Бензин или дизель?

Последние несколько лет дизельные двигатели перестали быть экзотикой на российском рынке легковых автомобилей, а водители постепенно забывают миф про «плохой бензин», по крайней мере в больших городах. У некоторых даже есть знакомые накатавшие на дизелях по 10 лет без каких либо проблем с топливной системой и морозами.

Популярности теме добавляет и выпуск новых моделей от премиальных производителей, обещающих впечатляющую динамику на ряду со смешным расходом.

Большинству покупателей вообще нет разницы, какой двигатель установлен в их машине — главное какими потребительскими характеристиками он обладает и какого обслуживания требует. С этой точки зрения и подойдем к вопросу.

Мощностные характеристики.

При сопоставимых объемах дизельный двигатель обладает меньшей мощностью, но большим крутящим моментом.

Достаточно посетить всего один тест-драйв современного дизельного седана, например Mercedes-Benz E 250 CDI 4-matic, что бы составить личное мнение о дизельных двигателях.

E 250 CDI обладает следующими характеристиками (в скобках приведена разница с показателями бензиновой модели E 250):

• объем 2.143 литра (+7,6%);
• 204 л.с. (-3,2%);
• 500 н.м. (+42%);
• Масса автомобиля на 75 кг больше (вес полного привода исключен из массы дизельной версии). (+4,4%);
• Разгон 0-100 — 7,9 сек (+6,8%).

Сравнение характеристик бензинового и дизельного E класса.

 Проанализировах характеристики, можно сказать, что с этой точки зрения дизельный двигатель вообще не имеет никаких преимуществ, за исключением большого крутящего момента. И во многих обзорах дизельных автомобилей, которые я читал или смотрел, хвалят приёмистость двигателей и их отклик на педаль газа, как заслугу огромного крутящего момента.

В дизельном двигателе отсутсвует дроссельная заслонка, а мощность регулируется количеством подаваемого непосредственно в цилиндр топлива. Такая система  действительно, теоретически, должна быстрее реагировать на нажатие педали газа.

Но 5-ти километров в режиме «Шамаич» и коробкой в режиме «спорт» на сухом асфальте мне было достаточно, что бы понять, что 204 л.с. для автомобиля массой почти 1,9 тонны это не серьезно. Никакие огромные значения крутящего момента не сделают эту машину увлекательной, отзывчивой или приёмистой. И это с 7-ми ступенчатым автоматом, который позволяет полнее раскрыть преимущества дизеля, имеющего короткий диапазон рабочих оборотов.

Время разгона от 0-100 почти на 7% хуже аналогичного бензинового автомобиля полностью подтверждает мой вывод.

Главное внимание на передаточные числа 320i и 320d: в случае с механикой итоговое передаточное число на бензиновой модели больше на 15%. Большее передаточное число означает лучший разгон.
[ Источник: http://www.bmwpeople.ru ]

Почему же больший крутящий момент не позволяет машине быстрее ускоряться? Все дело в двух факторах:

• Максимальный момент на дизельном двигателе достигается в узком диапазоне оборотов: 1.600–1.800, а бензиновой силовой установке диапазон 1.200–4.000 об/мин.
•  Низкие максимальные обороты и узкий диапазон крутящего момента дизельного двигателя заставляют уменьшать передаточное число коробки передач,  что бы передачи не были слишком короткими, и максимальная скорость была сравнима с бензиновыми аналогами.

Передаточное число и крутящий момент, передаваемый на колеса, будет ниже на 20%. Коробка передач сокращает преимущество в крутящем моменте перед бензиновым двигателем с 42% до 14%. Да и то, это преимущество достигается только в коротком диапазоне оборотов.

Итог: по скоростным характеристикам дизельные автомобили не имеют преимуществ перед современными бензиновыми соперниками с непосредственным впрыском.

Топливная экономичность.

Еще одна любимая тема маркетологов и журналистов — выдающаяся топливаная экономичность дизельных двигателей.

Если спросить откуда берется эта самая экономичность у гугла, то почти все материалы будут объяснять её большой степенью сжатия. В рассматриваемом примере она, кстати, 16,2/1 у дизеля против 9,8/1 у бензинового аналога.

Но сколько бы статей я не прочитал, суть взаимосвязи между степенью сжатия и расходом топлива я, увы, уловить никак не мог. И тут на любимом ресурсе http://bmwservice.livejournal.com Сергей наконец дал подсказку к пониманию сути самого процесса  работы дизельного двигателя.

