3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

КПД двигателя бензиновый дизельный

Дизельный мотор и бензиновый: сравнение КПД

Коэффициент полезного действия (КПД) является величиной, которая в процентном отношении выражает эффективность того или иного механизма (двигателя, системы) касательно преобразования полученной энергии в полезную работу.

Что касается двигателя внутреннего сгорания (ДВС), такой силовой агрегат осуществляет преобразование тепловой энергии. Данная высвобождающаяся энергия является результатом сгорания топлива в цилиндрах двигателя. КПД мотора представляет собой фактически совершенную механическую работу, которая состоит в соотношении полученной поршнем энергии от сгорания топлива и конечной мощности, которая отдается установкой на коленчатом валу ДВС.

Читайте в этой статье

Почему КПД дизеля выше

Показатель КПД для различных двигателей может сильно отличаться и зависит от ряда факторов. Бензиновые моторы имеют относительно низкий КПД благодаря большому количеству механических и тепловых потерь, которые возникают в процессе работы силового агрегата данного типа.

Вторым фактором выступает трение, возникающее при взаимодействии сопряженных деталей. Большую часть расхода полезной энергии составляет приведение в движение поршней двигателя, а также вращение деталей внутри мотора, которые конструктивно закреплены на подшипниках. Около 60% энергии сгорания бензина расходуется только на обеспечение работы этих узлов.

Дополнительные потери вызывает работа других механизмов, систем и навесного оборудования. Также учитывается процент потерь на сопротивление в момент впуска очередного заряда топлива и воздуха, а далее выпуска отработавших газов из цилиндра ДВС.

Другими словами, из потраченных на работу двигателя 10 литров бензина только 3 литра израсходованы на выполнение полезной работы. Остальная энергия от сгорания топлива разошлась на потери.

Что касается КПД атмосферного дизельного агрегата, то этот показатель составляет около 40%. Установка турбокомпрессора позволяет увеличить отметку до внушительных 50%. Использование современных систем топливного впрыска на дизельных ДВС в сочетании с турбиной позволило добиться КПД около 55%.

Такая разница в производительности конструктивно схожих бензиновых и дизельных ДВС напрямую связана с видом топлива, принципом образования рабочей топливно-воздушной смеси и последующей реализацией воспламенения заряда. Бензиновые агрегаты более оборотистые по сравнению с дизельными, но большие потери связаны с расходами полезной энергии на тепло. Получается, энергия бензина менее эффективно превращается в полноценную механическую работу, а большая доля попросту рассеивается системой охлаждения в атмосферу.

Мощность и крутящий момент

При одинаковом показателе рабочего объёма, мощность атмосферного бензинового мотора выше, но достигается при более высоких оборотах. Двигатель нужно «крутить», потери возрастают, увеличивается расход топлива. Также необходимо упомянуть крутящий момент, под которым в буквальном смысле понимается сила, которая передается от мотора на колеса и движет автомобиль. Бензиновые ДВС выходят на максимум крутящего момента при более высоких оборотах.

Аналогичный атмосферный дизель выходит на пик крутящего момента при низких оборотах, при этом расходует меньше солярки для выполнения полезной работы, что означает более высокий КПД и экономию топлива.

Энергетическая ценность солярки и бензина

Дизельное топливо состоит из более тяжелых углеводородов, чем бензин. Меньший КПД бензиновой установки сравнительно с дизелем также заключаются в энергетической составляющей бензина и особенности его сгорания. Полное сгорание равного количества солярки и бензина даст больше тепла именно в первом случае. Тепло в дизельном ДВС более полноценно преобразуется в полезную механическую энергию. Получается, при сжигании одинакового количества топлива за единицу времени именно дизель выполнит больше работы.

Также стоит учитывать особенности впрыска и создание надлежащих условий для полноценного сгорания смеси. В дизель топливо подается отдельно от воздуха, впрыскивается не во впускной коллектор, а напрямую в цилиндр в самом конце такта сжатия. Результатом становится более высокая температура и максимально полноценное сгорание порции рабочей топливно-воздушной смеси.

Итоги

Конструкторы постоянно стремятся повысить КПД как дизельного, так и бензинового двигателя. Увеличение количества впускных и выпускных клапанов на один цилиндр, активное применение систем изменения фаз газораспределения, электронное управление топливным впрыском, дроссельной заслонкой и другие решения позволяют существенно повысить коэффициент полезного действия. В большей мере это касается дизельного двигателя.

Благодаря таким особенностям современный дизель способен полностью сжечь насыщенную углеводородами порцию дизтоплива в цилиндре и выдать большой показатель крутящего момента на низких оборотах. Низкие обороты означают меньшие потери на трение и возникающее в результате трения сопротивление. По этой причине дизельный мотор сегодня является одним из наиболее производительных и экономичных типов ДВС, КПД которого зачастую превышает отметку в 50%.

