Сравнительные характеристики дизельного и бензинового двигателей
Если сравнить два описываемых нами, одинаковых
по объему силовых агрегата, то тот, который работает на бензине, обладает
большим количеством «лошадок». Другой параметр — крутящий момент
обладает повышенным ресурсом у дизеля.
По этим причинам, если вам необходимо ускорение, а не грузоподъемность, благоразумнее остановиться на машине с силовым агрегатом, работающем на бензине. Если же вам важнее грузоподъемность, а не ускорение — берите транспортное средство, оснащенное дизельным силовым агрегатом.
Дизельные и бензиновые автомобили
%rtb-4%
Расход топлива
1 литр дизельного горючего содержит в себе
больший объем энергии, в отличие от 1 литра бензина. Дизель имеет больший КПД
(коэффициент полезного действия) в рамках сжигания 1 литра горючего. Дизель
выгоднее, рентабельней, но он более шумный, чем бензиновый.
Как включается зимой
Дизельный мотор очень трудно заставить
работать при температуре ниже минус тридцать градусов по Цельсию. А такая
температура преобладает во многих городах и регионах РФ. Дизельные моторы
действительно трудно завести в таких условиях. Чего не скажешь об их модификациях.
Новейшие дизельные двигатели обладают следующими атрибутами, помогающими
включить агрегат лютыми зимами элементарно:
- сильный стартер;
- свечи;
- нагревательные элементы.
Полностью замерзший автомобиль
Последние поддерживают нужный температурный режим в моторном отсеке. При запуске агрегатов, функционирующих на бензине, в мороз нет особых проблем. Если это не мороз ниже минус сорока градусов по Цельсию.
Стоимость текущего ремонта и обслуживания
Отвечая на риторический вопрос, какой двигатель лучше бензиновый или дизельный, уделим особое внимание их обслуживанию. Существует быстрое и длительное обслуживание обоих типов двигателей
Быстрое обслуживание дизельного мотора будет стоить больше, чем аналогичный параметр бензинового двигателя.
Дизельный двигатель дороже в обслуживании, так как в этом типе мотора находится больший объем масла. Большое количество масла провоцирует более частую замену фильтров, а также прокладок.
Ремонт дизельного двигателя автомобиля
%rtb-4%
В рамках долгого или длительного обслуживания (долгого ремонта) дизельный мотор обойдется несколько дешевле бензинового. Причина — отличная износостойкость дизельного двигателя по сравнению с бензиновым. Капитальный ремонт дизелю нужен гораздо позже, чем бензиновому мотору.
Стоимость горючего
На дизель и бензин разница в цене была существенной лишь несколько лет назад. Сегодня эти цифры сравнялись. Если раньше при выборе мотора с точки зрения цены на горючее выбор был очевиден — хотите сэкономить на топливе, используйте дизельный мотор, то сегодня и бензин и дизельное горючее практически одинаковы в цене. Поэтому параметр экономичности горючего уже не принципиален.
Занимательные цифры
Чтобы наглядно показать, во что обходится содержание новых бензиновых и дизельных автомобилей, мы приведем некоторые цифры.
В качестве примера возьмем две популярные модели, которые в нашей стране продаются с обоими видами двигателя: Renault Duster в комплектации Expression и Citroen Grand C4 Picasso в комплектации Tendance.
Renault Duster
Стоимость нового дизельного автомобиля составляет 679 тыс. руб., бензинового – 614 тыс. руб. (Цены взяты по состоянию на лето 2017 года).
По паспорту авто потребляет 5,9 и 5 литра солярки либо 11 и 7 литров бензина на каждые 100 км в режимах «город» и «трасса». Если учитывать, что за год авто будет проходить 20000 километров в усредненном режиме, то на топливо будет потрачено 43,237 тыс. руб. (ДТ) или 73,512 тыс. руб. (АИ-95).
При этом дизельная модель должна будет пройти ТО дважды за год, а бензиновой достаточно одного раза. Следовательно, будет потрачено соответственно 18,4 тыс. руб. и 8,3 тыс. руб. Итоги – в таблице.
| Показатели в тыс. руб. | Дизель | Бензин | Разница |
| Стоимость автомобиля | 679 | 614 | 65 |
| Стоимость годового запаса топлива | 43,237 | 73,512 | -30,275 |
| Стоимость ТО | 18,4 | 8,3 | 10,1 |
| Итого | 740,637 | 695,812 | 44,825 |
Как видно, годовое содержание нового «Дастера» с дизельным двигателем обходится почти на 45 тыс. руб. дороже.