Статья находится здесь: http://bmwservice.livejournal.com/89683.html и крайне рекомендуется к прочтению всем любителям подумать головой, впрочем как и остальные статьи в блоге Сергея.

Для начала краткий ликбез по строению уже устаревшего, классического бензинового ДВС с распределенным впрыском.

Топливовоздушная смесь, в такой силовой установке, формирутеся за пределами цилиндра, во впускном коллекторе, окончательное перемешивание паров бензина и воздуха происходит в конце такта сжатия. Тогда в камере сгорания двигателя образуется топливная смесь, называемая гомогенной и распределяемая равномерно по объему. Сжатие приводит к повышению температуры смеси, которая нагревается до 400-500°С,  после этого наступает черед свечей зажигания, которые дают искру и поджигают смесь.

Проблема предыдущего поколения бензиновых двигателей состоит в том, что при любых режимах работы двигателя (холостые, частичные нагрузки, полная нагрузка) необходимо  соотношение воздуха и топлива близкое к стехиометрическому: 14,7 кг воздуха на 1 кг топлива. Такому соотношению соответствует коэффициент избытка воздуха 1. Обычно в  классических бензиновых двигателях он изменяется в пределах от 0,85 до 1,15 в зависимости от режима работы.

Иными словами даже на холостых оборотах надо лить много бензина в цилиндры, что бы смесь воспламенялась и двигатель не глох. В пробке расход топлива будет высоким.

В чем же принципиальное отличие дизельного двигателя?

В цилиндре такого двигателя сжимается только воздух, на который воздействует давление в 30-50 бар. В результате сжатия воздух нагревается до 600-900°С. Перед верхней мертвой точкой в камере сгорания распыляется солярка. Мелкие капли дизельного топлива испаряются, и образуется топливовоздушная смесь. При такой температуре эта смесь самовоспламеняется.

На первый взгляд отличие от бензинового двигателя только в принципе смесеобразования и отсутствии свечей зажигания.

Проведем мысленный эксперемент. Возьмем два схожих двигателя: бензиновый и дизельный. Настроим систему впрыска таким образом, что бы в цилиндр подавалось одинаковое количество топлива. Допустим, что двигатели завелись и работают. Начнем уменьшать количество топлива. В определенный момент, когда коэффициент избытка воздуха в классическом бензиновом двигателе превысит 1,15 — двигатель заглохнет, так как однородная топливно-воздушная смесь в цилиндре содержит слишком мало топлива.

А что с дизельным двигателем? Количество воздуха подаваемого в цилиндры в дизельном двигателе не регулируется, так как оно не влияет на процесс горения. Когда требуется меньше мощности, в цилиндр подается совсем немного топлива и воспламенение происходит в небольшом объеме рядом с форсункой.  Выгорает только небольшая часть поступившего воздуха. Когда нужна вся мощность, подается больше топлива и горение начинается во всем объеме цилиндра. Так как смесь воспламеняется сама за счет высокой температуры в цилиндре, то горение будет происходить при любых, даже очень малых, количествах топлива. На холостых оборотах дизельный двигатель даже не прогревается до рабочей температуры: топлива сгорает так мало, что тепловой энергии не хватает на полноценный прогрев.

Если провести аналогии, то бензиновый двигатель работает по принципу объемного взрыва, а дизельный — по принципу газовой горелки.

Обратимся к цифрам. У дизеля коэффициент избытка воздуха может достигать 5 против 1,15-1,3 у классических бензиновых двигателей с распределенным впрыском. Теоритически, на холостых оборотах, такой дизель будет потреблять топлива до 4 раз меньше.

А что с режимом полных нагрузок?

Увы, но при работе с высокой нагрузкой расход топлива у сопоставимых бензиновых и дизельных двигателей будет одинаковым.

Но это все теория. Вернемся к нашему примеру и рассмотрим показатели топливной экономичности у Mercedes-Benz E 250 CDI 4-matic и сравним их c бензиновым E 250:

• Расход топлива, городской цикл — 6,6 л/100 км. (-13,2%);
• Расход топлива, загородный цикл  — 4,9 л/100 км (- 2%).

Официальные данные не радуют. Конечно городской режим — это не глухая пробка.  Японский тест подразумевает среднюю скорость в 23 км/час, с минимальной скоростью в 4,3 км/час. Европейские системы тестирования не должны сильно отличаться. Но 13% экономии по сравнению с бензиновым двигателем это даже не близко к ожидаемым 80%-90% на холостых. Впрочем, загородный цикл полностью соответсвует предположениям.