КПД двигателя: бензиновый, дизельный

Среди множества характеристик механизмов в автомобиле важное значение имеет КПД двигателя. Наверняка многие автовладельцы задаются вопросом: что собой представляет классический ДВС и его КПД, ведь от этого показателя напрямую зависит работа силового агрегата – чем он выше, тем эффективнее его работа. Сегодня самым эффективным считается электрический тип мотора, его КПД способен достигать 90-95 %, а вот двигатели внутреннего сгорания, будь то бензин или дизель, по этому значению далеки от идеала.

КПД двигателя – что это такое

КПД двигателя внутреннего сгорания означает значение соотношение двух величин: мощность, подающаяся в процессе функционирования мотора на коленчатый вал к мощности, которая получается поршнем посредством давления газов, образовавшихся при воспламенении топлива. Проще говоря, это преобразование тепловой или термической энергии, которая образуется при сгорании топливной смеси (бензин и воздух) в механическую.

На эффективность КПД двигателя влияют совокупность различных механических потерь, возникающих на разных стадиях функционирования, а также движение отдельных деталей двигателя, вызывающих трение. Эти детали вызывают наибольшие потери, составляющие примерно 70 % от их общего количества. К ним частям относятся поршни, поршневые кольца, подшипники. Помимо этого, потери возникают от функционирования таких механизмов, как магнето, насосы и пр., которые могут достигать до 20%. Наименьшую часть потерь составляют сопротивления, возникающие в процессе впуска/выпуска в топливной системе.

Сравнение КПД двигателей – бензин и дизель

Если сравнить КПД дизельного и бензинового моторов – эффективнее из них, конечно, дизель, причина в следующем:

  1. Бензиновый агрегат преобразует лишь 25 % энергии в механическую, в то же время дизельный до 40%.
  2. Дизельный двигатель, оснащенный турбонаддувом, достигнет 50-53% КПД, а это уже существенно.

Так в чем заключается эффективность дизельного мотора? Все очень просто – не смотря на практически идентичный тип работы (оба мотора являются ДВС) дизель функционирует намного эффективнее. Топливо у него воспламеняется совсем по другому принципу, а также у него большее сжатие. Дизель меньше нагревается, соответственно, происходит экономия на охлаждении, так же у него меньше клапанов (значительная экономия на трении). Кроме этого, у такого агрегата нет свечей, катушек, а значит, нет и энергетических затрат от генератора. Функционирует дизельный двигатель с меньшими оборотами (коленвал не приходится раскручивать). Все это его делает чемпионом по КПД.

КПД дизельного двигателя – заметная эффективность

Показатель КПД для разных двигателей отличается и зависит от некоторых факторов. Бензиновые агрегаты имеют относительно низкий КПД, поскольку для них характерно большое количество тепловых и механических потерь, образующихся в процессе функционирования силовой установки данного типа.

Второй фактор – трение, возникающее в результате взаимодействия сопряженных деталей. Дополнительные потери вызваны работой других систем, механизмов и навесного оборудования и т.д.

Если сравнить дизельный мотор и бензиновый, то КПД дизеля значительно превышает КПД бензиновой установки. Бензиновые моторы имеют КПД в пределах 25% от количества полученной энергии. Иными словами, из потраченных в процессе функционирования мотора двигателя 10 л бензина только 3 л израсходованы на выполнение полезной для системы работы. Остальная часть энергии, образовавшаяся от сгорания бензина, разошлась на различные потери.

Что касается КПД дизельного агрегата атмосферного, то этот показатель достаточно высокий и составляет до 40%. Установка современного турбокомпрессора позволяет эту отметку увеличить до внушительных 50%. Современные системы топливного впрыска, установленные на дизельных ДВС, в совокупности с турбиной позволяют добиться КПД даже 55%.

Такая существенная разница в производительности конструктивно похожих дизельных и бензиновых ДВС обусловлена рядом факторов, к ним относятся:

  • Вид топлива.
  • Способ образования топливно-воздушной смеси.
  • Реализация воспламенения заряда.

Агрегаты, работающие на бензине, более оборотистые, чем дизельные, но имеют более существенные потери, которые вызваны расходом энергии на тепло. Соответственно, полезная энергия бензина менее эффективно преобразуется в полноценную механическую работу, в то же время большая доля рассеивается системой охлаждения.

Мощность и крутящий момент

Когда показатели рабочего объема одинаковые, мощность атмосферного бензинового двигателя выше, но достигается только при более высоких оборотах. Агрегат нужно сильнее «крутить», при этом потери возрастают, соответственно увеличивается расход топлива. Кроме этого, стоит упомянуть крутящий момент, под воздействием которого повышается сила, которая передается от двигателя на колеса и способствует движению автомобиля. Бензиновые двигатели выходят на максимальный уровень крутящего момента лишь высоких оборотах.

Атмосферный дизель с такими же параметрами достигает пика крутящего момента лишь при низких оборотах. Это способствует меньшему расходу топлива, необходимого для выполнения работы, в результате чего, КПД более высокий и топливо расходуется экономнее.

