Почему дизель экономичнее?
У дизеля более высокая степень сжатия, а чем выше степень сжатия, тем выше экономичность и меньше расход топлива.
Автомобильный дизель мощность 100 сил. при среднемесячном расчете расходует 5-7 литров бензина на 100 км пробега
Бензиновый двигатель расходует 7-9 литров на 100 км. разница не очень большая и если вам удаётся уложиться в этот расход, то Вы хороший водитель.
Если расход заметно больше, то у Вас, либо старый автомобиль, либо вы плохой водитель.
Почему бензиновый автомобиль расходует больше топлива при таком же пробеге.
Энергии в бензине и дизельном топливе содержится примерно одинаково, значит, бензиновый двигатель большую часть своей энергии теряет зря, просто на нагрев окружающего воздуха.
Дизель лучше использует тепло от сгоревшего топлива, а значит, для работы ему нужно меньше топлива.
Дизельный двигатель – это такой двигатель, в котором топливо под высоким давлением впрыскивается в конце такта сжатия, в сжатый воздух. Воздух от сжатия имеет очень высокую температуру. Мелко распыленное топливо смешивается с горячим воздухом очень короткое время, и воспламеняется. Это называется «Самовоспламенение», поэтому двигатель называется «с самовоспламенением»
Бензиновый двигатель – это такой двигатель, в котором топливо под небольшим давлением впрыскивается во впускной коллектор, и смешивается с воздухом еще в процессе наполнения и сжатия. В конце сжатия готовая смесь бензина и воздуха должна вспыхнуть, но само это не происходит, нужна электрическая искра. От нее смесь загорается. Это называется «Принудительное воспламенение», поэтому двигатель называется «с принудительным воспламенением»
Главная причина высокой экономичности дизеля в том, что у дизеля высокая степень сжатия, у бензинового двигателя нельзя сделать такую высокую степень сжатия, начнется детонация
Смесь должна сгорать с такой скоростью, с которой газы могут толкать поршень. Если смесь взрывается, то получается не толчок, а удар в поршень - это называется детонацией.
Самая существенная разница состоит в том, у бензинового двигателя смесь бензина и воздуха готовится заранее и сгорает готовая смесь, такая смесь может детонировать. В дизеле смесь готовится только перед самым сгоранием и в процессе сгорания, то есть, очень короткое время, в таких условиях детонация невозможна, именно поэтому в дизеле можно сильно повышать степень сжатия.
При высокой степени сжатия, сгорающие газы превращают свою энергию в давление более эффективно, чем, при низкой степени сжатия, когда значительная часть тепла просто уходит в стенки.
Какой должен быть состав смеси?
Вторая моя статья на эту тему, которая мне кажется более аргументированной см здесь
Дальше можно не читать. но если интересно, можно порассуждать.
Коэффициент полезного действия
– КПД определяет, сколько энергии топлива превращается в мощность двигателя,
Чем выше КПД, тем больше мощность получается из данной порции топлива.
КПД дизеля выше, чем КПД бензинового двигателя, поэтому для получения одинаковой мощности дизелю нужно меньше топлива, чем бензиновому двигателю.
КПД зависит от двух факторов – Степени сжатия и совершенства процесса сгорания.
Дизель имеет высокую степень сжатия, но плохой процесс сгорания
Бензиновый двигатель имеет более совершенный процесс сгорания, но низкую степень сжатия.
Главная причина высокой экономичности дизеля в том, что у дизеля высокая степень сжатия, у бензинового двигателя нельзя сделать такую высокую степень сжатия. Степень сжатия у дизеля до 22, а у бензинового двигателя до 10.
Для повышения КПД главное, создать высокую степень сжатия.
Степень сжатия – это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Двигаясь снизу вверх, поршень сжимает воздух (или смесь). Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается воздух. Чтобы усилить степень сжатия, надо уменьшить объем камеры сгорания. В бензиновом двигателе смесь сжимается примерно в 10 раз, в дизельном двигателе воздух сжимается примерно в 22 раза. Высокая степень сжатия у дизеля нужна не только для повышения КПД, но и для нагревания воздуха до высокой температуры, необходимой для воспламенения топлива.
Если так, то почему, в бензиновом двигателе, у которого более совершенный процесс сгорания, не сделать такую же степень сжатия, как у дизеля? Тогда и совершенный процесс дает высокий КПД, и степень сжатия дает высокий КПД, получится идеальный двигатель.
В бензиновом двигателе нельзя сделать степень сжатия больше 11. При более высокой степени сжатия, начнется взрывное сгорание, которое называют детонацией. Детонация, не только не может создать нормального толчка в поршень, но и приводит разрушению двигателя. При такой же степени сжатия, как у дизеля в бензиновом двигателе вместо нормального сгорания, произойдёт взрыв горючей смеси, и поршень просто пробьёт.