В чем проблема? Дизели мерседеса ущербные или в теории ошибка?

Внимательный и технически подкованный читатель наверняка возмущался тому, что в нашем мысленном эксперименте использовались бензиновые двигатели с устаревшей системой распределенного впрыска, при которой смесь в цилиндрах всегда однородная. Ведущие производители уже предлагают двигатели с непосредственным впрыском бензина в цилиндр.

Википедия говорит нам, что в бензиновых двигателях с непосредственным впрыском коэффициент избытка воздуха может достигать значений до 4,42 и даже больше на короткие промежутки времени! Смесь в таких двигателях неоднородная и на холостых оборотах горение происходит в небольшом объеме, рядом с форсункой и свечой зажигания. Т.е. инженеры, взяли принцип работы дизельного двигателя и применили его в бензиновом. Хотя, конечно, проблемы с воспламенением остались. Свеча хоть и расположена близко к форсунке, но при малых количествах топлива горение всеравно будет неустойчивым. Недостатки современных бензиновых двигателей приводят всего к 13%-му повышению расхода топлива по сравнению с дизельными, при меньшей стоимости и большей мощности.

С учетом того, что цена дизельного топлива сравнялась со стоимостью 95-го бензина говорить о высокой экономии не приходится.

Цена автомобиля с дизельным двигателем, в нашем примере, на 50 тысяч рублей больше (если вычесть стоимость полного привода), чем с аналогичным бензиновым. При расходе 6,6 литра/100км. в городском цикле экономия составит около 1 литра/100км. При цене дизельного топлива и бензина в 35 рублей/литр необходимо проехать 142 тысячи (!) километров в городских условиях, что бы окупить стоимость дизельного двигателя. При моем пробеге в 10 тысяч километров в год на это потребуется 14 лет. А с учетом того, что по пробкам я стараюсь передвигаться как можно меньше — о экономии речи вообще не идет.

Довод маркетологов и журналистов об экономии на топливе тонет под напором достижений инженерной мысли.

Есть ли преимущества у дизеля?

Как это ни странно прозвучит, но при покупке премиального внедорожника считаю лучшим выбором Porsche Cayenne S Diesel.

Даже несмотря на то, что нет экономии денег на топливе или выдающейся мощности и приемистости по сравнению с бензиновыми аналогами, преимущества у дизеля есть.

Во первых, более низкая температура сгорания топлива в цилиндрах препятствует полимеризации моторного масла в районе компрессионных колец. Меньшая теплонагруженность дизельных двигателей приводит к существенному росту ресурса по сравнению с современными бензиновыми двигателями немецкцих производителей. Разница в ресурсе до капитального ремонта может достигать 2-3 раз в условиях эксплуатации в пробках. На очереди отдельная статья про масло, более подробно описывающая эту проблему.

Во вторых, отсутствие системы зажигания приводит к тому, что нет нужды менять свечи, Для двигателя V8  это обеспечивает приличную экономию на тех обслуживании.

В третьих, больший пробег на одном баке (в основном за счет установки на дизели больших 100 литровых баков). Хотя экономить деньги на топливе не получится, пробег до 1100 км. на одном баке сэкономит время.

А страшилки про плохое диз. топливо, сломавшиеся ТНВД и незаводящиеся машины после морозной ночи уже не актуальны. Качеству российского топлива я еще уделю внимание в отдельной статье, а по поводу пуска в мороз все мои вопросы отпали после тест-драйва Porsche Cayenne S Diesel.

На моих глазах эта машина завелась январским утром в -25, после морозной ночи, вообще без каких либо проблем.Зимнее дизельное топливо Евро-5 на хороших заправках — и температуры до -35  не страшны, так же как и поломка ТНВД или проблемы с форсунками.

Конечно, могут возникнуть проблемы с ТНВД после 150-200 тыс. км. но стоимость ремонта или даже замены не будет астрономической. А если сравнивать со стоимостью замены колец и маслосъемных колпачков у бензиновых моторов, то вообще одни плюсы. Кстати, на особо неудачных немецких моторах, при использовании «рекомендованного» масла, такую операцию придется проводить каждые 50-100 тыс. км.!

В итоге: особой разницы между современными дизелями и бензиновыми моторами нет. Если передвигаетесь по пробкам, то  лучше взять дизель, так как избежите проблем с маслом и двигателем. Если любите втопить со светофора, и нужна максимальная мощность в широком диапазоне оборотов за теже деньги — турбированные бензиновые двигатели и чип тюнинг — ваш выбор.