В равнении с бензином, дизельное топливо образует больше тепла, так как температура сгорания дизтоплива значительно выше, что способствует более высокой детонационной стойкости. Получается, у дизельного мотора полезная работа, произведенная на конкретном количестве топлива гораздо больше.

Читать еще:  Ремонт крышки расширительного бачка

Энергетическая ценность солярки и бензина

В состав солярки входит больше тяжелых углеводородов, нежели в бензин. Меньший КПД такого мотора сравнительно с дизельным агрегатом обусловлен энергетической составляющей бензина и способом его сгорания. При сгорании равного количества бензина и солярки большее количество тепла характерно для бензина. Тепло в дизельном агрегате более полноценно преобразуется в механическую энергию. Соответственно, при сжигании равного количества топлива за определенное количество времени именно дизельный мотор выполнит больше работы.

Помимо этого, нужно учитывать особенности впрыска и условия, способствующие качественному сгоранию смеси. В дизельный агрегат топливо поступает отдельно от воздуха и впрыскивается напрямую цилиндр в конце сжатия, минуя впускной коллектор. Результатом этого процесса становится температура, более высокая, чем у бензинового мотора и максимальное сгорание топливно-воздушной смеси.

Подробнее о потерях

Если сравнивать бензиновый и дизельный и ДВС, можно сказать что КПД бензинового мотора находится на более низком уровне – в пределах 20-25 %. Это обусловлено рядом причин. Если, к примеру, взять поступающее в ДВС топливо и «перевести» его в проценты, то получится как бы «100% энергии», которая передается мотору, а дальше, потери КПД:

  1. Топливная эффективность. Далеко не все потребляемое топливо сгорает, его большая часть уходит с отработанными газами. Потери на этом уровне составляют до 25% КПД. Сегодня, конечно, топливные системы усовершенствуются, появился инжектор, но и это не решает проблему на 100%.
  2. Второе – это тепловые потери. Часть тепла уходит из ДВС с выхлопными газами, кроме этого, мотор прогревает себя и ряд других элементов: свой корпус, жидкость в ДВС, радиатор. На все это приходится еще в пределах 35%.
  3. Третье, на что расходуется КПД – это механические потери. К ним относятся составляющие силового агрегата, где есть трение: шатуны, кольца, всякого рода поршни и т.д. Также сюда можно отнести потери, обусловленные нагрузкой от генератора, к примеру, чем больше электричества он вырабатывает, тем сильнее он притормаживает вращение коленвала. Конечно, различные смазки для ДВС играют свою роль, но все-таки полностью проблему трения они не решают, а это еще дополнительные потери до 20 % КПД.

Таким образом, в остатке КПД не более 20%. Сегодня существует бензиновые варианты, у которых показатель КПД несколько увеличен – до 25%, но, к сожалению, их не так много. К примеру, если автомобиль расходует 10 л топлива на 100 км, то всего лишь 2 л уйдут на работу двигателя, а все остальные – это потери.

Конечно, есть вариант увеличить мощность за счет расточки головки, но к нему прибегают довольно редко, поскольку это вносит определенные изменения в конструкцию ДВС.

Конструкторы постоянно стремятся увеличить КПД как бензинового, так и дизельного агрегатов. Увеличение количества выпускных/впускных клапанов, управление топливным впрыском (электронное), дроссельная заслонка, активное использование систем изменения фаз газораспределения и другие эффективные решения позволяют значительно повысить КПД. Конечно, в большей степени это относится к дизельным установкам.

С помощью таких усовершенствований современный дизель способен практически полностью сжечь дизтопливо в цилиндре, выдав максимальный показатель крутящего момента. Именно низкие обороты означают незначительные потери во время трения и возникающее в результате этого сопротивление. По этой причине дизельный двигатель является одним из производительных и экономичных, КПД которого довольно часто превышает отметку в 50%.

Если материал был для вас интересен или полезен, опубликуйте его на своей странице в социальной сети:

Бензиновый и дизельный двигатель. Что лучше?

Каждый автолюбитель, который планирует приобрести автомобиль, задается вопросом: «Какой двигатель лучше: дизельный или бензиновый?». Однозначный ответ найти сложно, поскольку выбор конкретного силового агрегата зависит от многих факторов: типа кузова авто, его назначения, особенностей местности, где машина будет эксплуатироваться, и др.

У моторов любого типа есть свои преимущества и недостатки, поэтому отнеситесь к выбору серьезно, ведь именно от двигателя зависит расход топлива транспортного средства, время его разгона до 100 км/ч, максимальная скорость и другие важные характеристики.

Принцип работы моторов

И дизельные, и бензиновые силовые агрегаты относятся к двигателям внутреннего сгорания.

В бензиновом двигателе топливовоздушная смесь формируется во впускном коллекторе, то есть за пределами цилиндра. В конце такта сжатия происходит перемешивание паров бензина и воздуха. Эта гомогенная смесь равномерно распределяется по объему. Результатом сжатия становится повышение температуры смеси до 500˚С – этот показатель ниже, чем температура воспламенения бензина. Искру дают свечи зажигания – смесь загорается.

