Если взглянуть на график внешней скоростной характеристики (ВСХ) бензинового и дизельного мотора, можно увидеть наглядную разницу. Мощность бензинового мотора с переменным успехом растет почти до отсечки на 5,5-7 тысячах оборотов в минуту, а крутящий момент в зависимости от наличия турбонаддува растет примерно до 3-4 тысяч оборотов, а затем начинает снижаться. У дизеля, особенно с турбонаддувом, ситуация иная: его крутящий момент быстро растет до отметки в 1500-1800 оборотов, затем выходит на плато, а с 3,5-4 тысяч оборотов в минуту начинает активно падать. Да и мощность «скисает» примерно на тех же 4 тысячах оборотов. То есть, на 4 тысячах оборотов, с которых атмосферный бензиновый мотор только начинает «расцветать», дизель уже угасает. Почему так выходит?
Чтобы полноценно понять разницу между бензиновыми и дизельными моторами, стоит разобраться, чем отличаются мощность и крутящий момент. Ну а в рамках этого материала давайте обозначим базовые понятия. Крутящий момент на базовом уровне – это произведение силы на длину плеча рычага. Собственно, поэтому он и измеряется в ньютонах на метр. А вот в формуле расчета мощности двигателя появляется еще одна прямо пропорциональная величина: рабочие обороты. Чем они выше, тем выше и развиваемая мощность. Из этого можно сделать кажущийся логичным вывод: раз бензиновый мотор крутится активнее, значит, он лучше, потому что развивает более высокую мощность. Так ли это? Не совсем.
Разница в рабочих оборотах бензинового и дизельного мотора объясняется как раз разницей в свойствах типов топлива. Достаточно смочить палец в бензине, а затем в солярке, чтобы наглядно ощутить разницу между легким летучим бензином и густой маслянистой соляркой. И это так же сильно сказывается на их работе в качестве топлива.
Дизельное топливо плотнее бензина: 840-860 кг/м³. Ведь это более тяжелая фракция перегонки нефти. Бензин имеет плотность в 710-770 кг/м³ – то есть, ощутимо легче. Зато и энергетическая плотность в пересчете на объем у солярки выше, чем у бензина: примерно 38,6 МДж/л против 34,8 МДж/л – как раз из-за разницы в плотности, несмотря на то, что теплота сгорания у бензина выше. Однако за эту энергетическую плотность приходится расплачиваться скоростью горения: у дизельного топлива она ощутимо ниже.
Воспламеняется смесь в цилиндре дизельного мотора не от искры, как бензиновая, а от сжатия – но для этого степень сжатия должна быть гораздо выше. Соответственно, в цикле рабочего хода у дизеля и давление в цилиндре гораздо выше – отсюда и его больший крутящий момент. Говоря простыми словами, солярка при сгорании сильнее давит на поршень. То есть, в формуле умножения ньютонов на метры этих самых ньютонов становится больше, а «метры» – примерно те же, что и у бензинового двигателя.
А вот с ростом оборотов, как мы помним, бензиновые и дизельные моторы демонстрируют кардинально разные характеристики. Бензиновый после 3 тысяч оборотов продолжает набирать крутящий момент, и на пик мощности выходит как раз на оборотах, близких к максимальным. А вот дизель – наоборот, уже с 2,5-3 тысяч оборотов начинает терять момент. Почему? Да просто потому, что на таких высоких оборотах солярка, которая горит медленнее, уже не успевает полностью смешаться с воздухом и образовать качественную топливо-воздушную смесь, а следовательно, так же эффективно сгореть в полном объеме. С уменьшением объема сгорающего топлива падает и давление в камере сгорания – а следовательно, и крутящий момент. Ну а попутные проблемы такого неполного сгорания – увеличение вредных выбросов и сажи, которые просто недопустимы с современными экологическими нормами. Поэтому вместо нескольких потенциальных дополнительных «лошадок» автопроизводители предпочитают стабильность характеристик.
Ключевая уловка повышения эффективности, которую используют для дизеля – это наддув, который позволяет значительно увеличить количество воздуха в цилиндрах, а значит, сжечь больше топлива и получить больше крутящего момента. Но на оборотах это не сказывается: увеличение количества воздуха не позволяет смеси гореть так же быстро, как в бензиновом моторе. Зато дизель, особенно наддувный, гораздо раньше выходит на пик крутящего момента: уже с 1500-1700 оборотов можно получить всю или почти всю отдачу. Бензиновые моторы могут похвастать сравнимыми показателями только при использовании наддува, но все равно уступают дизелям на оборотах ниже 2500.
У бензинового мотора все иначе. Бензин легче и эффективнее смешивается с воздухом, так что предельные обороты мотора зависят не столько от физики процесса сгорания, сколько от механики – устройства клапанного механизма и двигателя в целом. Все мы знаем, что даже недорогие «горячие хэтчбеки» могут иметь отсечку на 7-8 тысячах оборотов в минуту, а моторы дорогих суперкаров и спортивных мотоциклов способны крутиться до немыслимых 10-11, а то и 12 тысяч оборотов в минуту. И это имеет смысл, ведь мощность, в отличие от крутящего момента, как раз зависит от оборотов, и с ростом оборотов пик мощности тоже смещается вверх. К тому же повышение рабочих оборотов бензинового мотора достигается в том числе за счет облегчения цилиндропоршневой группы: легкие поршни, шатуны и коленвал проще раскрутить до высоких оборотов. А вот для дизеля с его высокими степенью сжатия и крутящим моментом в первую очередь важна прочность, которая идет рука об руку с массой.
Если вы внимательно прочитали и полностью поняли все сказанное выше, то сможете легко сделать итоговый вывод: бензиновые моторы не лучше дизельных, они просто кардинально различаются в своих характеристиках и, соответственно, лучше подходят для разных задач. Спортивные автомобили, для которых важна максимальная скорость и максимальная мощность, почти всегда оказываются бензиновыми. А дизель оказывается королем там, где нужно получить максимальный крутящий момент – например, при движении по бездорожью, буксировке или перевозке грузов. Иногда возможности этих моторов даже пересекаются: например, в дрифте изредка можно встретить дизельные машины, ведь для обеспечения пробуксовки колес годится не только мощность, но и крутящий момент.
Для комментирования вам необходимо авторизоваться