Citroen Grand C4 Picasso
Аналогично посчитаем для минивэна Citroen Grand C4 Picasso:
| Показатели в тыс. руб. | Дизель | Бензин | Разница |
| Стоимость автомобиля | 1104,9 | 994,9 | 110 |
| Стоимость годового запаса топлива | 33,8557 | 55,5424 | -21,6867 |
| Стоимость ТО | 18,56 | 7,67 | 10,89 |
| Итого | 1157,3157 | 1058,1124 | 99,2033 |
Итоговая разница составила более 99 тыс. руб.
KIA Sportage
Компактный кроссовер южнокорейского производителя продается в нескольких конфигурациях. Мощность автомобиля на легком горючем составляет 150-185 л.с., на ДТ — 185 л.с.
| Параметр сравнения | Д. | Б. |
| Объем мотора | 2 | 2-2,4 |
| Максимальная скоростьСкорость разгона до 100 км/ч, секунды | 201 км/ч 9,5 | 180 км/ч 11,8 |
| Момент (Н*м) | 400 | 192 |
| Паспортный расход горючего, л | 6,3 | 8,3 |
| Стоимость, руб. | 1,8-1,9 млн | 1,7-1,8 млн |
| Расходы на ТО на 100 тыс. км, руб. | От 60 тыс. | От 50 тыс. |
Выгода от владения KIA Sportage на ДТ с учетом техобслуживания и заправки составляет около 85 тыс. руб.
Hyundai Tucson
Корейский кроссовер Хендай Туссон выпускается с 2 типами движка. В версии на ДТ его мощность составляет 185 л.с., а на бензине — 177 л.с.
| Параметр сравнения | Д. | Б. |
| Объем мотора, л | 2 | 1,6 |
| Максимальная скоростьВремя разгона до 100 км/ч, секунды | 201 км/ч 9,5 | 201 км/ч 9,1 |
| Крутящий момент, Н*м | 400 | 265 |
| Траты горючего, л | 6,5 | 7,7 |
| Стоимость, руб. | 1,7-1,8 млн | От 1,65 млн |
| Расходы на техобслуживание на 100 тыс. км, руб. | От 117 тыс. | От 106 тыс. |
Экономия на 100 тыс. км составит не более 48-50 тыс. руб.
Nissan Qashqai
Популярный кроссовер японского производства оснащается турбодизелем на 130 л.с. или одним из 2 легкотопливных моторов — на 1,2 л и 115 л.с. либо на 2 л и 144 л.с.
| Параметр сравнения | Д. | Б. |
| Объем мотора, л | 1,6 | 1,2 и 2 |
| Скорость разгона до 100 км/ч, секунды | 11,1 | 10,1 |
| Крутящий момент, Н*м | 320 | 200 |
| Траты горючего, л | 4,9 | 6,9 |
| Стоимость, руб. | От 1,43 млн | От 1,4 млн |
| Расходы на ТО на 100 тыс. км, руб. | От 53 тыс. | От 57 тыс. |
Низкий расход горючего позволит сохранить до 90 тыс. руб. за 100 тыс. км пути. Это компенсирует более высокую стоимость покупки и техобслуживания.
Nissan X-Trail
Второй японский кроссовер выпускается с турбодизелем на 130 л.с. или легкотопливными моторами на 141 л.с. и 171 л.с.
| Параметр сравнения | Д. | Б. |
| Объем мотора, л | 1,6 | 2 |
| Максимальная скоростьСкорость разгона до 100 км/ч, секунды | 186 км/ч 11 | 180 км/ч 12 |
| Момент, Н*м | 320 | 200 |
| Паспортный расход горючего, л | 5,3 | 7,5 |
| Стоимость, руб. | От 1,67 млн | От 1,7 млн |
| Расходы на ТО на 100 тыс. км, руб. | От 55 тыс. | От 50-53 тыс. |
Выгода от владения автомобилем на ДТ составляет более 100 руб. на каждый километр дороги.