В цилиндре дизельного мотора сжимается только воздух под давлением 30–50 бар. В результате сжатия температура воздуха повышается до 900˚С. В это же время в камере сгорания перед верхней мертвой точкой поршня распыляется дизельное топливо. Мелкие капли жидкости испаряются, образуется топливовоздушная смесь, которую называют гетерогенной – она самовоспламеняется и сгорает.

КПД двигателя и мощность

Сгорание рабочей смеси в дизельном моторе более эффективно. Это возможно за счет высокой степени сжатия: 20 единиц у дизеля против 10 единиц у бензина. КПД дизельного мотора на 40% выше, а расход топлива на 20% меньше. Бензиновый агрегат характеризуется большей мощностью.

Из-за высокого давления при сгорании топлива дизельные моторы создают больше шума и вибраций, но ситуацию спасает качественная шумоизоляция авто.

Выхлопы

Более экологичными считаются дизельные версии ДВС. Современные агрегаты полностью соответствуют стандартам «Евро-4» и оснащаются сажевым фильтром, что минимизирует воздействие на окружающую среду.

Безопасность

Разница между дизельным и бензиновым топливом состоит в следующем: дизель испаряется медленнее, что снижает вероятность возгорания. Кроме того, в дизельных агрегатах система зажигания не используется.

Эксплуатация

Теоретически дизельный двигатель более долговечен за счет жесткого и прочного блока цилиндров, коленчатого вала, элементов цилиндропоршневой группы, головки блока цилиндров. Однако эта характеристика напрямую зависит от качества дизельного топлива. С этой точки зрения бензиновый агрегат менее прихотлив и более устойчив к топливу низкого качества.

Дизельный двигатель, в отличие от своего бензинового аналога, не приемлет низкие температуры. Уже при –15˚С летняя солярка густеет и перестает проходить через топливный фильтр, в результате чего авто отказывается заводиться. Однако проблема имеет простое решение – использование специальных сортов топлива или установка современных отопительных систем. Кроме того, дизельные двигатели долго прогреваются, поэтому тепло в салоне станет лишь спустя 10–15 минут интенсивного движения. Если Вы живете в местности, где сильные морозы не редки, отдайте предпочтение бензиновой установке.

Кроме того, дизель не боится воды, поскольку электричество в таких моторах используется только для запуска. Именно поэтому дизельными агрегатами оснащают внедорожники и кроссоверы.

Обслуживание

Владельцам машин с дизельными моторами приходится чаще менять фильтры и масла и проверять компрессию в цилиндрах. Подобные агрегаты отличаются сложной конструкцией, поэтому специалисты автосервиса смогут устранить не каждую поломку. Ремонт дизельного двигателя, как правило, обходится дороже.

Дизель требует больших капиталовложений, но только если говорить о краткосрочной перспективе. Если Вы покупаете авто надолго (от 5 лет) и планируете проезжать минимум 20 тысяч километров в год, то благодаря низкому расходу топлива дизель сэкономит Вам деньги.

Стоимость

Дизель обходится дороже бензина, однако учтите, что и обслуживание такого мотора потребует больших капиталовложений.

Какой двигатель лучше: бензиновый или дизельный? Отвечает моторист со стажем

Здравствуйте Уважаемые подписчики и читатели моего канала! Сегодня будет тема, обсуждение которой уже превратилось в настоящую войну мнений. А именно — какой двигатель всё-таки лучше? Бензиновый или дизельный?

Я, как автолюбитель, в этом вопросе буду некомпетентен, так как на дизельных автомобилях я никогда не ездил (кроме фур, конечно).

Поэтому к решению этого спора я решил привлечь опытного моториста, который за весь свой трудовой стаж перебрал столько моторов, что он для себя уже давно решил какой двигатель лучше, а какой хуже.

Но было бы не справедливо, если бы сейчас начались расхваливание одного двигателя и унижение другого. Конечно такого не будет.

Я попросил ответить моториста на несколько вопросов и сравнить двигатели по нескольким критериям, чтобы собрать все плюсы и минусы этих «враждующих сторон» (двух двигателей), и вы смогли, наконец-то, для себя решить — автомобиль с каким двигателем будет лучше именно для вас.

Принцип работы двигателей

Что бензиновый, что дизельный — они оба являются двигателями внутреннего сгорания.

В бензиновом двигателе устройство такое, что ТВС (топливовоздушная смесь) формируется перед цилиндром, а точнее во впускном коллекторе. В окончании такта сжатия смешиваются пары воздуха и бензина.

Эта смесь распределяется по всему объёму равномерно и в результате сжатия температура повышается до 500˚С, что гораздо ниже температуры воспламенения бензина. Тут на помощь приходит свеча зажигания, которая и даёт искру и помогает зажечь смесь.

