Дизель или бензин. Многие задаются этим вопросом при покупке автомобиля. Самые распространенные мнения в пользу бензина это то, что такие машины более мощные, тихие и не такие дорогие в обслуживании. Преимущество же дизеля в экономии топлива и финансовых расходах на заправке. Попробуем разобраться, действительно ли это так. Прежде чем, в чем-либо разбираться для начала нужно узнать, а что же такое дизельное топливо и что такое бензин.
Бензин
Одним из главных характеристик бензина является октановое число, которое определяет детонационные свойства бензина. Для того чтобы было от чего отталкиваться, в качестве эталона было решено взять смесь из двух углеводородов изооктана и гептана.
Изооктан обладает низкими антидетонационными свойствами. Т.е. данный углеводород в случае чего будет просто гореть, а не взрываться. Его октановое число равно 100. Гептан является полной противоположностью изооктана. Любое поджигание почти всегда заканчивается взрывом, поэтому его антидетонационные свойства крайне низкие, а октановое число равно 0. Теперь о связи с бензином. Детонационные свойства бензина к примеру с октановым числом 95 будут такие же, как и у смеси изооктана и гептана в соотношении 95 к 5 при той же степени сжатия. Для того чтобы измерить октановое число бензина используется специальная установка, состоящая из одноцилиндрового двигателя с изменяемой степенью сжатия. Изменяя степень сжатия бензина необходимо добиться его детонации. После того как она определена, в двигатель заливают смеси изооктана и гептана в различных процентных соотношениях. Так, к примеру, если смесь изооктана / гептана в соотношении 92/8 детонирует при той же степени сжатия, получаем, что наш бензин имеет октановое число равное 92.
Только вот бензин и смесь изооктана/гептана это разные вещи, поэтому и методика измерения соответственно может изменяться. В основном по госту используется два метода определения октанового числа: исследовательский и моторный. Моторный метод отличается от исследовательского более жесткими параметрами теста. Так при нем используются более высокая температура смеси и обороты двигателя.
Поэтому октановое число, измеренное моторным способом, будет всегда меньше, чем при исследовательском методе. При исследовательском способе октановое число должно содержать букву «И», например АИ-92 или АИ-95. При моторном же исследовании марка бензина обозначается как А-92 или А-95.
К примеру, октановое число бензина при использовании исследовательского метода будет равно АИ-98, а при использовании моторного А-89. Однако на бензоколонках часто продают экспортный бензин, где в маркировке отсутствует буква И. Отсюда и берется путаница и бензин А-92, который на самом деле АИ-92.
Этилированный бензин
Америка, Россия, Африка. Нефть стараются качать отовсюду где она есть, и где ее возможно поднять на поверхность. Однако не везде нефть имеет хорошее качество. Так из плохих сортов нефти можно получить бензин с октановым числом не выше 60-70. Однако выливать такой бензин не спешат. Как и разбавлять его 98 бензином, для получения скажем 92. Для того чтобы повысить детонационные свойства был придуман более выгодный способ, а именно добавление тетраэтилсвинца. Этилированным считается бензин, содержащий более чем более 0,013 г. свинца на куб дм.
Как отличить этилированный бензин от нормального? Вообще продавец должен вас об этом обязательно предупредить наклейкой на бензоколонке или подкрашиванием бензина. Однако делать это по финансовым соображения не выгодно. Сейчас добавление присадок содержащих свинец не разрешено. В качестве октаноповышающих присадок используются другие вещества, однако на недобросовестных заправках на него еще легко можно наткнуться. Чем же грозит использование такого бензина?
Для современного двигателя ответ будет однозначный, скорее всего катастрофой. Такой бензин с легкостью выводить их строя дорогостоящие нейтрализаторы и лямбда-зонды, определяющие количество кислорода в топливной смеси. В результате двигатель начинает работать совсем не в привычных для него режимах, что в разы сокращает строк его службы.
Теперь о том, для чего же нужно октановое число
Чем выше будет октановое число, тем соответственно будут более высокие детонационные свойства топлива. Соответственно к такому двигателю можно применить и более высокую степень сжатия. Степень сжатия современных атмосферных бензиновых двигателей находиться в пределах 10:1 – 11:1. Однако в высокофорсированных моторах она может доходить и до 12:1. Что же приносит увеличение степени сжатия. Ну во-первых это увеличение КПД двигателя. А во-вторых, увеличение удельной мощности. Из курса физики можно вспомнить, что сжатие газа увеличивает его температуру.