Volkswagen Caddy
Минивэн-«каблучок» оснащается 2-литровым дизельным движком на 110 л.с. или одним из бензиновых моторов объемом 1,2 л и мощностью 105 и 86 л.с.
| Параметр сравнения | Д. | Б. |
| Объем, л | 2 | 1,2 |
| Затраты горючего, л | 4,7-6,9 | 6-8,1 |
| Время разгона до 100 км/ч, секунды | 10-16,4 (в зависимости от привода) | 10,3-12,5 |
| Момент, Н*м | 250-320 | 155-220 |
| Стоимость, руб. | 900 тыс. | 852 тыс. |
| Расходы на техническое обслуживание на 100 тыс. км, руб. | От 45 тыс. | От 37 тыс. |
Таким образом, дизель является более выгодным типом топлива. Однако при ремонте и обслуживании авто при длительном пробеге финансовое преимущество может быть компенсировано единовременно.
Двигатель Карно
Максимальное КПД теплового двигателя отмечается у прибора Карно. Это обусловлено тем, что в указанной системе он зависит только лишь от абсолютной температуры нагревателя (Тн) и охладителя (Тх). КПД теплового двигателя, работающего по определяется по следующей формуле:
(Тн — Тх)/ Тн = — Тх — Тн.
Законы термодинамики позволили высчитать максимальный КПД, который возможен. Впервые этот показатель вычислил французский ученый и инженер Сади Карно. Он придумал тепловую машину, которая функционировала на идеальном газу. Она работает по циклу из 2 изотерм и 2 адиабат. Принцип ее работы довольно прост: к сосуду с газом подводят контакт нагревателя, вследствие чего рабочее тело расширяется изотермически. При этом оно функционирует и получает определенное количество теплоты. После сосуд теплоизолируют. Несмотря на это, газ продолжает расширяться, но уже адиабатно (без теплообмена с окружающей средой). В это время его температура снижается до показателей холодильника. В этот момент газ контактирует с холодильником, вследствие чего отдает ему определенное количество теплоты при изометрическом сжатии. Потом сосуд снова теплоизолируют. При этом газ адиабатно сжимается до первоначального объема и состояния.
Повышение эффективности электродвигателей
Электрические двигатели обладают некоторыми недостатками, которые плохо влияют на эффективность работы. Это слабый пусковой момент, высокий пусковой ток и несогласованность механического момента вала с механической нагрузкой. Это приводит к тому, что КПД устройства снижается.
Для повышения эффективности стараются обеспечить нагрузку двигателя до 75% и выше и увеличивать коэффициенты мощности. Также есть специальные приборы для регулирования частоты подаваемого тока и напряжения, что тоже приводит к повышению эффективности и росту КПД.
Одним из самых популярных приборов для увеличения КПД электродвигателя является устройство плавного пуска, которое ограничивает скорость роста пускового тока. Также уместно использовать и изменения скорости вращения мотора путем изменения частоты напряжения. Это приводит к снижению расхода электроэнергии и обеспечивает плавный высокую точность регулировки. Также увеличивается пусковой момент, а при переменной нагрузке стабилизируется скорость вращения. В результате эффективность электродвигателя повышается.
Какой двигатель выбрать
Чтобы окончательно определить, какой двигатель – дизельный или бензиновый – лучше, нужно подвести итоги. Каждый вид оптимизирован для различных типов вождения, выберите тот, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям!
Дизельные автомобили стоят дороже, чем раньше, из-за изменения налогового законодательства. Экономия топлива для дизеля не спасёт вас! Из-за обновлённого налогового законодательства вам придётся ездить на дизельном автомобиле в течение 7-11 лет, прежде чем он станет экономически выгодным приобретением. Поэтому решать, что лучше с экономической точки зрения, придётся каждому отдельно.
Дизельный автомобильный двигатель
Если вы ограничиваетесь непродолжительными поездками по городу, дизельные автомобили могут не подойти вам из-за высокого риска дорогостоящего ремонта. Оба двигателя имеют пагубные последствия для здоровья человека и окружающей среды, выбрасывая в атмосферу CO2 и NOx. Если вы ищете чистый автомобиль, используйте гибридные или электрические двигатели.
Современные дизельные двигатели сделали огромные шаги, чтобы стать более экономичными и экологичными. Тем не менее налоговое законодательство делает их менее желательным финансовым вариантом, чем раньше.
Правильная эксплуатация
Неправильная эксплуатация может погубить даже самый надежный мотор.
