Почему бензиновые двигатели называют двигателями Отто, а дизельные - двигателями Дизеля

Автор материала: Олег Тимошенко

«Двигатель Отто» и «двигатель Дизеля» - распространенные названия двух типов двигателей внутреннего сгорания: с искровым зажиганием и с воспламенением от сжатия. Ниже разобрано, кого увековечивают эти названия, что стоит за ними в термодинамике, почему они не полностью совпадают с реальной историей изобретений и где сегодня проходит граница между двумя типами двигателей.

Главное правило TESMA: названия «двигатель Отто» и «двигатель Дизеля» описывают прежде всего способ воспламенения и идеальный цикл, а не просто «бензин» или «дизель». Для владельца автомобиля важны не имена изобретателей, а конструкция конкретного двигателя: чем воспламеняется топливо, какое топливо нужно и что требует обслуживания - свечи зажигания или свечи накаливания.

Кто такие Отто и Дизель: история названий

Николаус Август Отто (1832-1891) построил четырехтактный двигатель в 1876 году. По данным Britannica, сам цикл еще в 1862 году запатентовал французский инженер Альфонс Бо де Роша, но Отто первым создал на его основе рабочий двигатель. В 1886 году патент Отто отменили, когда обнаружили более ранний патент Бо де Роша. Поэтому имя Отто закрепилось за двигателем, который успешно воплотил цикл и пошел в серию, а не за автором самой идеи.

Рудольф Дизель (1858-1913) получил в 1892 году германский патент, а в 1897 году показал 25-сильный четырехтактный двигатель с воспламенением от сжатия (Britannica). Его цель - приблизиться к теоретической эффективности цикла Карно. От фамилии изобретателя происходят слово «дизель» и прилагательное «дизельный».

Ключевые понятия

Чтобы не путать термины, стоит различать пять понятий:

Двигатель Отто - распространенное название двигателя с принудительным (искровым) зажиганием смеси, обычно четырехтактного.
Двигатель Дизеля - двигатель с воспламенением от сжатия: воздух сжимается и нагревается настолько, что впрыснутое топливо самовоспламеняется.
Цикл Отто - идеальный термодинамический цикл, в котором тепло подводится при постоянном объеме.
Цикл Дизеля - идеальный термодинамический цикл, в котором тепло подводится при постоянном давлении.
Степень сжатия - отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания; чем она выше, тем сильнее сжимается заряд в цилиндре.

Как работает двигатель Отто

В классическом двигателе Отто смесь топлива с воздухом сжимается и воспламеняется искрой свечи. Рабочий цикл состоит из четырех тактов: впуск, сжатие, рабочий ход (сгорание и расширение) и выпуск. В идеальном цикле Отто тепло подводится при постоянном объеме.

Степень сжатия таких двигателей ограничивает детонация. По учебным материалам, в предварительно смешанной смеси при слишком высоком сжатии топливо может самовоспламениться еще до искры, поэтому для бензиновых двигателей подбирают топливо с достаточной стойкостью к самовоспламенению, то есть с нужным октановым числом. О системе, которая воспламеняет смесь, рассказывает страница базы знаний «Система зажигания», а об износе свечей - статья «Свечи зажигания - симптомы износа и ошибки подбора».

Как работает двигатель Дизеля

В дизеле сжимается воздух. По данным Britannica, он нагревается до температуры, достаточной для воспламенения дизельного топлива, которое впрыскивается в цилиндр. Свечей зажигания в таком двигателе нет. Свечи накаливания, которые устанавливают на многих дизелях, обычно помогают прогреть камеру при холодном пуске, а не воспламеняют топливо вместо искры; подробнее об этом в статье «Свечи накала: почему дизель плохо заводится зимой». По тому же источнику, дизельное топливо состоит из дистиллятов более тяжелых углеводородов; из каких фракций нефти его получают, разобрано в статье «На какие фракции разделяют нефть при переработке: от газа до кокса».

В идеальном цикле Дизеля тепло подводится при постоянном давлении. Реальные быстроходные дизели, по учебным материалам по термодинамике, точнее описывает смешанный цикл, в котором тепло подводится сначала при постоянном объеме, а затем при постоянном давлении.

Чем эти двигатели отличаются

Воспламенение. В двигателе Отто топливо воспламеняет искра, в дизеле - заряд, нагретый сжатием.
Что сжимается. В классическом двигателе Отто сжимается смесь, в дизеле - только воздух, а топливо подается после сжатия.
Степень сжатия. По отчету Национальных академий США о технологиях экономии топлива легковых автомобилей, у дизелей она составляет 16-18, у бензиновых двигателей 9-11. Другие источники дают для дизелей более широкий диапазон: от более 14 до более 22. Поэтому приведенные числа - лишь ориентир.
Управление мощностью. В дизеле мощность регулируют количеством впрыснутого топлива без дросселирования воздуха, что уменьшает насосные потери.
Эффективность. По тому же отчету, дизели эффективнее благодаря бедным смесям, отсутствию дросселирования и более высокой степени сжатия. Вместе с тем современные дизели обычно имеют дополнительные системы очистки отработавших газов, в частности сажевый фильтр и каталитическое снижение оксидов азота; это влияет на стоимость и обслуживание.