Дизельный мотор отличается тем, что в самом цилиндре сжимается воздух, и не просто сжимается, а под давлением 30-50 бар. Итогом такого сжатия будет повышение температуры воздуха до 900˚С. В это же время перед верхней мёртвой точкой из форсунки распыляется дизельное топливо. При взаимодействии с воздухом и повышающейся температурой капли топлива испаряются и получается топливовоздушная смесь, которая в последующем самовоспламеняется и сгорает.

Читать еще:  Где обновить карту навигатора

КПД двигателей и развиваемая мощность

КПД (коэффициент полезного действия) дизельного двигателя гораздо выше, чем у бензинового. Связано это с наиболее эффективным сгоранием топливовоздушной смеси за счёт повышенной степени сжатия.

Если у бензинового двигателя степень сжатия ровна 10 единиц, то у дизелей этот показатель в два раза больше! То есть 20 единиц. В среднем КПД дизельного двигателя больше на 40% по сравнению с бензиновым, и при всём этом у дизелей расход топлива на 20% меньше.

Но в мощности дизельные автомобили проигрывают бензиновым.

Шум двигателя

Шум от дизельного двигателя гораздо больше по сравнению с бензиновым. Связано это с высоким давлением при сгорании дизельного топлива.

Но, как правило, инженеры на стадии разработки автомобиля планируют усиленную шумоизоляцию салона. Поэтому в салоне шум двигателя не будет замечен.

Выхлопные газы

В плане экологии дизельные автомобили так же впереди. Систему выхлопа с каждым годом совершенствуют и доводят до норм Евро-4 и Евро-5. Современные модели стали оснащать сажевым фильтром, который дополнительно очищает выхлопные газы.

Безопасность

За счёт медленного испарения дизельное топливо меньше подвержено возгоранию. Так же стоит отметить, что в дизельных двигателях отсутствует система зажигания, а соответственно и катушки зажигания с высоковольтными проводами.

Эксплуатация двигателя

В теории дизельный двигатель долговечнее бензинового. Связано это с более прочными блоком цилиндров, коленчатым валом, поршней, ГБЦ. Так как при разработке идёт упор на высокую степень сжатия.

Но это всё в теории. На практике очень многое зависит от качества топлива. Дизельные двигатели наиболее прихотливы к его качеству.

В отличие от бензина дизель подразделяется на летние и зимние сорта. На летнем топливе при температуре –15˚С топливо начинает густеть и автомобиль попросту не заведётся. Так же дизельные двигатели дольше прогреваются, почувствовать тепло в салоне вы сможете только спустя около 10 минут. Поэтому если вы проживаете в местах, где преобладают сильные заморозки, то вам лучше выбрать бензиновые автомобили.

Зато дизельные двигатели не боятся воды, так как электричество они используют только для того, чтобы запуститься.

Обслуживание двигателя

В плане обслуживания не всё так однозначно. Владельцы дизельных автомобилей, из-за особенностей конструкции, должны чаще менять масла и фильтры. К тому же нужно чаще следить за компрессией в цилиндрах. В случае поломки ремонт дизельного двигателя выйдет дороже бензинового.

Но это всё окупается если вы покупаете автомобиль не на год, а как минимум лет на 5 и постоянно его эксплуатируя. За счёт низкого расхода топлива вы сэкономите больше, чем потратите на обслуживание.

Вывод

В качестве вывода я сделал таблицу, в которой обозначил все плюсы и минусы двигателей. А уж какой тип двигателя подойдёт вам — решайте сами.

Какой КПД дизельного двигателя? Дизельный и бензиновый двигатель

КПД дизельного двигателя представляет собой отношение мощности, которая подается на коленчатый вал, к мощности, получаемой поршнем благодаря давлению газов, образующихся при воспламенении используемого топлива.

То есть эта величина является той энергией, которая преобразовывается из тепловой или термической энергии в механическую величину.

Бензиновые двигатели обладают принудительным зажиганием воздушно-топливной смеси искрой свечи.

Типы систем питания

Карбюраторный вариант предполагает смешивание воздуха и бензина во впускном трубопроводе карбюратора. В последнее время выпуск таких вариантов двигателей существенно снижается из-за несущественной экономичности подобных двигателей, их несоответствия экологическим нормам современности.

В вариантах впрысковых двигателей подача топлива происходит с помощью одного инжектора (форсунки) в центральный трубопровод.

В случае распределительного впрыска топливо попадает внутрь двигателя несколькими инжекторами. В таком случае увеличивается максимальная мощность, что существенно увеличивает КПД дизельного двигателя.

При этом снижаются расходы бензина и токсичность обработанных газов за счет фиксированной дозировки топлива электронными системами управления автомобильным двигателем.

Рассуждая над тем, каков КПД современного дизельного двигателя, необходимо знать о системе впрыска бензиновой смеси в камеру хранения. Если подача топлива осуществляется порциями, это гарантирует работу двигателя на обедненных смесях, что помогает снижать расход топлива, уменьшать выброс в атмосферу вредных газов.