Продлить ресурс дизельного двигателя, и получать удовольствие от владения автомобилем вам поможет выполнение несложных правил:
- дизельные двигатели с турбонаддувом очень требовательны к качеству масла и топлива. Заливайте только то масло, которое соответствует требованиям, установленным для вашего ДВС. Заправляйтесь только на проверенных АЗС;
- проводите ТО топливной аппаратуры и системы предпускового подогрева в соответствии с заявленными производителем нормами. В этом случае у вас не возникнет проблем с запуском дизельного двигателя в холодное время года. Эксплуатация агрегата с неправильно работающей форсункой впоследствии может привести к дорогостоящему ремонту ДВС;
- после активных поездок турбина нуждается в охлаждении. Не глушите мотор сразу же. Дайте ему поработать некоторое время на холостых оборотах;
- избегайте запуска «с толкача». Такой способ оживления мотора может причинить большой вред кривошипно-шатунному механизму вашего ДВС.
Современные инновационные технологии и прогрессивный маркетинг позволяют людям выбирать из автомобилей, которые они могут себе позволить. Нам всё меньше приходится идти на компромисс и жертвовать отдельными параметрами. Особенно эта тенденция заметна в процессе эволюции дизельных автомобилей.
https://youtube.com/watch?v=iNPYfAR4b7k
Преимущества и недостатки бензиновых и дизельных моторов
По показателям экономичности первенство дизеля неоспоримо, поэтому львиная доля среднетоннажных грузовиков и мощных тягачей для автопоездов комплектуется дизельными моторами.Легкие грузовики с бензиновым мотором мощностью в 100 – 150 лошадиных сил находят применение на внутригородских и внутриобластных маршрутах. При наличии небольших габаритов и грузоподъемности такой грузовик не нуждается в большом крутящем моменте для того, чтобы тронуться с места с грузом. Важными моментами становятся облегченный запуск двигателя в морозы и маневренность машины. Не нужен длительный прогрев двигателя, что влияет на скорость доставки при многочисленных разгрузках товара.Теоретически оба двигателя внутреннего сгорания построены на едином принципе и используют одинаковые рабочие циклы:
- впрыск топлива (прямой или распределенный);
- сжатие (топливо-воздушной смеси или воздуха);
- воспламенение горючего и отработка поршней;
- удаление отработанных газов.
Для дизеля не нужно пропорционально вводить в цилиндры воздушно-топливную смесь, при этом необходима высокая степень сжатия воздуха для самостоятельного воспламенения топлива (без свечей зажигания).Высокое давление в цилиндрах потребовало увеличения механической прочности всех деталей мотора (блока цилиндров, поршней, клапанов), поэтому дизель гораздо тяжелее бензинового двигателя и не может работать на высоких оборотах. Традиционно считается, что дизели сложнее в производстве и ремонте. Действительно, прецизионной точности сборки требуют дизельные форсунки и топливный насос высокого давления, нагнетающий в мотор солярку с давлением до 20 атмосфер. Чтобы набрать соизмеримые с дизельными двигателями мощность и крутящий момент, конструкторам бензиновых моторов приходится применять множество новых технологий. К ним относятся дорогие легкие сплавы для цилиндров, электронные регулировки фаз газораспределения.В результате более легкий бензиновый мотор стоит гораздо дороже дизеля. Для ремонта сложной конструкции нужна высокая квалификация автомехаников и дорогие запчасти.
Основными эксплуатационными преимуществами дизеля становятся:
- Экономичность. Стандартное дизельное топливо (солярка) в Украине стоит на 5-8% дешевле бензина (А92-95). Учитывая, что расход топлива у дизелей на 10 – 20% меньше, чем у бензиновых моторов, это важнейший показатель. При длинных рейсах в 1000 – 2000 км экономия получается внушительной. Улучшение экономических показателей снижает себестоимость грузоперевозок, увеличивает рентабельность грузовика. Владелец грузовика, который при выборе цен ориентируется на рекомендуемые транспортно-информационным сервисом Transportica расценки, имеет большие шансы получить выгодные заказы, может снижать цену при переговорах с заказчиком.
- Безопасность дизельного топлива. Солярка не относится к легковоспламеняемым видам горючего, поэтому не бывает самовозгорания топливных газов. Выхлоп дизтоплива менее токсичен, содержит низкое количество углекислого газа.
- Большой крутящий момент. Этот показатель важен, чтобы груженный грузовик легко трогался с места и набирал оптимальную скорость без максимального расхода горючего. Хорошие показатели крутящего момента позволяют водителю вовремя подавать тяжелый грузовик под погрузку и разгрузку.
