В чем разница между бензиновым двигателем и дизелем?

В бензиновом двигателе, топливо впрыскивается задолго до сжатия, и смесь готовится долго, пока поршень идет вниз на впуск, а потом вверх на сжатие, за это время смесь бензина с воздухом успевает хорошо перемешаться и стать равномерной. Для зажигания такой смеси обязательно нужна электрическая искра от свечи зажигания.

В дизельном двигателе топливо впрыскивается в конце сжатия в очень горячий воздух, капельки распыленного топлива начинают перемешиваться с воздухом, и воспламеняются. Смесеобразование и сгорание происходят во время рабочего хода.

У бензинового двигателя более совершенный процесс сгорания.

В бензиновом двигателе топливо подается при впуске и начинается перемешивание бензина и воздуха, дальше поршень идет вверх на сжатие и в это время продолжается смесеобразование. Перед началом рабочего хода полностью готовая смесь воспламеняется от искры, и очень быстро сгорает. Давление вырастает и толкает поршень. Пик давления  (30 атм.) наступает в самом начале хода поршня вниз. Такой процесс сгорания дает  более высокий КПД.

У дизеля, процесс сгорания протекает  хуже,

Процесс затягивается, так как нужно время для впрыскивания порции топлива.

В дизельном двигателе всасывается и сжимается чистый воздух, а не смесь топлива с воздухом. Именно поэтому исключена детонация и возможно повышение степени сжатия.

Чистый воздух сжимается и становится очень горячим. В этот момент начинается подача топлива. В сильно сжатый и очень горячий воздух, впрыскивается топливо под очень высоким давлением, оно  распылятся, перемешивается с воздухом и воспламеняется от температуры воздуха. Давление сгорающих газов сильно вырастает (около 100 атм.) , и толкает поршень вниз (все детали КШМ приходится делать прочными и тяжелыми).

К сожалению, для того, чтобы подать все необходимое топливо, приходится продолжать впрыск топлива. Топливо подается, и сгорание продолжается, а поршень уже заметно уходит  вниз. Получается, что давление хочет вырасти, но увеличивается объем и давление только поддерживается, но не растет. Это давление толкает поршень и создает крутящий момент менее эффективно, чем нарастающее давление.

По мере хода поршня увеличивается объем и открывается большая площадь стенок цилиндра, тепло начинает сильно уходить в стенки и не может поддерживать давление.

Растянутый процесс сгорания снижает КПД дизеля.

Такая существенная разница в протекании сгорания в пользу бензинового двигателя, оставляет смысл совершенствовать бензиновый двигатель, и приближать его экономичность к экономичности дизеля.

Мощность – это произведение момента на обороты.

Большой момент, умноженный на малые обороты или малый момент, умноженный на высокие обороты,  дают одинаковую мощность.

И от дизеля и от бензинового двигателя можно получить одинаковую мощность.  От дизеля благодаря большому моменту, а от бензинового двигателя благодаря высоким оборотам.

Дизель за счет очень высокого давления на поршень способен создать большой крутящий момент, но раскрутиться до больших оборотов не может - не хватает времени на затянутый процесс сгорания. Тяжесть  деталей КШМ (кривошипно – шатунного механизма) приводит к сильной инерционности.

Для больших двигателей, которые ставятся на тягачи и тракторы важно получить именно большой крутящий момент, а высокие обороты не нужны. Для таких машин дизель имеет однозначное преимущество.

В бензиновом двигателе создать большой момент не получится, не хватает давления от сгорания газов. Но можно получить большую мощность, так как двигатель способен раскрутиться до очень высоких оборотов. 

В чем разница между бензиновым двигателем с непосредственным впрыском и дизелем?

Двигатель с непосредственным впрыском – это дизель?

Топливная форсунка в дизеле направлена прямо в цилиндр, и в бензиновом двигателе с непосредственным впрыском направлена тоже прямо в цилиндр. Может казаться, что двигатели имеют один принцип и не отличаются.

Нет,  отличаются. В бензиновом двигателе, с непосредственным впрыском, топливо впрыскивается в ходе впуска и сжатия, то есть, смесь готовится заранее и к моменту сгорания она полностью готова, но поджечь его можно только искрой от свечи. Чтобы не допустить детонации степень сжатия должна быть не выше 11.

В дизеле впрыск топлива происходит в конце такта сжатия в раскаленный воздух, степень сжатия очень высокая и происходит самовоспламенение.