Идея дизельного принципа в том, чтобы двигатель мог работать без детонации. Если детонация невозможна, то это позволяет повышать степень сжатия.
Смесь в дизеле создается, когда уже начинается рабочий ход, то есть очень короткое время и она сразу сгорает. Первые порции топлива уже горят, а остальные еще подаются. В таких условия детонация невозможна, чтобы взорвать смесь, нужно время для ее подготовки. В дизельном процессе этого времени нет. У бензинового двигателя смесь готовится долго (впуск, сжатие), и такая смесь готова к детонации.
Почему при высокой степени сжатия повышается КПД? Почему в дизельном двигателе нужно сжигать меньше топлива, а бензиновом больше?
Если в закрытом объеме сгорает газ, то давление газа будет расти (например, пороховые газы выталкивают пулю)
Рост давления, толкает поршень. Чем меньше объем камеры сгорания, тем больше получается давление при данной температуре сгорающих газов.
В бензиновом двигателе степень сжатия меньше - камера сгорания больше, и, чтобы создать в ней достаточное давление, нужно поддерживать высокую температуру сгорающих газов, поэтому и приходится сжигать больше топлива.
Есть еще одна причина меньшего расхода топлива дизеля - у дизеля вообще нет дроссельной заслонки.
В реальной эксплуатации дизель экономичнее не только потому, что у него более высокий КПД, но и потому, что по условиям движения автомобиля, он почти всегда, работает в более экономичном режиме, чем бензиновый.
Это объясняется тем, что большую часть времени любой двигатель работает на частичной нагрузке – средняя скорость, ровная дорога.
У дизеля нет дроссельной заслонки. Для регулирования мощности у дизеля меняется количество топлива. При нажатии на газ топливо впрыскивается дольше, и смесь становится богаче, сгорает больше топлива, мощность растет.
Для регулирования мощности бензинового двигателя стоит дроссельная заслонка. При нажатии на газ заслонка открывается, и в цилиндр попадает больше смеси, а качество (состав смеси) остается примерно таким же Для получения максимальной мощности заслонка полностью открыта. Дроссельная заслонка это большой недостаток двигателя
Дизель наиболее экономично работает при частичной нагрузке,то есть, при движении со средней скоростью, (при среднем положении педали газа), когда двигатель в зоне наилучшей экономичности.
С ростом нагрузки, экономичность дизеля ухудшается.
Сильнее нажимаем на педаль газа, впрыск топлива идет дольше и догорание происходит, когда поршень заметно уходит вниз, давление на поршень ослабевает, тепло уходит в стенки и КПД снижается.
Для бензинового двигателя с ростом нагрузки экономичность улучшается.
Чем сильнее нажимаем на педаль, тем лучше экономичность. Открывается дроссельная заслонка, легче засасывать свежую смесь, больше наполняется цилиндр, больше смеси сжимается, уменьшается относительное количество остаточных газов, давление в конце сжатия увеличивается, а значит, требуется относительно меньше топлива для данной мощности.
Но любой двигатель в реальной эксплуатации, почти всегда работает с прикрытой заслонкой, значит, бензиновый двигатель работает с пониженным КПД и повышенным расходом топлива.
Бензиновый двигатель наиболее экономичен на максимальной нагрузке, когда педаль газа полностью нажата, но, такой режим бывает редко, поэтому, в основном, он работает при отпущенной педали с прикрытой заслонкой, то есть, в зоне худшей экономичности.
Нельзя путать экономичность и расход топлива. Экономичность определяет расход топлива.
Чем выше экономичность, тем ниже эксплуатационный расход топлива.
При нажатии на газ расход топлива обязательно растет, экономичность бензинового двигателя улучшается, а дизельного двигателя ухудшается.
По мере отпускания газа, расход топлива снижается, но, у дизельного двигателя снижается сильно, а у бензинового двигателя не так сильно.
Это понятно на цифрах
Например, при полностью нажатом газе бензиновый двигатель развивает полную мощность и тратит 20 литров на 100км.
Дизель, при полностью нажатом газе, развивает полную мощность и тратит 20 литров на 100 км.
Если нажимать газ до половины, то получится у бензинового двигателя расход 12 литров на 100 км, а у дизеля 8 л на 100 км.
Один и тот же автомобиль, например, Газель может быть с дизельным двигателем 100 л.с и с бензиновым двигателем 100 л.с.
При средней скорости расход бензинового двигателя будет 12 л. на 100 км. пробега, дизельного двигателя 8л. на 100 км. пробега.
При максимальной скорости расход будет примерно одинаков. При нажатии на педаль экономичность бензинового двигателя улучшается, а дизельного двигателя ухудшается.
Остальные статьи на тему "Дизель"
|