- Огромный ресурс силовой установки. Стандартный ресурс дизеля до капитального ремонта превышает 500 000 км. На импортные грузовики нередко устанавливаются дизели с гарантированным ресурсом в 1 млн. км.
Такие недостатки дизеля, как шумность, недостаточная динамика, украинские дальнобойщики не считают критичными. Действительно важными недостатками нужно признать сложность и высокую стоимость ремонта топливной системы (особенно – ТНВД). В приличную стоимость выльется и замена изношенных форсунок. К таким недостаткам дизельного мотора, как затрудненный запуск на морозе и необходимость длительного прогрева двигателя зимой, опытные водители давно привыкли.Такое достоинство бензинового мотора, как динамика (быстрый разгон, достижение максимальных скоростей) дальнобойщики не считают важным преимуществом. Гораздо важнее более длинные межсервисные циклы между плановыми техническими обслуживаниями, низкие цены ремонта и запасных частей для работ с двигателем.
Расчет коэффициента увлажнения
испарилось с поверхности земли, за тот же период времени.
Указанное количество осадков, которое также выражается в миллиметрах, зависит от , температуры в данном регионе в конкретный период времени и других факторов. Поэтому несмотря на кажущуюся простоту приведенной формулы, расчет коэффициента увлажнения требует проведения большого количества предварительных измерений при помощи точных приборов и может быть осуществлен только силами достаточно крупного коллектива метеорологов.
В свою очередь, значение коэффициента увлажнения на конкретной территории, учитывающее все эти показатели, как правило, позволяет с высокой степенью достоверности определить, какой тип растительности является преобладающим в этом регионе. Так, если коэффициент увлажнения превышает 1, это говорит о высоком уровне влажности на данной территории, что влечет за собой преобладание таких типов растительности как тайга, тундра или лесотундра.
Достаточный уровень влажности соответствует коэффициенту увлажнения, равному 1, и, как правило, характеризуется преобладанием смешанных или . Коэффициент увлажнения в пределах от 0,6 до 1 характерен для лесостепных массивов, от 0,3 до 0,6 — для степей, от 0,1 до 0,3 — для полупустынных территорий, а от 0 до 0,1 — для пустынь.
Увлажнение, коэффициенты увлажнения
Мощность и КПД дизеля
Мощность дизеля можно определить по индикаторной диаграмме.
Предполагая, что рабочие циклы в многоцилиндровых двигателях протекают примерно одинаково и только смещены на угол (фазу) сдвига кривошипов коленчатого вала, можно считать, что мощность, развиваемая в отдельных цилиндрах, тоже одинакова, а мощность дизеля в целом равна сумме мощностей всех цилиндров.
Выражение для подсчета индикаторной мощности двигателя можно получить, вычислив работу Ь, выполненную газами в одном цилиндре за полный цикл:
I = Р/срДУ,
Где Р1ср — среднее индикаторное давление, Н/м2 или Па; — площадь поршня, м2; £ — ход поршня, м. Площадь поршня определяется по формуле
кИ2
где Б — диаметр поршня, м.
Среднее индикаторное давление получают в результате замены площади индикаторной диаграммы равновеликим прямоугольником, у которого ордината называется среднеиндикаторным давлением.
Тогда работа, выполненная во всех цилиндрах дизеля за 1 мин:
т о с •2
£ = 4р — Ли-.
где п — частота вращения коленчатого вала, об/мин; / — число цилиндров дизеля; т — тактность дизеля (т = 2 — для двухтактного и т = 4 — для четырехтактного двигателя).
Индикаторная мощность дизеля определяется по формуле
где 103 — коэффициент для перевода мощности в киловатты.
Для получения индикаторной диаграммы применяют специальные приборы — индикаторы. В тихоходных ДВС (до 700 об/мин) используют механические индикаторы, а в быстроходных — электрические.
В зависимости от конструкции ДВС и его форсировки среднее индикаторное давление Р;, МПа, может меняться в широких пределах:
Двухтактные двигатели
10Д100………………………………………………………………………… 1,140
11Д45………………………………………………………………………….. 1,100
14Д40………………………………………………………………………….. 1,120
Четырехтактные двигатели
ПД1М…………………………………………………………………………. 1,070
1Д49 …………………………………………………………………………… 2,095
1А-5Д49 ……………………………………………………………………… 1,385
Индикаторная мощность, полученная за счет работы газов в цилиндре двигателя, при передаче на коленчатый вал расходуется на трение поршней, подшипников шатунно-поршневой группы, на привод газораспределительного механизма, топливные насосы высокого давления, водяные, масляные и топливные насосы и другие механизмы, без которых невозможна работа дизеля. Эти затраты работы называются механическими потерями Ьи, и соответствующая им мощность называется мощностью механических потерь Ыы. Аналогично индикаторной работе
где Ри — среднее давление механических потерь.