Повышение температуры способствует более высокой испаряемости бензина и соответственно уменьшению неиспаренных капелек бензина. Более высокая температура так же способствует улучшению перемешивания бензина с воздухом. Сжатую топливо-воздушную смесь в определенный момент поджигают при помощи свечи, от которой и распространяется фронт пламени. Скорость распространения фронта 20-50 м/с. Однако, при детонации картина меняется. При резком сжатии низкооктанового топлива, оно самопроизвольно начинает воспламеняться, не дожидаясь искры от свечи.
При этом во всех участках камеры начинают возникать своего рода микровзрывы. Скорость распространения фронта пламени становиться более 2000 м/с. Такие ударные волны способствуют разрушению внутренних частей двигателя. Кроме того, ударные волны срывают слои масляной пленки со стенок цилиндра, что вызывает повышенный износ деталей.
Температура замерзания бензина ниже — 60 C; Плотность составляет около 700 — 780 кг/м3;
Дизельное топливо
Дизельное топливо, как и бензин, так же характеризуется способностью к самовоспламенению и оценивается цетановым числом. Это число характеризует период задержки до самовоспламенения, т.е промежуток времени между впрыском топлива в цилиндр и началом его горения. Чем выше цетановое число, тем короче этот промежуток и тем более длинный промежуток времени сгорает топливо.
В результате этого двигатель работает более мягко без резких стуков. Но увеличение цетанового числа свыше 60 уже не дает прироста мощности, а затраты на производство очень большие. Поэтому цетановое число дизельного топлива обычно составляет около 45.
В качестве эталона определения цетанового числа применяется смесь цетана и a-метилнафталина. Цетановое число чистого цетана равно 100. Цетановое число a-метилнафталина 0. Значение цетанового числа равно процентному содержанию цетана в смеси с a-метилнафталина. К примеру, если дизельное топливо обладает такой же способностью к самовоспламенению что и смесь цетана/a-метилнафталина в соотношении 45 / 55, то такое топливо имеет цетановое число 45.
Еще одной характеристикой топлива является вязкость, которая так же связана и с температурными свойствами. В случае слишком низкой вязкости топливо может протекать через распылители форсунок. Кроме того, уменьшение вязкости приведет к худшему смазыванию деталей двигателя, что увеличит их износ. Слишком большая вязкость является еще большей проблемой.
Кроме того, что такую смесь тяжело прокачать через фильтр, ее еще очень сложно хорошо распылить из-за сложности дробления капель топлива. С увеличением температуры вязкость топлива увеличивается, а с понижение снижается. Так летнее дизельное топливо при температуре около 0 градусов перестает нормально прокачиваться через топливную магистраль из-за высокой вязкости.
Такие процессы начинают происходить в зоне температуры помутнения топлива. Это связано с началом кристаллизации веществ, входящих в состав топлива. При температуре около -10 градусов летнее топливо окончательно замерзает. Для того чтобы этого не происходило в холодное время года нужно применять зимнее дизельное топливо, которое имеет более низкую температуру замерзания.
Согласно ГОСТу дизельное топливо имеет 3 разных типа:
- летнее — применяется при температуре выше 0 градусов
- зимнее — применяется при температуре до -20 градусов
- арктическое — применяется при температуре до -50 градусов
- Посторонние примеси
В основном дизельное топливо получают из сернистой нефти. Снижения уровня серы в топливе это сложный и дорогостоящий процесс, который не выгоден производителю. Предельный уровень серы согласно госту 0,5%. Высокое содержание серы вызывает сернистые коррозии, которые увеличивают износ двигателя.
Головной болью дизеля еще является и вода. В составе топлива ее, конечно, быть не должно, но из-за высокой гигроскопичности и нарушения условия транспортировки она так же может появиться. Плотность дизеля составляет примерно 840 — 860 кг/м3, а плотность воды порядка 1000 кг/м3. В связи с этим при нахождении топлива в состояния покоя вода постепенно отслаивается и занимает нижние уровни, образуя в баке водяную пробку. Завести при такой ситуации двигатель, да еще и без последствий будет весьма проблематично.
Теперь о двигателях.
Основные отличия в работе дизельных и бензиновых двигателей
Бензиновый двигатель
В бензиновом двигателе готовая топливовоздушная смесь всасывается при движении поршня из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку. В случае непосредственного впрыска топливовоздушная смесь готовиться прямо в цилиндре, когда форсунками во всасываемый поршнем воздух распыляется топливо. На следующей фазе при движении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку происходит сжатие топливной смеси. В конце цикла сжатия топливовоздушная смесь поджигается при помощи искры от свечи зажигания. Далее из-за высокой температуры сгоревшая смесь расширяется и толкает поршень вниз
Дизельный двигатель
Конструктивно дизельный двигатель имеет много общего с бензиновым. К их основным отличиям можно отнести способ подачи топливной смеси и метод ее воспламенения.
Когда поршень движется от верхней мертвой точки к нижней он всасывает в цилиндр только воздух. При обратном движении происходит его сжатие. Благодаря высокой степени сжатия двигателя (в среднем ~18:1) воздух нагревается до высокой температуры (700-800 градусов), чего вполне достаточно для воспламенения дизельного топлива. Когда поршень подходит к верхней мертвой точке в цилиндр форсунками под высоким давлением впрыскивается топливо.
Давление впрыска современных двигателей достигает 1500-2000 бар. В момент, когда топливо попадает в цилиндр, оно самовоспламеняется и толкает поршень вниз. В результате такого принципа работы система зажигания в дизельных двигателях отсутствует. Свечи накаливания у дизеля могут быть, но они нужны для разогрева воздуха в камере сгорания для облегчения запуска.
Основным преимуществом дизельных моторов является их экономичность. Так при одинаковой мощности дизельный двигатель будет потреблять на 20-40% топлива меньше. Связано это с более высоким КПД двигателя и возможностью работы на обедненной топливной смеси. Обычный дизельный двигатель имеет КПД около 30-40%. В случае применения турбонадува КПД может достигать 50%, в то время как бензиновые собратья имеют КПД лишь около 20-30%.
Однако обратной стороной высокой степени сжатия являются более высокие нагрузки на детали и узлы двигателя. В результате таких условий дизельный двигатель приходиться изготавливать из более массивных и прочных материалов, которые увеличивают его собственный вес.
Старт двигателя
При запуске бензинового двигателя топливо поджигается при помощи свечи зажигания. В случае плохого контакта с высоковольтными проводами, либо неисправностью самих свечей или системы зажигания запуск двигателя будет весьма усложнен. При движении мотор будет «троить» из-за отказа работы некоторых цилиндров, в результате мощность двигателя резко снизиться.
У дизельных же моторов система зажигания как таковая отсутствует, как и проблемы с ней связанные. Однако для старта дизельного двигателя нужен более мощный стартер и аккумулятор, так как провернуть коленвал значительно сложнее из-за высокой компрессии двигателя. В холодное время дизельный двигатель запустить гораздо сложнее, так как температура замерзания дизельного топливо, пусть даже и зимнего гораздо выше чем у бензина. При температуре около -30С дизельное топливо практически кристаллизуется. Бензин же застывает при снижении температуры ниже -60С.
Характеристики двигателя
При старте бензиновый мотор проигрывает дизельному, так как имеет малую тягу в зоне низких оборотов. Поэтому при разгоне с места начинающие водители могут легко заглохнуть, неправильно выбрав уровень подачи топлива. Дизели же хорошо трогаются даже с небольшим нажатием педали газа. Хотя некоторые дизельные моторы при наличии турбоямы на низких оборотах могут так же грешить этим недостатком.
У дизельного мотора довольно узкий рабочий диапазон. В среднем он составляет 1000-4000 оборотов. До и после этого диапазона тяговитые свойства мотора резко уменьшаются. Бензиновые же моторы с ростом оборотов обычно увеличивают свою мощность, поэтому они более приспособлены для рваного типа езды в городских условиях. В дизельных же машинах придется чаще пользоваться коробкой передач, чтобы постоянно поддерживать обороты в нужном диапазоне.
Вибрации и шумы
Одним из негативных факторов работы дизеля является их большая шумность и вибрации, особенно ощущаемые на низких оборотах. Характерный стук дизельного двигателя обусловлен резким спадом давления к камере сгорания после воспламенения топлива. Однако развитие современных технологий и систем управления практически устранили этот недостаток так что, находясь даже снаружи автомобиля достаточно сложно определить какой мотор находиться под капотом.
Безопасность
В боевиках и триллерах можно увидеть большое количество сцен, где при попадании пули в бензобак автомобиль взрывается со страшной силой, разрушая близлежащие дома и магазины. Оставим все это на совести Голливуда. Но все же, некоторая доля правды в этом есть. Бензин действительно является взрывоопасным топливом, но опасно не само топливо, а его пары.
Поэтому взорвать полный бак автомобиля обычной пулей будет весьма не просто. Так же парами бензина, как и его выхлопом можно легко отравиться. По мнению многих медицинских экспертов пары так же вредны для потенции. Дизель в этом отношении является более безопасным. Во первых само топливо не является летучим, т.е. с большой легкостью оно не будет испаряться в окружающее пространство, а во вторых для того чтобы поджечь дизель нужна значительная температура. Пары дизеля, как и выхлоп двигателя так же менее токсичны.
Запчасти
Среди минусов дизеля можно часто услышать мнение, что такая машина крайне не выгодна с точки зрения покупки новых деталей. В случае сборки\разборке двигателя мы фактически будем иметь дело с одними и теми же деталями, так как внутренне устройство двигателей практически идентичное.
Поэтому стоимость таких работ будет одинакова для обоих двигателей. Что касается покупки отдельных деталей то здесь нельзя дать однозначного ответа. Так цены на детали среднего качества к дизельным и бензиновым вариантам некоторых автомобилей будут практически одинаковы. Но на марках высокого класса ремонт дизельного двигателя будет дороже 1.5 -2 раза.
Сердцем дизельного двигателя является топливный насос высокого давления — ТНВД. Нагнетающие топливо секции ТНВД являются прецизионными деталями и изготавливаются с высокой точностью и минимальными зазорами. Внутренние детали насоса смазываются топливом. Поэтому включение насоса при отсутствии в нем топлива, скорее всего, приведет к его поломке. Некачественное топливо так же очень быстро может вывести этот узел из строя, а его поломка приведет к значительным финансовым расходам. Однако даже такой расклад в современном двигателестроении не является большим минусом дизелей.
Во времена карбюраторных двигателей, когда ремонт бензинового мотора действительно обходился гораздо дешевле дизеля, это было явным недостатком. Но сложность топливной системы современных бензиновых двигателей ставит их по стоимости ремонта на то же место что и дизельные двигатели.
У дизельных двигателей нужно внимательно следить за зубчатым ремнем вращающим распредвал. В случае его обрыва, из-за слишком маленькой камеры сгорания поршни могут столкнуться с клапанами, — это будет катастрофа. Отремонтировать двигатель будет очень трудно и дорого.
Что касается межсервисных интервалов, то здесь выигрывает бензиновый двигатель. Большинство производителей сокращают ТО при эксплуатации в наших просторах вдвое по сравнению с бензиновыми агрегатами. Поэтому владельцам дизельных авто придется смериться с тем, что через каждые 7500 км необходимо раскошеливаться на новое масло и фильтры.
Топливо
Состояние отечественного топлива оставляет желать лучшего, как с бензиновой, так и дизельной стороны. Повышенное содержание серы в дизельном топливе резко увеличивает износ, как топливной аппаратуры, так и деталей самого двигателя благодаря появлению сернистой коррозии. При увеличении содержания серы с 0,2 до максимальных по ГОСТу 0,5% ресурс двигателя сокращается примерно на четверть. Так же высокое содержание серы способствует отложению большого количества нагара и быстрейшему окислению моторного масла. Поэтому срок замены масла на многих автомобилях проданных отечественных странах уменьшен вдвое по сравнению с Европой, где уровень содержания серы составляет 0,05-0,1%.
С бензином дела обстоят не намного лучше. Сейчас даже в больших столичных городах можно заправиться этилированным бензином, который был запрещен достаточно давно. Такой бензин с легкостью выводит из строя каталитические нейтрализаторы и всевозможные электрические датчики, стоящие на его пути. Как это отразится на экологии и работе двигателя можно догадаться.
Всевозможные надписи вроде «ЕВРОПЕЙСКИЙ СТАНДАРТ» и «EURO-4» и сертификаты качества еще не залог того, что вы заправитесь качественным бензином. Дело в том, что экологические проверки по законодательству могут брать пробы горючего только один раз в два года. Поэтому качество продаваемого топлива может на долгие годы оказаться не в пользу потребителя. Но стоимость дизельного топлива пока еще ниже стоимости бензина, поэтому даже при одинаковом расходе на дизельном топливе можно сэкономить.
Вывод: Так что же покупать Дизель или Бензин?
Однозначный ответ дать сложно, уж слишком много различных факторов. К примеру, если вы постоянно передвигаетесь по городу, в котором можно купить качественное дизельное топливо то лучше выбрать дизельный вариант.
При нечастых поездках, или суровых климатических условиях с сильными морозами лучше предпочесть бензиновый вариант. В любом случае перед покупкой стоит наведаться в тех. центр, где узнать стоимость регулярных ТО и запасных частей конкретного автомобиля. Так же стоит поинтересоваться о проблемах топливной аппаратуры дизельных вариантов, потому как стоимость нового ТНВД может составлять 4000-5000$.
Не стоит приобретать дизельный вариант автомобиля, если вы не планируете проехать на нем менее чем 80-100 тыс. километров. В этом случае большого выигрыша в экономии достигнуть вряд ли удастся. При покупке автомобиля дизельные варианты некоторых марок могут стоить более чем 5000$ дороже, чем бензиновые. Покупка дизеля может быть полезна в том случае, если машина часто передвигается на большие расстояния. Дизельный вариант на том же количестве топлива, может проехать в 1.5 раза дальше.