Особенности дизельных двигателей

КПД бензинового и дизельного двигателя существенно отличаются между собой. Дизели являются теми двигателями, в которых после сжатия нагретая топливно-воздушная смесь воспламеняется. Они намного экономичнее бензиновых аналогов из-за большей степени сжатия, способствующей полному сгоранию воздушно-топливной смеси.

Достоинства дизелей

КПД дизельного двигателя можно увеличить при создании сопротивления движения воздуха из-за отсутствия дроссельной заслонки, но это приводит к повышению расхода топлива.

Наибольший крутящий момент развивают дизели на небольшой частоте вращения коленчатого вала.

Устаревшие конструкции дизельных двигателей от бензиновых аналогов отличаются определенными недостатками:

  • большим весом и ценой при равной мощности;
  • повышенным шумом, создаваемым при сгорании топлива в цилиндрах;
  • меньшими оборотами коленчатого вала, повышенными инерциальными нагрузками.

Принцип деятельности

КПД современного дизельного двигателя определяется отношением полезной работы, совершаемой двигателем, к полной работе. Почти у всех автомобильных двигателей предполагается четыре такта:

  • впуск топливно-воздушной смеси;
  • сжатие;
  • рабочий ход;
  • выпуск отработанных газов.

Эффективность дизельного двигателя

КПД дизельного двигателя в процентах составляет порядка 35-40 процентов. Учитывая, что для бензинового агрегата показатель составляет до 25 %, дизель явно лидирует.

Если воспользоваться турбонаддувом, вполне модно увеличить КПД дизельного двигателя до 53 процентов.

Несмотря на сходство типа работы, дизель справляется с поставленной перед ним задачей намного качественнее и результативнее. Так как у него меньшее сжатие, воспламенение топлива происходит по другому принципу. Он будет меньше нагреваться, в результате чего на охлаждении происходит неплохая экономия. В дизеле нет свечей и катушек зажигания, следовательно, нет необходимости тратить дополнительную энергию генератора.

Для повышения эффективности работы бензинового двигателя добавляют пару выпускных и впускных клапанов, а на каждую свечу устанавливают отдельную катушку зажигания. Для управления дроссельной заслонкой используется электрический привод.

Эффективность топлива

Расчет КПД дизельного двигателя позволяет определить целесообразность его применения.

Дизель считается одним из вариантов двигателя внутреннего сгорания, для которого характерно после сжатия воспламенение рабочей смеси.

Для того чтобы выявить суть функционирования бензинового двигателя, и то, какой КПД дизельного двигателя, проводят математические расчеты.

Потери КПД

Сгорает не все топливо, некоторая его часть теряется вместе с выхлопными газами (теряется до 25 процентов КПД). В процессе функционирования двигатель тратит часть энергии на корпус, радиаторы, жидкость. Это приводит к дополнительной потере КПД. На все места, где существует трение: кольца, шатуны, поршни, потребляется дополнительная энергия, что негативно отражается на коэффициенте полезного действия.

Вариант определения

В технической документации можно найти информацию о мощности двигателя внутреннего сгорания. После заливки в него топлива и работы на максимальных оборотах в течение нескольких минут остатки топлива сливают. Вычтя из начального объема конечный результат, вооружившись плотностью, можно посчитать массу топливной смеси.

В настоящее время максимальной эффективностью обладает электрический силовой агрегат. Его КПД может достигать 95%, что является превосходным результатом. Если первые моторы при объеме двигателя 1,6 литра развивали не больше 70 лошадиных сил, то в наши дни этот показатель доходит до 150 лошадиных сил.

КПД – величина отношения мощности, подаваемой на коленчатый вал двигателя, к величине, получаемой от сгорания газовой смеси поршнем. В зависимости от того, какое топливо используется для работы автомобильного двигателя, КПД может варьироваться в диапазоне от 20 до 85 процентов. Безусловно, производители топливных систем ищут способы их улучшения, позволяющие существенно увеличить итоговую величину двигателя внутреннего сгорания.

Для снижения механических потерь от нагрузки генератора, трения в настоящее время в промышленности используют смазки. Но, несмотря на подобные достижения, полностью справиться с силой трения пока еще не удалось никому.

Даже после усовершенствований бензинового двигателя удалось добиться изменения у него коэффициента полезного действия до 20 процентов, только в некоторых случаях удается повышать КПД до 25 %.

Более высокий показатель коэффициента полезного действия свидетельствует о топливной эффективности. К примеру, при объеме дизельного двигателя 1,6 литра в городском цикле расход топлива составляет не более 5 литров. У бензинового аналога эта величина достигает 12 л. Сам дизельный агрегат гораздо легче и компактнее, к тому же считается более экологичным вариантом, чем бензиновый двигатель.

Эти положительные технические характеристики гарантируют дизелям более продолжительный эксплуатационный срок службы.

Заключение

Помимо многочисленных плюсов, есть у него и несколько недостатков, о которых также следует упомянуть. КПД двигателя внутреннего сгорания гораздо меньше 100 процентов, к тому же агрегат не выдерживает резкого понижения температуры воздуха.