Среднее эффективное давление Ре представляет собой условное постоянное давление, которое, действуя на поршень в течение одного хода, совершает работу, равную эффективной работе за цикл или это эффективная работа Ье за цикл, отнесенная к рабочему объему цилиндра:
Эффективная мощность подсчитывается так же, как и индикаторная, но вместо среднего индикаторного давления Р, в формулу подставляется среднее эффективное давление Ре.
Отношение эффективной мощности к индикаторной называется механическим КПД:
Для современных дизелей т|м = 0,8 …0,88.
Отношение эффективной работы к количеству теплоты, подведенной с топливом, называется эффективным КПД-дизеля и обозначается ту
где qe — удельный эффективный расход топлива, г/(кВтч); QH — низшая теплота сгорания дизельного топлива, кДж/кг.
При оптимальной нагрузке дизеля г\е = 0,39…0,43.
Эффективный, индикаторный и механический КПД связаны между собой соотношением
Г\е = Л.Лм-
Эффективность работы ДВС часто оценивают вместо КПД двигателя удельным расходом топлива qe, т.е. расходом топлива на единицу его полезной (эффективной) работы, выраженным в г/(кВт-ч) или г/(л.с.ч). Удельный расход топлива определяется экспериментально при испытаниях двигателя, где измеряется расход топлива G дизелем за единицу времени работы, кг/ч, с постоянной мощностью Ne, кВт или л. с. Тогда qe = G/Ne. Современные тепловозные дизели имеют qe на уровне 200…220 г/(кВтч), или 150… 180 г/(л.с.-ч).
⇐Предыдущая Оглавление Следующая⇒
Постоянные магниты как источники энергии для двигателей
Второй интересный источник — постоянный магнит, который ниоткуда не получает энергию, а магнитное поле не расходуется даже при совершении работы. Например, если магнит что-либо притянет к себе, то он выполнит работу, а его магнитное поле слабее не станет. Это свойство уже не раз пытались использовать для создания так называемого вечного двигателя, но пока что ничего более-менее нормального из этого не получилось. Любой механизм износится рано или поздно, но сам источник, которым является постоянный магнит, практически вечен.
Впрочем, есть специалисты, которые утверждают, что со временем постоянные магниты теряют свои силы в результате старения. Это неправда, но даже если бы и было правдой, то вернуть его к жизни можно было бы всего лишь одним электромагнитным импульсом. Двигатель, который бы требовал перезарядку раз в 10-20 лет, хоть и не может претендовать на роль вечного, но очень близко к этому подходит.
Уже было много попыток создать вечный двигатель на базе постоянных магнитов. Пока что не было удачных решений, к сожалению. Но учитывая тот факт, что спрос на такие двигатели есть (его просто не может не быть), вполне возможно, что в скором будущем мы увидим что-то, что очень близко подойдет к модели вечного мотора, который будет работать на возобновляемой энергии.
Действительный цикл
Действительный цикл также может быть представлен в виде p-V-диаграммы (индикаторная диаграмма, рис. 2 «Действительный цикл работы дизеля с наддувом воздуха«).
Рис. 2. : АО — выпускной клапан открыт. AS выпускной клапан закрыт. ВВ — начало сгорания. ЕО — впускной клапан открыт. ES — впускной клапан закрыт. PU — давление окружающей среды. PL — давление наддува воздуха. PZ — максимальное давление в цилиндре. Vc — объем камеры сжатия. Vh— рабочий объем. WM — полезная работа WG — работа газообмена (при наддуве воздуха).
Индикаторная работа — это площадь внутри верхней кривой (WM). К ней у двигателей с наддувом необходимо добавить площадь газообмена (WG), гак как сжатый нагнетателем воздух давит на поршень в направлении его НМТ. Часто находит применение и отображение давления по углу поворота коленчатого вала (рис. 3 «Протекание кривой давления в цилиндре дизеля с наддувом воздуха»).
Рис. 3. : АО — выпускной клапан открыт. AS — выпускной клапан закрыт. ВВ начало сгорания. ЕО — впускной клапан открыт. ES — впускной клапан закрыт. PU — давление окружающей среды. PZ — максимальное давление в цилиндре.
Цикл Зайлигера
Рис.1. : 1- 2 — изоэнтропическое сжатие. 2- 3 — изохорический подвод тепла. 3- 3′ — изобарический подвод тепла 3 -4 — изоэнтропическое расширение. 4- 1 — изохорический теплоотвод. qA — тепло, уходящее при газообмене. qBp — теплота сгорания при постоянном давлении. qBV — теплота сгорания при постоянном объеме. W — теоретическая работа
Цикл Зайлигера (рис. 1 «Термодинамический цикл Зайлигера для дизеля») описывает идеальный термодинамический цикл и тем самым определяет теоретически достижимую работу дизеля. Целью совершенствования двигателя является максимальное приближение реальною процесса к циклу Зайлигера. В этом идеальном цикле используются следующие допущения:
- Идеальный газ;
- Постоянная теплоемкость;
- Мгновенный подвод и отвод теплоты;
- Отсутствие потерь на газообмен.
Площадь в р-V — диаграмме соответствует теоретической работе W, которая производится в рабочем цикле. В частности, протекают следующие процессы:
Изоэнтропическое сжатие (1-2)
При изоэнтропическом сжатии (сжатие при постоянной энтропии, т. е. без теплообмена) давление в цилиндре возрастает, в то время как объем уменьшается.
Изохорический подвод теплоты (2-3)
Смесь начинает гореть. При этом происходит подвод теплоты (qBV) при постоянном объеме (изохора). Давление возрастает.
Изобарический подвод теплоты (3-3′)
Дальнейший подвод теплоты (qBp) происходит, когда поршень уже движется вниз (объем увеличивается), давление при этом остается постоянным (изобара).
Пример HTML-страницы
Изоэнтропическое расширение (3′-4)
Пример HTML-страницы
Пример HTML-страницы
Поршень идет дальше к нижней мертвой точке. Теплообмена нет. Объем увеличивается.
Изохорический отвод теплоты (4-1)
При газообмене остальное тепло выводится qA. Это происходит при постоянном объеме (бесконечно быстро и полно). Вместе с тем снова наступает исходное состояние и начинается новый рабочий цикл.
Ключевые отличия дизельного и бензинового двигателей сравнение
Дизельные, как и их близкие родственники, бензиновые двигатели, имеют схожий принцип работы и являются двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Это означает, что топливо смешивается с воздухом, когда оно поступает в двигатель, и эта смесь сжимается внутри цилиндров мотора. В какой-то момент топливо воспламеняется (сгорает), приводя поршень в действие и поворачивая коленчатый вал, который соединён с трансмиссией транспортного средства, и в конечном итоге поворачивает колёса. Затем поршень в цилиндре движется вверх, выталкивая сгоревшие газы из двигателя и из выхлопной трубы в качестве выхлопа. Этот цикл повторяется несколько раз в секунду.
Чем больше цилиндров имеет двигатель, тем более плавно он работает и тем больше мощность, которую он может производить, поскольку циклы сгорания происходят очень близко друг к другу. Однако, чем больше цилиндров у двигателя, тем сложнее и механически неэффективнее становится двигатель. Конфигурация цилиндров также влияет на производительность, вибрацию и другие факторы. Эта разница касается обоих вариантов.
Основное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в том, как топливо воспламеняется внутри механизма. В бензиновом двигателе воздух и топливо сжимаются, и в критический момент цикла свеча зажигания воспламеняет смесь. Но в дизеле нет свечей зажигания. Когда дизтопливо и воздух достаточно сжаты, экстремальное сжатие генерирует нужное количество тепла, чтобы смесь самовозгоралась. Это называется «воспламенением от сжатия» и является основой работы мотора. Когда бензиновый двигатель имеет воспламенение от сжатия, мы часто называем это «детонацией», и это может испортить двигатель. Но они созданы для того, чтобы воспользоваться этим эффектом.
Поскольку дизельные моторы используют воспламенение от сжатия, которое может быстро разрушить бензиновый мотор, они очень крепкие. И они, как правило, надёжны и не требуют особого ухода. Раньше это переводилось в тонну веса, но с современными методами производства штраф за вес был значительно уменьшен, и масса устройства теперь в целом соответствует бензиновым моделям.
Кроме того, дизельный двигатель проще, чем бензиновый, поскольку в нём нет свечей зажигания и необходимой для них электрической системы. Теперь автомобили и внедорожники могут работать на дизеле и иметь характеристики, более схожие с бензиновым двигателем, но с увеличенным пробегом и надёжностью дизеля. В целом, дизель будет превосходить бензиновый по количеству километров или часов, которые он может проработать, прежде чем понадобится капитальный ремонт, поэтому счета на ремонт меньше и, как правило, реже для дизельного двигателя.
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.
КПД дизельного двигателя заметная эффективность
Дизель является одной из разновидностей двигателей внутреннего сгорания, в котором воспламенение рабочей смеси производится в результате сжатия. Поэтому давление воздуха в цилиндре намного выше, чем у бензинового двигателя. Сравнивая КПД дизельного двигателя с КПД других конструкций, можно отметить его наиболее высокую эффективность.
Следует обратить внимание на сравнительно небольшой расход дизельного топлива и низкое содержание вредных веществ в отработанных газах.
Таким образом, значение коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания полностью зависит от его типа и конструкции. Во многих автомобилях низкий КПД перекрывается различными усовершенствованиями, позволяющими улучшить общие технические характеристики. Коэффицие́нт поле́зного де́йствия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии
Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии , полученному системой; обозначается обычно η («эта»). η = Wпол/Wcyм. КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах. Математически определение КПД может быть записано в виде:
Коэффицие́нт поле́зного де́йствия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии , полученному системой; обозначается обычно η («эта») . η = Wпол/Wcyм. КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах . Математически определение КПД может быть записано в виде:
X 100 %,
где А — полезная работа, а Q — затраченная энергия.
В силу закона сохранения энергии КПД всегда меньше единицы или равен ей, то есть невозможно получить полезной работы больше, чем затрачено энергии.
КПД теплово́го дви́гателя — отношение совершённой полезной работы двигателя , к энергии, полученной от нагревателя. КПД теплового двигателя может быть вычислен по следующей формуле
где — количество теплоты , полученное от нагревателя, — количество теплоты, отданное холодильнику. Наибольшим КПД среди циклических машин, оперирующих при заданных температурах горячего источника T 1 и холодного T 2 , обладают тепловые двигатели, работающие по циклу Карно ; этот предельный КПД равен
Не все показатели, характеризующие эффективность энергетических процессов, соответствуют вышеприведённому описанию. Даже если они традиционно или ошибочно называются «коэффициент полезного действия», они могут иметь другие свойства, в частности, превышать 100 %.
КПД котлов
Основная статья: Тепловой баланс котла
КПД котлов на органическом топливе традиционно рассчитывается по низшей теплоте сгорания ; при этом предполагается, что влага продуктов сгорания покидает котёл в виде перегретого пара . В конденсационных котлах эта влага конденсируется, теплота конденсации полезно используется. При расчёте КПД по низшей теплоте сгорания он в итоге может получиться больше единицы. В данном случае корректнее было бы считать его по высшей теплоте сгорания , учитывающей теплоту конденсации пара; однако при этом показатели такого котла трудно сравнивать с данными о других установках.
Тепловые насосы и холодильные машины
Достоинством тепловых насосов как нагревательной техники является возможность иногда получать больше теплоты, чем расходуется энергии на их работу; аналогичным образом холодильная машина может отвести от охлаждаемого конца больше теплоты, чем затрачивается на организацию процесса.
Эффективность таких тепловых машин характеризуют холодильный коэффициент (для холодильных машин) или коэффициент трансформации (для тепловых насосов)
где — тепло, отбираемое от холодного конца (в холодильных машинах) или передаваемое к горячему (в тепловых насосах); — затрачиваемая на этот процесс работа (или электроэнергия). Наилучшими показателями производительности для таких машин обладает обратный цикл Карно: в нём холодильный коэффициент
где , — температуры горячего и холодного концов, . Данная величина, очевидно, может быть сколь угодно велика; хотя практически к ней трудно приблизиться, холодильный коэффициент всё же может превосходить единицу. Это не противоречит первому началу термодинамики , поскольку, кроме принимаемой в расчёт энергии A (напр. электрической), в тепло Q идёт и энергия, отбираемая от холодного источника.