Почему названия закрепились

Имена Отто и Дизеля закрепились, потому что в их честь названы идеальные циклы, по которым обучают и рассчитывают двигатели, а также конструкции, которые успешно воплотили эти принципы. Историческая точность здесь условна: цикл Отто запатентовал раньше другой инженер, а Дизель стремился к циклу Карно, который реальный двигатель не воспроизводит. Поэтому имена стоит воспринимать как устоявшиеся термины, а не как точный перечень авторства.

Актуальны ли эти названия сегодня

Как базовые понятия - да, но граница между типами частично размыта. Турбонаддув, непосредственный впрыск и электронное управление встречаются у обоих типов двигателей. Как пример, Mazda описывает двигатель SKYACTIV-X как двигатель с управляемым искрой воспламенением от сжатия (SPCCI): свеча создает расширяющийся огненный шар, который помогает запустить воспламенение от сжатия бедной топливно-воздушной смеси. Это описание производителя, а не оценка того, насколько такая схема распространена.

Что это значит для владельца автомобиля

Бензиновый двигатель. Требует исправной системы зажигания (свечи, катушки), а топливо должно соответствовать требованиям производителя по октановому числу.
Дизельный двигатель. Не имеет системы искрового зажигания, а холодный пуск часто зависит от свечей накаливания и от состояния топливной системы и фильтра.
Название не подсказывает требований. Тип двигателя и требования к топливу и обслуживанию приведены в документации автомобиля; имена «Отто» и «Дизель» этого не определяют.

Типичные ошибки и мифы

считать, что Отто первым запатентовал сам цикл, хотя раньше его запатентовал Бо де Роша;
искать свечи зажигания в дизеле или считать, что свечи накаливания воспламеняют топливо вместо искры;
считать, что дизель всегда экономичнее: эффективность зависит от двигателя, режима и систем очистки отработавших газов;
считать, что бензиновый и дизельный двигатели отличаются только топливом, а не способом воспламенения и степенью сжатия;
путать идеальные циклы с реальной работой двигателя.

Товары и сопутствующие материалы TESMA

Свечи зажигания - подбор по модели автомобиля, двигателю и каталожному номеру.
Свечи накаливания - раздел каталога для дизельных двигателей.
Топливные фильтры - подбор по модели автомобиля, двигателю и каталожному номеру.

Связанные страницы базы знаний TESMA

Что еще почитать по этой теме

Часто задаваемые вопросы

Почему бензиновый двигатель называют двигателем Отто?

Потому что Николаус Отто в 1876 году первым построил рабочий четырехтактный двигатель с принудительным зажиганием, а цикл назван его именем. Сам принцип этого цикла запатентовал раньше Альфонс Бо де Роша.

Почему дизельный двигатель называют двигателем Дизеля?

Потому что Рудольф Дизель в 1892 году получил патент на двигатель с воспламенением от сжатия и в 1897 году продемонстрировал рабочий двигатель. От его фамилии происходит и слово «дизель».

Чем цикл Отто отличается от цикла Дизеля?

В идеальном цикле Отто тепло подводится при постоянном объеме, а в идеальном цикле Дизеля - при постоянном давлении. Реальные двигатели работают сложнее, поэтому эти циклы являются моделями.

Есть ли у дизеля свечи зажигания?

Нет: топливо самовоспламеняется от сжатия. Свечи накаливания, которые есть на многих дизелях, обычно помогают холодному пуску и не заменяют искровое зажигание.

Почему у дизеля выше степень сжатия?

Потому что для самовоспламенения воздух должен нагреться от сжатия, а сжимается только он, поэтому нет риска преждевременного самовоспламенения смеси, как в бензиновом двигателе. В бензиновых двигателях этот риск проявляется как детонация и ограничивает степень сжатия.

Всегда ли двигатель Отто бензиновый, а двигатель Дизеля дизельный?

Как правило, да, но граница размыта: по описанию Mazda, двигатель SKYACTIV-X использует искру для запуска воспламенения от сжатия бедной смеси. Это описание производителя, а не общее правило.

Практический вывод: «двигатель Отто» и «двигатель Дизеля» - устоявшиеся названия двух способов воспламенения, а не полная история изобретений. Для владельца главное - чем воспламеняется топливо в его двигателе, какое топливо нужно и что требуется обслуживать: свечи зажигания или свечи накаливания, топливную систему и фильтры.