Коэффициент полезного действия представляет собой величину, которая в процентном соотношении демонстрирует результативность функционирования механизма относительно преобразования тепловой энергии в полезную работу. ДВС осуществляет подобную деятельность, осуществляя преобразование тепловой энергии. Высвобождается она в результате сгорания в цилиндрах топливной смеси. КПД дизельного мотора является фактически совершенной механической работой, состоящей из отношения энергии, полученной от сгорания топлива, и мощности, отдаваемой установкой на коленчатом валу двигателя.

Читать еще:  Мерседес-Бенц E-Класс

Эффективность работы современного дизельного агрегата определяется множеством различных факторов. В первую очередь, необходимо отметить тепловые и механические потери, возникающие в ходе работы двигателя такого типа. Кроме того, свою долю вносит в разнообразные потери и сила трения, которая появляется при тесном соприкосновении этих многочисленных деталей.

Основная часть расходуемой полезной энергии приходится на приведение в движение поршня, вращение внутри мотора различных деталей. Более 60 процентов сгорающего топлива требуется для обеспечения работы всех узлов автомобильного двигателя. При дополнительных потерях появляются существенные проблемы с дееспособностью навесного оборудования, разнообразных систем, механизмов.

Благодаря модернизации системы впрыска удалось внести позитивные изменения в значение коэффициента полезного действия, минимизировать потери.

Бензиновый или дизельный: чьи лошади сильнее?

До сих пор встречаются чудаки, свято верящие в то, будто бы 100 лошадиных сил дизеля соответствуют примерно 140 «бензиновым» силам. Дело, как они полагают, в крутящем моменте, который у дизеля гораздо выше.

Грамотно прояснить ситуацию оказалось не так-то просто. Пришлось то и дело консультироваться в самых различных местах – на ВАЗе и УАЗе, ГАЗе и ЯМЗе. В итоге трактат получил всеобщее «одобрям-с», но автору посоветовали заранее спрятаться от потока помидоров, запущенного недовольными апологетами того или иного двигателя. Мол, будет та же реакция, как если бы спартаковский фанат в своих красно-белых тонах забрался на зенитовскую трибуну…

В общем, разбираемся, чьи силы сильнее. А попутно, чтобы стало веселее, попытаемся ответить на простейший, казалось бы, вопрос:

«Даны два автомобиля, максимально близких по конструкции, – бензиновый и дизельный. Исходные условия: современные моторы одинаковой мощности, идеально подобранные для каждого коробки передач, образцовые водители (почти роботы!), отличное сцепление с дорогой. Какой автомобиль окажется на трассе быстрее?»

Простой вопрос? Оказалось, что не очень…

Лошадиный момент

Для разгона машины нужна энергия. Чем больше энергии можно потратить в единицу времени, тем быстрее машина разгонится. Иными словами, речь идет о мощности. Чем выше мощность, тем быстрее машина: всё, казалось бы, просто. Но…

Но на практике картина другая. Максимальная мощность мотора, как бензинового, так и дизельного, достигается им только при полной подаче топлива – понятно, что это соответствует положению «педаль в пол». А вот основная жизнь автомобиля протекает в режимах частичной подачи топлива, при которых развиваемая мотором мощность явно ниже максимальной.

Напомним, что крутящий момент и мощность – это почти что близнецы-братья, как у Маяковского. Друг без друга они не существуют: ведь мощность – это крутящий момент, помноженный на частоту вращения коленчатого вала. И если на какой-то частоте вращения ДВС способен выдать более высокий крутящий момент, чем его конкурент, то и мощность его в этот момент также должна быть выше. Одно без другого просто немыслимо. Поэтому разговоры о том, что у кого-то при равной мощности момент на тех же оборотах выше, сразу пресекаем: это несерьезно.

Если бы крутящий момент был постоянным во всем диапазоне частот вращения коленвала, то внешняя скоростная характеристика, показывающая зависимость мощности и крутящего момента от частоты вращения, превратилась бы в прямую линию, а мощность была бы прямо пропорциональна показаниям тахометра. Тогда разницы в поведении бензинового и дизельного моторов равной мощности не было бы вообще. Однако именно своеобразность протекания момента по дизельной кривой и породила неодинаковость их поведения.

Дело в том, что в массовом сознании дизельные моторы всегда отличала их способность выдавать относительно высокие значения мощности и крутящего момента на низах. Субъективно это воспринималось так, что в этом диапазоне частот дизель откликался на правую педаль охотнее, чем бензиновый коллега. Даже атмосферные дизели за счет более высокого эффективного давления в цилиндрах могли развить более высокий момент, чем бензиновые. Однако без наддува ширина «полки» крутящего момента была при этом практически такой же, то есть практически отсутствовала. А вот с применением наддува полка сразу появилась, причем в левой части характеристики – «на низах».

