате сжатия.
Степень сжатия:
- бензиновые двигатели — 8,0–12,0;
- дизельные двигатели — 12,0–16,0 и выше.
Чем выше степень сжатия, тем больше энергии можно извлечь из сгорания топлива. Поэтому дизели имеют более высокий коэффициент полезного действия (КПД), а значит, способны совершать больше работы на том же объёме топлива.
В цилиндрах сжимается не смесь, а воздух
В бензиновом двигателе в цилиндр поступает готовая топливовоздушная смесь, которая затем сжимается и поджигается искрой. В дизеле процесс идёт иначе.
Сначала в цилиндр всасывается только воздух. Поршень сжимает его, и температура поднимается до 600–800°С — этого достаточно, чтобы воспламенить дизельное топливо без искры. Впрыск горючего происходит незадолго до того, как поршень достигает верхней мёртвой точки. Топливо, попадая в раскалённый воздух, воспламеняется мгновенно.
Такой подход позволяет:
- использовать более высокую степень сжатия;
- сжигать топливо с большей эффективностью;
- избежать детонации, характерной для бензиновых моторов.
Дизель не требует обогащения смеси
Бензиновый двигатель для эффективного сгорания нуждается в строго определённом соотношении топлива и воздуха — стехиометрической смеси (от 11:1 до 18:1 в зависимости от режима). При резком нажатии на педаль газа ЭБУ обогащает смесь, увеличивая подачу топлива, что ведёт к перерасходу.
Дизель же горит практически при любом соотношении топлива и воздуха. Это значит, что ему не нужно добавлять «лишний» бензин для формирования лучшей смеси.
Результат: дизельный мотор впрыскивает ровно столько топлива, сколько необходимо для преодоления:
- силы трения цилиндро-поршневой группы;
- сопротивления коленчатого вала;
- нагрузки от масляного насоса и навесного оборудования.
На холостом ходу дизель расходует топлива в два раза меньше, чем бензиновый двигатель аналогичного объёма.
Плотность и энергоёмкость топлива
Дизельное топливо обладает более высокой плотностью сгорания по сравнению с бензином. Оно тяжелее примерно на 15%, а его энергетическая плотность выше — в одном литре солярки содержится больше энергии, чем в литре бензина.
Это означает, что при сгорании того же объёма топлива дизельный двигатель вырабатывает больше энергии, совершая большую работу. Именно поэтому дизель при одинаковом расходе топлива способен проехать большее расстояние.
Итог: экономичность дизеля — результат инженерного подхода
Экономичность дизельных двигателей складывается из нескольких факторов:
- Высокая степень сжатия позволяет более полно использовать энергию сгорания.
- Последовательный впрыск топлива в раскалённый воздух исключает необходимость обогащения смеси.
- Способность работать при любом соотношении топлива и воздуха снижает расход в переходных режимах.
- Более высокая энергетическая плотность солярки даёт больше энергии на литр топлива.
В результате дизельный автомобиль на той же заправке проезжает на 20–40% больше километров, чем бензиновый аналог. Это делает дизели особенно привлекательными для тех, кто много ездит по трассе или эксплуатирует автомобиль в коммерческих целях.