На всякий случай напоминаю: момент существует только там, где есть сопротивление – без него он равен нулю. Грубо говоря, мотор бульдозера готов его выдать, но только в том случае, если встретит кучу щебня перед своим отвалом. Поэтому до тех пор, пока дорога гладкая и ровная, бензиновая и дизельная машины будут примерно в равных условиях. Но как только дорога пойдет в гору или, скажем, подует встречный ветер, то машина, у которой в данном диапазоне оборотов есть запас мощности (или момента – это не важно), сможет за его счет выйти вперед.

А если раскрутить бензиновый мотор до более высоких оборотов? Тогда ситуация выровняется. Мало того, поскольку диапазон частот вращения коленвала у «бензинок» заведомо шире, чем у дизелей, то и отыграться за все обиды они могут именно там, «на верхах». Дизель, быстрее достигнув пика мощности, «заткнется» – его ВСХ пойдет на спад, а вот бензиновый мотор будет продолжать раскручиваться дальше, так как пик его мощности достигается при более высоких частотах вращения.

Впрочем, на этом этапе рассуждений мы упираемся в особенности конкретных моторов. Строго говоря, бензиновый двигатель тоже может быть «низовым». И если у двух моторов, низового и верхового, заявленная максимальная мощность одинакова, то поначалу вперед вырвется именно машина с «низовым» мотором. Как справедливо указал один из наиболее грамотных форумчан, при установке на автомобиль движков от «эмочки» и Таврии, мощность которых примерно одинакова, с «эмочным» мотором разгон будет интенсивнее.

У кого шире?

Между прочим, широкая полка момента, которой так любят хвастаться дизелеводы, сегодня уже не является их козырной картой. У бензинового движка с непосредственным впрыском и турбонаддувом она ни в чем не уступает дизельной, а то и превосходит. Более того, как подсказали нам на ЯМЗе, при построениях ВСХ заметно, что по мере снижения частоты вращения турбокомпрессоры «бензинок» держатся дольше, чем их дизельные коллеги. И это объяснимо: дизелю нужно больше воздуха, а потому турбокомпрессоры начинают задыхаться раньше. А с учетом широкого диапазона частот вращения бензиновый мотор вполне может оставить дизель позади.

Пора посмотреть на картинки. Из широкой гаммы вольвовских моторов нам любезно предоставили внешние скоростные характеристики тех, кто имеет воплощение в дизельном и бензиновом вариантах при равных или почти равных заявленных мощностях. Из них видно, что «полка» крутящего момента у бензиновых движков вовсе не уже, а шире, чем у дизельных собратьев по внутреннему сгоранию.

Слева на графиках – ВСХ 190-сильного бензинового мотора B4204T19 (V40 Cross Country, S60). Справа – ВСХ дизельного мотора D4204T5 той же мощности (S60, V 60 Cross Country, S80, XC60, XC70)

Слева показана ВСХ бензинового мотора B4204T36 мощностью 249 л.с. (XC40). Справа – ВСХ дизельного движка D4204T23 в 240 л.с. (Polestar XC60 New, V90 Cross Country, XC90)

Что касается вопроса, какой из автомобилей окажется быстрее в гонках с общего старта и чей разгон динамичнее, то теоретические рассуждения дают только один верный ответ: надо посмотреть на ВСХ их моторов. Решение подсказывает площадь под кривой крутящего момента – математики вспомнят слово «интеграл». Фактически эта площадь и есть мерило динамики машины. Чем характеристика «прямоугольнее», тем лучше. Чем равномернее «размазан» по оборотам крутящий момент, тем проще угодить и экологам, и мотористам. Лучше других выглядят бензиновые моторы с непосредственным впрыском и турбонаддувом, хуже – высокофорсированные безнаддувные «бензинки» с пиком мощности под 8000 об/мин и момента на 6000. Высокофорсированный наддувный дизель будет гораздо ближе к первому варианту, чем ко второму.

Надо отметить, что свою лепту в путаницу вносят «электронные педали газа». На пальцах это выглядит так: вы вдавили педаль в пол, а компьютер начинает советоваться с партией зеленых, оценивая предстоящие выбросы вредностей. Поэтому в любой современной машине всё определяется программным обеспечением и скоростью процессора, который порой может и не поспевать отслеживать меняющиеся условия работы. Можно привести и другой пример по части экологии: современные дизели имеют электронные ограничители времени работы на оборотах максимальной мощности, поскольку в таком режиме дизельный двигатель изрыгает сажу.

Всем, кто имеет свое суждение о превосходствах того или иного двигателя, предлагаю высказаться. Аргументы типа ««Зенит» – чемпион»» прошу не употреблять: хочется услышать технически обоснованную аргументацию.

А вообще-то…

А, вообще-то, подобные споры скоро прекратятся. Одна компания за другой заявляют о полном прекращении новых разработок дизелей. А потом и ДВС в целом… Впереди эпоха гибридов различных мастей и, конечно же, электромобилей. Впрочем, недавно прозвучала команда вспомнить про метан, так что – посмотрим…

Я никогда не любил дизели. Но мне их жалко.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector