Какой двигатель лучше дизельный или бензиновый: Бензин или дизель — какой мотор лучше? — журнал За рулем

Какой двигатель лучше : дизельный или бензиновый

В среде автолюбителей существует вечный вопрос: «какой двигатель лучше: дизельный или бензиновый?».

Почему он вечный, потому что ни один з них не является лучшим, так как принцип воспламенения топливной смеси различен – каждый обладает рядом существенных преимуществ и недостатков.

Содержание:

1. Принцип работы бензинового двигателя
2. Эксплуатация дизельного и бензинового двигателей
3. Вопросы и проблемы, возникающие при обслуживании дизельного и бензинового двигателей
4. Плюсы и минусы дизельного и бензинового двигателей

Принцип работы бензинового двигателя

Главное отличие бензинового двигателя – процесс образования топливовоздушной смеси, которая образуется за пределами цилиндров (если не установлена система непосредственного впрыска топлива).

После того, как смесь образована, она попадает внутрь цилиндра, где происходит сжатие топливовоздушной смеси до состояния нагрева в 500-600 градусов Цельсия.

После сжатия, приходит черед свечи накаливания, которые дают искру и воспламеняют смесь.

Как видно из вышеописанного – принцип довольно прост. Не зря такой двигатель называется «двигатель внутреннего сгорания».

Работа двигателя внутреннего сгорания наглядно показана в данном ролике:

Ниже в статье подробно описаны преимущества и недостатки каждого из типов двигателей.

В Центральной полосе России чаще используются бензиновые двигатели.

Причина этого – глубоко засевший стереотип «тракторного дизеля Советских времен», но при этом лишь немногие знают, что легковые автомобили времен СССР, оснащенные бензиновыми моторами получили весьма широкое распространение за рубежом и в 70-90-е годы ХХ века постоянно поставлялись на экспорт.

При всем этом в Европе около 50 % автомобилей оборудованы дизельными двигателями, а в Австрии все 60 %.

Эксплуатация дизельного и бензинового двигателей

Долговечность дизельного и бензинового двигателей

Принято считать, что бензиновые двигатели уступают дизельным в плане надежности и долговечности. Здесь вопрос упирается в топливо и его качество.

Действительно, при прочих равных и приемлемом качестве топлива бензиновый двигатель несколько уступает в надежности.

Дело все в конструкции, детали которой в бензиновом двигателе выполнены жестче, и, соответственно, не допускают образования малейших люфтов между соприкасающимися поверхностями.

В этом вопросе преимущество опять же находится у дизеля – как известно, дизельное топливо, помимо своей непосредственной функции, выступает еще и в роли смазки.

Также, следует отдать должное бензиновому двигателю в вопросе привередливости – он лучше переживает эксплуатацию на низкокачественном топливе, что особенно актуально для России.

Морозостойкость дизельного и бензинового двигателей

В северных районах вопрос: «Что лучше дизель или бензиновый двигатель?» чаще всего подразумевает под собой морозостойкость и способность к быстрому запуску при температуре минус 20-25.

На данный момент морозостойкость как дизеля, так и бензина примерно равны. Обусловлено это наличием сортов топлива и смазочных материалов, предназначенных для эксплуатации в различных климатических условиях (вплоть до -60 градусов), при этом цены на данные виды топлива не являются «космическими».

Если же в наличии зимних сортов топлива не имеется, то в таком случае эксплуатация бензинового двигателя является предпочтительной – он лучше переносит низкие температуры.

Что касается заводки при отрицательных температурах, здесь в выигрыше бензиновый двигатель, который способен без особых проблем запуститься даже при большом минусе.

Впрочем, современный рынок автомобилей богат автомобилями, оснащенными современными подогревателями, способными за считанные минуты «воскресить» любой двигатель при любой температуре.

Плюс к тому же, заправочные станции изобилуют сортами зимнего дизельного топлива, которое не замерзает даже при минус 50.

Работа подогревателя наглядно показана в данном ролике:

Гидрофобность дизельного и бензинового двигателей

Особенно актуален данный показатель для «глухих» районов. Как известно, практически вся военная техника оснащена дизельными двигателями. И не зря. Вся работа дизеля основана на механике и не требует использования электрических цепей.

Электричество нужно лишь для работы контрольно-измерительных приборов и самого запуска. Именно поэтому дизельный двигатель совершенно не боится воды.

Что касается бензиновых двигателей, здесь все намного сложнее. Бензиновый мотор с легкостью получит гидроудар, после которого двигатель восстановлению подлежать не будет. Дизель тоже способен на данный «трюк», но только в одном случае – если вода попадет непосредственно в цилиндры.

Выброс СО2 дизельного и бензинового двигателей

В нашей стране до сих пор в умах людей сидит стереотип советского трактора Т-150 с дизельным коптящим мотором.

В нынешнее время ситуация складывается с точностью до наоборот – дизельные двигатели обладают лучшими показателями экологичности по сравнению с бензиновыми, которые на современном этапе получили не такое широкое распространение в Европе.

Состав выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей:

КПД двигателей и их мощность

Пожалуй, самые весомые показатели, на которые обращают внимание как минимум половина автовладельцев при выборе автомобиля – это мощность двигателя.

В данном вопросе существует несколько подводных камней, на которые может наткнуться покупатель. Принято считать, что бензиновые моторы, как правило, более мощные, так как «лошадок» у них больше.

Это в корне не верно. Поэтому и «лошадок» больше, потому что мощность меньше, а точнее коэффициент полезного действия. При прочих равных, дизельный двигатель имеет до 40 % выше КПД за счет более плотного сжатия топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя (степень сжатия в дизельном двигателе в 2 раза больше).

Также, благодаря более высокой степени сжатия, расход бензинового двигателя будет примерно на 20 % выше чем у дизельного.

Еще одно из обстоятельств, заставляющее производить выбор в пользу дизеля – ровная тяга даже при небольшой мощности двигателя.

Шумовые характеристики дизельного и бензинового двигателей

Благодаря более высокому давлению в цилиндрах двигателя, необходимого для сгорания топлива, дизель обладает большей «шумливостью», нежели бензиновый.

Но владельцам дизельных двигателей не стоит отчаиваться – данную проблему можно решить с помощью качественной шумоизоляции, к тому же работа дизельного двигателя на холостых оборотах по утверждению ученых похожа на урчание кошки, а такой звук, как известно, и слуху приятен и целебными свойствами обладает.

Вопросы и проблемы, возникающие при обслуживании дизельного и бензинового двигателей

Учитывая «отличное» качество топлива на российских АЗС, вопрос с обслуживанием, как самостоятельным, так и на СТО, становится «во главу угла».

В этом вопросе бензиновый двигатель обладает несомненными преимуществами:

1.  Бензиновый двигатель всегда возьмутся ремонтировать в отличие от дизельного, который более сложный в устройстве.
2.  Ремонт дизеля почти всегда стоит дороже, а топливный насос высокого давления, который регулярно выходит из строя из-за плохого качества топлива вообще стоит как недорогая подержанная иномарка.
3.  Из-за особенностей конструкции, дизельный двигатель требует более частой замены масел и специальных жидкостей, нежели бензиновый.

Самыми проблемными вопросами, возникающими в процессе «кустарного» ремонта дизеля и бензина являются: у бензинового двигателя – выставление зажигания, у дизеля – выставление угла подачи топлива после замены топливного насоса высокого давления.

При этом выставить угол подачи топлива несоизмеримо тяжелее и требует профессиональных навыков.

В вопросе живучести двигателя, и, соответственно, ресурса, дизельный двигатель не оставляет ни малейшего шанса своему бензиновому оппоненту. Не зря на дорогах до сих пор можно встретить советские МАЗы, КРАЗы и тому подобную технику с дизельными двигателями с километражем под 2-3 миллиона.

Плюсы и минусы дизельного и бензинового двигателей

Итак, в последнем разделе статьи можно подвести краткий итог и перечислить основные плюсы и минусы бензинового и дизельного двигателей.

Плюсы бензинового двигателя:

1. Низкий уровень шумов. Практически отсутствует вибрация.
2. Доступность ремонта. На всех СТО всегда найдутся специалисты, которые смогут устранить недостаток в двигателе.
3. Неприхотливость к некачественному топливу.
4. Легкая заводка при минусовой температуре.
5. Невысокая стоимость ремонта.

Минусы бензинового двигателя:

1. Присутствие системы зажигания и сопутствующие проблемы с ней.
2. Гидрофобность двигателя.
3. Больший по сравнению с дизельным расход топлива.

Плюсы дизельного двигателя:

1. Высокий ресурс работоспособности.
2. Хорошая динамика набора скорости.
3. Наличие и большой выбор запасных частей.
4. Приличная тяга на относительно низких оборотах.
5. Устойчивость двигателю к воздействию воды.
6. Дополнительная смазка узлов и механизмов дизельным топливом.
7. Меньший по сравнению с бензиновым расход топлива.

Минусы дизельного двигателя:

1. Низкая по сравнению с бензиновым двигателем ремонтопригодность.
2. Большая стоимость некоторых запасных частей.
3. Частая замена расходников.

Делая вывод, можно отметить, что однозначно ответить на вопрос «что лучше: бензиновый или дизельный двигатель?» вряд ли у кого-нибудь получится.

Автолюбитель сам выберет, эксплуатация какого двигателя ему больше нравится.

А пока не придумали симбиоз бензинового двигателя и дизеля, мир будет разделен на две противоборствующие стороны поклонников разного стиля вождения и эксплуатации.

Какой двигатель лучше: дизельный или бензиновый?

Опубликовано:

04.02.2016

Многие люди перед покупкой автомобиля начинают тщательно изучать производителей, модели и отзывы о них. На первый взгляд, два автомобиля одной модели могут вести себя в одних и тех же условиях эксплуатации совершенно по-разному. А разница между ними заключается в силовом агрегате, отсюда и возникает вопрос, какой двигатель лучше, дизельный или бензиновый?

У каждого водителя свои критерии по выбору двигателя

Авто с бензиновым движком стоит до 30% дешевле, а это очень привлекательный аргумент. Однако если задуматься, то дизельное топливо стоит процентов на 15 дешевле бензина. А вдобавок производители ещё и заявляют, что расход топлива на дизельном двигателе гораздо экономнее. Но на этом чаще всего и заканчиваются самостоятельные рассуждения на тему, чем отличается один движок от другого.

Часть людей прибегает к поиску советов у друзей, которые уже водят авто не первый год и могут подсказать, что лучше. Тут рекомендации бывалых водителей кардинально расходятся. Кто-то скажет, что завести дизельный агрегат в мороз — нереальная задача, а заправка низкокачественным горючим сразу ведёт вас в СТО и ставит на огромные деньги. Кто-то положительно отзовётся о дизеле, а по поводу бензиновых агрегатов скажет, что расход у них большой, постоянно возникают мелкие поломки и т. д.

Чтобы сделать правильный выбор, вы должны знать преимущества и недостатки каждого типа силового агрегата. Это поможет вам подобрать правильный двигатель под ваши условия эксплуатации и остаться довольным покупкой.

Какая разница между бензином и дизельным топливом?

Механики, когда проходят собеседование в фирменные СТО, часто слышат такой вопрос и недаром, ведь конструкционно эти двигатели совершенно разные и принципы работы различаются. Что касается бензина, то он имеет такую химическую форму, что при соединении с кислородом легко воспламеняется малейшей электрической искрой, которая вырабатывается свечами зажигания.

В дизельном аналоге система кардинально отличается, воспламенение топлива происходит из-за высокого атмосферного давления внутри камеры сгорания и высокой температуры внутри её. Достигается это благодаря изменённой конструкции: вместо свечей зажигания там используются свечи накала, которые обеспечивают постоянную температуру внутри камеры сгорания. Чтобы обеспечить надёжность такого системного узла, основные детали гораздо массивнее и толще. Сделано это ещё и по причине того, что в процессе сжигания ДТ происходит детонация и движок должен выдерживать её.

Преимущества и недостатки дизельного агрегата

Не всем людям очевидны преимущества дизельного двигателя перед бензиновым, хотя их довольно много. Давайте рассмотрим положительные стороны подробнее:

1. Экономный. Для большинства водителей это один из определяющих факторов покупки авто. Мало кто учитывает расходы на содержание, а сжигается топлива гораздо меньше, к тому же дизельное горючее стоит на 10–15% дешевле бензина.
2. Экологичность. С современными трендами, которые идут к нам из Европы, ужесточается степень возможных выбросов вредных веществ в атмосферу, а в дизельных агрегатах выбросы минимальны. Кстати, именно по этой причине в европейских странах активно покупают автомобили с дизелем, их там более 50%.
3. Крутящий момент такого двигателя очень высокий, в отличие от бензиновых. Он прямо рвёт автомобиль в движение даже на низкой передаче и очень быстро набирает скорость.
4. Долговечность дизельного агрегата — это одно из главных преимуществ. Автомобиль может выходить даже до миллиона километров, когда бензиновые аналоги на отметке в 300 000 уходят в утиль.
5. Надёжность. При правильной эксплуатации движок способен долго работать исправно. Посещать СТО вы будете крайне редко.

Недостатков у дизеля не так уж много, но на их фоне может показаться, что приобрести автомобиль с бензиновым двигателем гораздо рациональнее. Рассмотрим отрицательные стороны дизельного силового агрегата:

1. Автомобиль с дизелем стоит гораздо дороже, наценка может достигать 30 процентов по сравнению с бензиновым мотором.
2. Стоимость СТО вас не обрадуют, потому что любой ремонт будет стоить довольно дорого по причине сложного устройства движка. Более того, не в каждом СТО смогут сделать ремонт, ведь для этого нужен квалифицированный механик в этом направлении.
3. В сильный мороз, возможно, вам придётся немного помучаться с запуском движка. Однако давайте вспомним одну вещь, даже бензиновые агрегаты заводятся далеко не с первого раза в такую погоду.
4. Перед движением автомобиль нужно долго прогревать, чтобы свечи нагрева достигли нужной температуры и топливо начало сжигаться.

Преимущества и недостатки бензинового агрегата

С дизельным агрегатом мы уже ознакомились, теперь рассмотрим подробнее положительные и отрицательные стороны бензинового.

Преимущества:

1. Простая конструкция. Технология создания такого мотора довольно простая, что влияет и на стоимость авто.
2. Небольшой вес автомобиля.
3. Объёмный двигатель по сравнению с дизельными аналогами. В бензиновом моторе нет сильной детонации, поэтому объём его может быть значительно выше, чем у дизеля.
4. Простой ремонт, с которым может справиться даже более-менее опытный водитель. Системные узлы расположены просто и понятно, более того, ремкомплекты стоят на порядок дешевле дизельных.
5. Практически бесшумная работа.

Недостатки:

1. Самый главный недостаток — взрывоопасность топлива. Бензин является очень летучей смесью и поджигается от малейшей искры, вследствие чего носит характер повышенной опасности.
2. Все детали двигателя нужно постоянно смазывать, менять и т. д.
3. Расход топлива будет гораздо больше, потому что КПД в камере сгорания у бензинового агрегата заметно ниже.
4. Медленный разгон и слабая тяга сразу почувствуются на бензиновом агрегате при сравнении двух моторов.
5. Низкий параметр экологичности. Бензиновый двигатель выпускает гораздо больше вредных веществ в атмосферу.

Особенности двигателя на дизеле

Плюсы и минусы дизельного и бензинового двигателя стали теперь ясны, рассмотрим теперь конкретные особенности работы дизеля подробнее.

Зимний период года для дизельного мотора

Однозначно все автомобилисты с уверенностью заявят, что у дизеля встречаются проблемы в зимний сезон года, но не все они знают, что ДТ делится на два вида: летнее и зимнее! Эту особенность обязательно нужно учитывать, ведь по своей формуле и составу летнее ДТ замерзает уже при -5 градусах. Происходит это потому, что оно производится по особой технологии парафинизации, стоимость такого топлива становится ниже на 30%.

В летнее же время года вы можете им заправляться и не заметите никаких проблем. Что касается зимнего ДТ, то оно может выдерживать мороз более 30 градусов и не замерзать. Включить диз. двигатель с таким топливом совершенно не составит труда. Знать эту разницу между характеристиками топлива и соблюдать обязан каждый водитель дизеля, ведь несоответствие топлива времени года может оказаться большой проблемой.

Имейте в виду, что заправляться стоит только на проверенных вами АЗС, где вы уверены в качестве топлива. Дело в том, что нерадивые заправщики пытаются сколотить капиталы на обмане клиента, доливая в летнее топливо специальные примеси. Заправившись таким горючим, вы приблизитесь к отметке капремонта мотора, а это выльется в кругленькую сумму.

Управление

Практически на всех автомобилях, не учитывая самых последних моделей, при запуске движка наблюдается стук в моторе, проходит он только со временем, а конкретнее, когда свечи накала достигнут рабочей температуры. В современных устройствах такой особенности нет по причине использования в системе дополнительного силового узла.

Двигатель прогревается достаточно долго, поэтому, если вы живете в 10 минутах езды от офиса, нужно выделить время ещё на прогрев авто. Но имеется и положительный момент: двигатель работает практически на максимальных оборотах, поэтому сдвинуться с места очень легко. Эта особенность идеально применима к внедорожникам, так они легко преодолеют препятствия на своём пути.

Имеется ещё одна особенность дизельного движка, о которой мало кто знает. Диз. двигатель может функционировать даже в воде, важно, чтобы она не попала внутрь. Т. е. пересечь неглубокую речку на внедорожнике не составит труда. Если обращали внимание, на серьёзных моделях внедорожников воздухозаборник находится возле крыши авто, чтобы предотвратить попадание воды в силовой агрегат.

Техническое обслуживание

Топливная система прихотлива в обслуживании, периодически нужно менять масло и фильтры, как и в бензиновом двигателе. Проблема заключается в том, что стоимость ТО будет несколько выше, чем у аналога. Более того, не в каждом СТО есть хорошие специалисты, поэтому тут лучше последовать совету бывалых водителей и обратиться к квалифицированным мастерам.

Обратите внимание, капитальный ремонт двигателя при правильной эксплуатации наступает где-то через 250 000 км пробега. И выложить придётся более 500 долларов, но если учесть постоянные ремонты бензинового агрегата, то сумма уже и не кажется такой заоблачной.

ГБО

Даже автомобиль с дизельным двигателем можно оборудовать газовой установкой. Давайте вспомним, что ДТ воспламеняется под давлением, а газ от искры, как и бензин. Следовательно, работоспособность системы придётся модифицировать, изначально в камеру сгорания будет подаваться немного ДТ, чтобы получить огонь для поджигания газовой смеси. Модификация автомобиля на ГБО обойдётся очень дорого, а если учесть, что стоит дизельное горючее заметно дешевле бензина, то пройдёт далеко не один год, прежде чем отобьётся стоимость установки.

Вывод

Мы рассмотрели все недостатки и преимущества каждой модели двигателя, узнали об основных проблемах дизельных движков и каким образом их можно избежать. Вы можете либо сэкономить на покупке автомобиля, либо на его расходных материалах (топливо, масла и фильтры). Решать, какой двигатель лучше — дизель или бензин — можете только вы. Сделайте правильный выбор, учитывайте условия эксплуатации вашего региона, чтобы покупка приносила радость, а не проблемы!

Почему дизельные двигатели более эффективны, чем бензиновые

Степень сжатия играет такую ​​же большую роль в эффективности использования топлива, как и любой другой фактор сгорания двигателя. Дизельные двигатели на 25-35% более экономичны, чем бензиновые двигатели сопоставимого размера. Если два автомобиля имеют двигатели одинакового размера, но у одного дизельный двигатель, а у другого бензиновый двигатель, то автомобиль с дизельным двигателем проедет четыре (4) мили на том же количестве топлива, что и бензиновый двигатель, проедет три. (3). И эти цифры скромны.

Небольшие дизельные двигатели нередко проезжают 50 миль на галлоне бензина. Бензиновый двигатель сопоставимого размера также часто расходует всего 32,5 мили на галлон. Другими словами, бензиновый двигатель нередко имеет две трети (⅔) топливной экономичности дизельного двигателя.

«Дизельные двигатели более экономичны и имеют более низкий крутящий момент, чем бензиновые двигатели аналогичного размера, а дизельное топливо содержит примерно на 10–15% больше энергии, чем бензин. Таким образом, дизельные автомобили часто могут проехать на 20-35% больше на галлоне топлива, чем их бензиновые аналоги. Кроме того, сегодняшние дизельные автомобили намного лучше дизельных автомобилей прошлого», — поясняет Министерство энергетики США.

Достаточно сказать, что статистические данные, показывающие, что дизельные двигатели имеют значительно больший пробег на «газе», чем газовые двигатели сопоставимого размера, не вызывают споров. Дизельные двигатели более экономичны, чем бензиновые двигатели. Причина? Сам дизель и дизели, степень сжатия конкретно дизелей.

Плотность топлива и топливная экономичность

Полный ответ на вопрос, почему дизельные двигатели более эффективны, чем бензиновые, включает в себя физические и инженерные понятия, такие как тип воспламенения топлива, диффузия пламени, степень сжатия и тепловой КПД. Но просто есть два фактора, которые определяют эффективность использования топлива. Во-первых, плотность топлива, количество энергии в галлоне или литре топлива. Плотность энергии топлива чрезвычайно трудно изменить в массовом масштабе. Топливо — дизель, бензин, этанол, биодизель, природный газ, пропан и т. д. — либо имеет высокую плотность, либо нет.

Сложно резко изменить плотность топлива. Топливо бывает легким или тяжелым.

Плотность топлива важна не только потому, что она представляет собой количество энергии в галлоне или литре топлива, плотность топлива важна еще и потому, что она определяет конструкцию и конструкцию двигателей внутреннего сгорания. Плотность топлива позволяет проектировать двигатели, повышающие эффективность использования топлива и снижающие выбросы. Но плотность топлива также ограничивает возможности конструкции двигателя в отношении эффективности использования топлива и сокращения выбросов.

Определение плотности топлива

Плотность топлива, также известная как плотность в градусах API, представляет собой количество массы топлива в масштабе объема. Причина, по которой плотность топлива важна с точки зрения химического состава топлива, заключается в том, что плотность топлива является показателем содержания ископаемого топлива, типов и размеров углеводородов, а также загрязняющих веществ в топливе. Тяжелые виды топлива, такие как мазут и бункерное топливо, очень плотные, но значительная часть плотности приходится на загрязняющие вещества. Легкие виды топлива, такие как газообразное топливо и бензин, имеют низкую плотность топлива, но также содержат мало загрязняющих веществ. По отношению к другим ископаемым видам топлива дизель имеет средний вес. Как правило, единственным важным загрязняющим веществом в дизельном топливе является сера.

Дизель представляет собой компиляцию больших углеводородных молекул и молекулярных цепей. Более крупные и длинные углеводороды являются причиной того, что дизельное топливо менее летучее, чем бензин, пропан, природный газ и этанол, также известные как легкие дистиллятные топлива. Легкие дистиллятные топлива имеют небольшие молекулы и короткие цепочки молекул, молекулы и цепи, которые очень летучи.

«Бензиноподобные топлива обычно состоят из относительно небольших (т.е. с числом атомов углерода в диапазоне 5–10) разветвленных или циклических углеводородов. Эти молекулярные структуры имеют высокую прочность связи и, следовательно, низкую химическую активность (например, высокое октановое число). Напротив, дизельное топливо обладает высокой реакционной способностью из-за длинных, насыщенных молекулярных структур (т. е. с числом атомов углерода в диапазоне 10–20) и, таким образом, легко самовоспламеняется, что затрудняет достижение LTC».

Хотя легко предположить, что чем горюче топливо, тем больше энергии оно производит, это не так.

Хотя бензин более летуч и легче воспламеняется/сгорает/сгорает, чем дизельное топливо, дизель обладает большей энергией. По весу дизель и бензин имеют примерно одинаковую плотность энергии. Но дизельное топливо плотнее бензина, а это означает, что в масштабе объема — галлоны или литры — дизель содержит больше энергии. Плотность дизельного топлива на 13–18 процентов выше, чем у бензина.

По данным Европейского союза автопроизводителей, «дизельное топливо плотнее бензина и содержит примерно на 15% больше энергии по объему (примерно 36,9 МДж/л по сравнению с 33,7 МДж/л). Учитывая разницу в плотности энергии, общий КПД дизельного двигателя по-прежнему примерно на 20% выше, чем у бензинового двигателя, несмотря на то, что дизельный двигатель также тяжелее».

Поскольку дизель более энергоемкий, чем бензин, каждый галлон дизельного топлива может генерировать больше энергии и выполнять больше работы. Поскольку дизельное топливо содержит больше энергии на галлон, дизельные двигатели проезжают дальше на галлон. Другими словами, поскольку дизель содержит больше энергии, чем бензин, дизельные двигатели более экономичны, чем бензиновые двигатели.

Плотность топлива, степень сжатия, тепловая эффективность, эффективность использования топлива

В дополнение к тому факту, что дизельное топливо обладает большей энергией по объемной шкале, поскольку дизельное топливо является более плотным топливом, чем бензин, оно имеет большее сопротивление сжатию. Другими словами, дизель является более стабильным топливом, чем бензин. Поскольку дизельное топливо имеет более высокое сопротивление сжатию, поскольку оно более плотное, чем легкое дистиллятное топливо, инженеры могут проектировать и разрабатывать дизельные двигатели с более высокой степенью сжатия, чем у бензиновых двигателей. Чем выше степень сжатия двигателя, тем больше тепловой КПД. Как правило, чем выше тепловой КПД двигателя, тем более энергоэффективен двигатель.

Дизельные двигатели расходуют больше бензина, чем бензиновые двигатели, из-за плотности дизельного топлива и степени сжатия дизельных двигателей, степень сжатия является катализатором теплового КПД, а тепловой КПД играет важную роль в экономии топлива.

Просто потому, что дизельное топливо более плотное, чем бензин и большинство других ископаемых видов топлива, дизельные двигатели имеют больший расход топлива.

Определенная степень сжатия

Согласно словарю, степень сжатия определяется как «отношение максимального объема к минимальному в цилиндре двигателя внутреннего сгорания», согласно Google. Хотя это верно, определение не объясняет значение степени сжатия, почему степень сжатия оказывает такое влияние на эффективность использования топлива.

Непрофессиональное определение степени сжатия

Говоря более осязаемо, степень сжатия показывает, насколько поршни в двигателе сжимают топливо — дизельное топливо, бензин, биотопливо и т. д. — внутри цилиндра до того, как топливо сгорает. Проще говоря, степень сжатия — это разница объемов в цилиндре между моментом, когда поршень находится в нижней части цикла — когда поршень находится в нижней части цикла, цилиндр имеет наибольший объем — и моментом, когда топливо сгорает как поршень движется вверх.

В интервью журналу Engine Builder Magazine Рон Бобьен из Diamond Piston объясняет: «Степень сжатия двигателя рассчитывается путем деления общего рабочего объема (с поршнем в нижней мертвой точке) на общий сжатый объем (с поршнем). в верхней мертвой точке). Например, если общий рабочий объем 632-кубового автомобиля Chevrolet с большим блоком составляет 1380,34 см3 (кубических сантиметров), а общий сжатый объем равен 86,69 см3, степень сжатия будет указана как 15,92:1».

Чем выше степень сжатия двигателя, тем эффективнее двигатель сжигает топливо.

Влияние степени сжатия на тепловую эффективность

Утверждение, что чем выше степень сжатия двигателя, тем полнее двигатель сжигает топливо, является синонимом утверждения, что чем выше степень сжатия, тем выше эффективность сгорания . Но эффективность сгорания — не единственное преимущество высокой степени сжатия. Высокий коэффициент сгорания также означает более высокий тепловой КПД.

Тепловой КПД, в двух словах, представляет собой процент энергии, поступающей в двигатель, который двигатель преобразует в механическую энергию. Механическая энергия — это энергия, создающая крутящий момент, энергия, толкающая транспортное средство по дороге. Чем выше степень сжатия двигателя, тем больше тепловая энергия, что означает, что чем выше степень сжатия энергии, тем выше процент от общей энергии, подаваемой в двигатель, которая становится мощностью, а не тратой.

Почему степень сжатия увеличивает тепловую эффективность

Степень сжатия увеличивает тепловую эффективность, потому что чем выше степень сжатия, тем больше работы выполняет каждая единица энергии. Чем выше степень сжатия двигателя, тем меньше энергии двигатель теряет на конвекцию и теплопроводность и тем больше энергии уходит на давление на коленчатый вал. Чем больше давление на коленчатый вал, тем больше крутящий момент на приводном валу. Чем больше крутящий момент на приводном валу, тем больше мощность на колеса.

Другой взгляд на тепловой КПД состоит в том, что чем выше тепловой КПД двигателя, тем меньше энергии он тратит впустую. Как поясняется в Nuclear-Power.net,

«Желательно достичь высокой степени сжатия, чтобы извлечь больше механической энергии из данной массы воздушно-топливной смеси. Более высокая степень сжатия позволяет достичь той же температуры сгорания с меньшим количеством топлива, обеспечивая при этом более длительный цикл расширения. Это создает большую выходную механическую мощность и снижает температуру выхлопных газов. Снижение температуры выхлопных газов приводит к снижению энергии, выбрасываемой в атмосферу».

Формула тепловой эффективности объясняет, почему степень сжатия увеличивает тепловую эффективность. Тепловой КПД – это мера энергии в виде тепла. Чем выше температура энергии, поступающей в двигатель, по сравнению с температурой энергии, выходящей из него, тем выше энергоэффективность.

Когда поршень двигателя сжимает воздух внутри цилиндра двигателя, воздух нагревается. Давление, создаваемое движением поршня двигателя вверх, настолько велико, что выделяемого тепла достаточно, чтобы вызвать самовоспламенение ископаемого топлива, воспламенение без воздействия пламени.

В компрессионном двигателе — дизельном или биодизельном двигателе — автоматическое зажигание является предполагаемым следствием степени сжатия.

В искровом двигателе самовоспламенение разрушает двигатель. Когда самовоспламенение происходит в двигателе с искровым зажиганием — бензиновом или пропановом двигателе — это называется предварительным зажиганием . Преждевременное зажигание — это другая неисправность двигателя, чем детонация. Детонация следствие разновременного воспламенения очагов топливовоздушной смеси. Детонация также известна как «стук» и не является чем-то необычным и не всегда серьезной проблемой.

С другой стороны, преждевременное зажигание в двигателе с искровым зажиганием разрушает головки поршней, уплотнительные кольца и выбивает свечи зажигания из двигателя. По этой причине бензиновые двигатели всегда должны иметь значительно более низкую степень сжатия, чем дизельные двигатели. Топливно-воздушная смесь в бензине всегда должна быть достаточно низкой, чтобы давление, возникающее при движении поршня вверх, не создавало преждевременного зажигания.

Поскольку бензиновые двигатели не способны выдерживать преждевременное зажигание, это означает, что степень сжатия двигателей с искровым зажиганием обязательно ниже, чем степень сжатия дизельных двигателей с воспламенением от сжатия. Поскольку степень сжатия бензиновых двигателей должна быть ниже в бензиновых двигателях, это означает, что разница между теплотой энергии, поступающей в двигатель, и теплотой энергии, выходящей из двигателя, меньше, чем разница температур между подводимой теплотой. и тепловой мощности дизельного двигателя. Поскольку разница между входным и выходным теплом бензинового двигателя меньше, чем у дизельного двигателя, бензиновые двигатели менее термически эффективны. Бензиновые двигатели обязательно менее термически эффективны, чем дизельные двигатели, из-за конструкции двигателей, которая определяется плотностью топлива.

Поскольку тепловой КПД является одной из двух переменных, определяющих экономию топлива, бензиновые двигатели обязательно менее экономичны, чем дизельные двигатели. По своей сути эффективность использования топлива связана с термической эффективностью, поскольку степень сжатия определяет тепловую эффективность, а плотность топлива определяет степень сжатия.

Почему дизельные двигатели расходуют больше бензина и горят чище, чем бензиновые

Почему дизельные двигатели расходуют больше бензина и горят чище, чем бензиновые двигатели, потому что дизельное топливо является более чистым и энергоемким топливом. Дизельный двигатель на 25-35 процентов более экономичен, чем бензиновый автомобиль сопоставимого размера. С дизельным двигателем ездишь на заправку гораздо реже, чем с бензиновым. Как объясняет BusinessInsider. com, «Дизельное топливо может стоить дороже обычного бензина (примерно на 0,24 доллара за галлон больше, согласно текущим цифрам AAA), но оно намного богаче энергией — на 25–30% больше. [Например], новый BMW 328d (d — дизель) расходует больше, чем бензиновый Smart Fortwo Coupe. И он производит 180 лошадиных сил, по сравнению с ничтожными 70 у Smart».

Еще больше разница между топливной экономичностью дизельного двигателя и двигателя на «чистом» или «альтернативном» топливе. Разница в экономии топлива между дизельными двигателями и двигателями, работающими на альтернативном топливе, настолько велика, что использование альтернативных видов топлива невозможно без государственных субсидий.

Причины, по которым дизельные двигатели расходуют меньше бензина, чем бензиновые двигатели, по тем же причинам, по которым дизельные двигатели расходуют больше бензина, чем двигатели, работающие на альтернативном топливе.

Плотность энергии дизельного топлива

Есть две причины, по которым дизельные двигатели расходуют больше бензина, чем все другие двигатели внутреннего сгорания. Во-первых, дизель имеет более высокую плотность энергии, чем бензин и альтернативные виды топлива. Дизель обладает такой же или даже большей энергоемкостью, чем почти все другие ископаемые виды топлива, используемые в двигателях внутреннего сгорания. Только судовое жидкое топливо имеет более высокую плотность энергии.

На самом деле, из всех ископаемых видов топлива только мазут для морского использования и остаточный мазут — бункерное топливо — имеют более высокую плотность топлива, чем дизельное топливо. Дизель имеет более высокую плотность энергии, чем все альтернативные виды топлива для двигателей внутреннего сгорания. У него более высокая плотность энергии, чем у бензина, керосина и реактивного топлива. Дизель имеет более высокую плотность энергии, чем уголь. А плотность энергии дизельного топлива экспоненциально выше, чем у ископаемого топлива в газообразном состоянии, такого как природный газ (метан) и пропан.

Плотность топлива — не единственная причина, по которой дизельный двигатель более экономичен, чем бензиновый.

Тепловой КПД дизельных двигателей

Дизельные двигатели лучше бензиновых двигателей с точки зрения эффективности сгорания. Причина, по которой дизельные двигатели имеют более высокую эффективность сгорания, чем бензиновые двигатели, заключается в том, что дизельные двигатели имеют более высокий тепловой КПД. И причина, по которой дизельные двигатели имеют более высокий тепловой КПД, чем другие двигатели внутреннего сгорания, заключается в том, что дизель имеет более высокое сопротивление сжатию, чем другие виды ископаемого топлива.

Тепловой КПД дизельных двигателей из-за сопротивления сжатию дизеля

Чем выше сопротивление сжатию топлива, тем большую степень сжатия может выдержать топливо. Например, бензин может выдерживать степень сжатия от 8:1 до 10:1 в зависимости от октанового числа бензина. Дизель, с другой стороны, может выдерживать сильное сжатие. Работа дизельного двигателя со степенью сжатия 18:1 и выше. И чем выше степень сжатия двигателя, тем выше тепловой КПД этого двигателя.

Тепловой КПД и экономия топлива

Технически тепловой КПД представляет собой отношение затрат труда к результату труда. Это разница между тем, сколько энергии — топлива — уходит в двигатель, и тем, сколько этой энергии превращается в механическую работу. Измерить тепловой КПД так же просто, как измерить разницу между температурой цилиндра перед впрыском топлива и температурой сгорания.

Опять же, чем выше тепловой КПД, тем выше экономия топлива. И чем больше степень сжатия двигателя, тем больше тепловой КПД. Это связано с тем, что более высокие степени сжатия генерируют больше тепла. Причина в том, что когда газы сжимаются, они выделяют тепло. Чем больше сжатие газа, тем больше выделяется тепла.

Поскольку дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия, они выделяют больше тепла. Поскольку дизельные двигатели выделяют больше тепла, чем другие двигатели внутреннего сгорания, они имеют более высокий тепловой КПД. И, поскольку дизельные двигатели имеют более высокий тепловой КПД, они вкладывают в них больше энергии для работы. Опять же, причина, по которой дизельные двигатели могут работать при более высоких степенях сжатия, чем другие двигатели внутреннего сгорания, заключается в том, что дизельное топливо имеет большее сопротивление сжатию, чем другие виды топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Дизельные двигатели лучше, чем другие двигатели внутреннего сгорания, потому что дизельное топливо является лучшим топливом, чем другие виды топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Дизель и дизельные двигатели также меньше загрязняют окружающую среду

Дизельные двигатели чище, чем бензиновые двигатели и двигатели, работающие на альтернативном топливе. Дизельные двигатели не производят столько углекислого газа, сколько бензиновые. Они могут производить больше углекислого газа, чем альтернативные виды топлива. Однако на протяжении всего жизненного цикла ископаемого и альтернативного топлива дизель производит меньше углекислого газа. Кроме того, как альтернативные виды топлива, так и бензин производят более токсичные выбросы, чем, например, дизельное топливо, угарный газ и закиси азота.

Национальная академия наук, инженерии и медицины поясняет: 

«В объемном отношении дизель имеет более высокое содержание энергии, называемое теплотой сгорания, и более высокое содержание углерода, чем бензин; таким образом, дизельное топливо из расчета на галлон производит почти на 15 процентов больше [энергии]. Однако по весу теплота сгорания дизельного топлива и бензина примерно одинакова, равно как и содержание углерода. Следует иметь в виду, что эта разница в содержании энергии является одной из причин, по которой двигатели CI имеют более низкий расход топлива, если измерять его в галлонах, а не в весе».

И дело не только в том, что дизели и дизельные двигатели производят меньше углекислого газа. Бензин и альтернативные виды топлива производят много выбросов, которых нет у дизельного топлива. Например, при сгорании бензина образуется большое количество угарного газа. Дизеля почти не производит. Альтернативные виды топлива производят большое количество оксидов азота, намного больше, чем дизельное топливо. Да и дизелю они не нужны.

Общее беспокойство по поводу дизельного топлива вызывает сумма оксидов серы, которые оно образует при сгорании. Однако топливо с низким содержанием серы снижает выбросы серы более чем в 9 раз.7 процентов. Кроме того, 

Почему дизельные и дизельные двигатели загрязняют окружающую среду меньше, чем другие виды топлива для двигателей внутреннего сгорания

Помимо того, что они более экономичны, дизельные двигатели загрязняют окружающую среду меньше, чем бензиновые двигатели и двигатели, работающие на альтернативном топливе. По тем же причинам дизельные двигатели более экономичны, чем бензиновые двигатели, дизельные двигатели меньше загрязняют окружающую среду. Дизельные двигатели меньше загрязняют окружающую среду по двум причинам. Во-первых, дизельные двигатели меньше загрязняют окружающую среду из-за самого дизеля. Во-вторых, дизельные двигатели меньше загрязняют окружающую среду, потому что дизельные двигатели сжигают дизельное топливо более эффективно, чем бензиновые, а двигатели, работающие на альтернативном топливе, сжигают топливо. Это две причины, по которым дизельные двигатели расходуют больше бензина и горят чище, чем бензиновые двигатели, потому что дизельное топливо является более чистым и энергоемким топливом.

Различия в плотности: удельная энергия и плотность топлива

Дизель значительно более плотный, чем бензин, и гораздо более энергетически плотный, чем альтернативные виды топлива. Есть две меры плотности, которые относятся к количеству энергии в ископаемом топливе. Во-первых, это удельная энергия. Удельная энергия – это количество энергии в ископаемом топливе на весовой шкале. Второй показатель плотности, относящийся к сравнению дизельного топлива и бензина, — это плотность энергии. Плотность топлива — это количество энергии в ископаемом топливе, измеренное в масштабе объема.

Neutrium.net объясняет, почему разница между удельной энергией и плотностью топлива важна при определении эффективности использования топлива: «Удельная энергия и плотность энергии топлива обеспечивают практические измерения содержания энергии в топливе в единицах, которые чаще используются при хранении и обработке этих веществ (энергия на вес и объем)».

Различие между плотностью энергии и удельной энергией существенно. Существуют соответствующие различия между количеством энергии в ископаемом топливе при измерении по весу и количеством энергии при измерении по шкале объема.

Плотность энергии бензина и дизельного топлива в сравнении с удельной энергией

Удельная энергия бензина и дизельного топлива примерно одинакова. Удельная энергия бензина составляет 47,3 мегаджоуля на килограмм. Удельная энергия дизеля 44,8 мг/кг. Однако удельная энергия бензина по сравнению с дизельным топливом не имеет отношения к экономии топлива. Удельная энергия ископаемого топлива также не имеет отношения к личному или коммерческому учету.

Бензин и дизельное топливо продаются в единицах объема: галлоны, литры, кубические метры, кубические футы. Бензин и дизельное топливо не оцениваются за фунт или килограмм. В результате сравнение удельной энергии бензина и дизеля не имеет значения при определении экономии топлива и затрат на топливо. При расчете эффективности использования топлива и затрат на топливо значение имеет энергия, содержащаяся в топливе на литр или галлон.

Роль плотности топлива в расчете плотности энергии

Плотность топлива – это вес топлива на объемной шкале, сколько весит галлон или литр топлива.

Дизельное топливо является более тяжелым топливом, чем бензин, в пересчете на единицу объема. Галлон дизельного топлива весит около семи (7) фунтов на галлон. Бензин весит около шести (6) фунтов на галлон. Точный вес обоих различается, потому что существуют разные типы бензина и дизельного топлива.

Грубо говоря, дизельное топливо на 11-14 процентов плотнее бензина.

В результате разницы в плотности топлива плотность энергии дизельного топлива и бензина различна. Плотность энергии обычного бензина составляет примерно 124 340 БТЕ на галлон. БТЕ высокооктанового бензина ниже, чем у обычного дизеля. То есть, чем выше октановое число бензина, тем меньше в нем энергии на единицу измерения.

БТЕ на галлон дизельного топлива составляет около 137 380. А низкосернистое дизельное топливо имеет плотность энергии 138,49.0. Таким образом, плотность энергии дизельного топлива на 9,5–15 процентов выше, чем у бензина.

Тем не менее, плотность топлива составляет примерно половину разницы в экономии топлива между бензиновыми и дизельными двигателями. Оставшаяся разница между 25-35-процентным превосходством дизельных двигателей над бензиновыми двигателями в отношении «газового» пробега заключается в том, почему дизельные двигатели имеют лучший расход бензина и горят чище, чем бензиновые двигатели, потому что дизель является более чистым и более энергоемким топливом.

Искровые двигатели и двигатели, работающие на сжатии

Бензиновые и дизельные двигатели существенно отличаются друг от друга. Бензиновые двигатели — это двигатели с искровым зажиганием. Топливо внутри цилиндра двигателя, которое воспламеняется и при сгорании толкает поршень вниз, воспламеняется в результате воздействия пламени, искры.

Дизельные двигатели с воспламенением от сжатия. Дизель внутри цилиндра двигателя воспламеняется в результате воздействия чрезвычайно высоких температур. Температуры являются побочным продуктом сжатия воздуха в поршневом цилиндре. Все газы при сжатии выделяют тепло. Тепло, выделяемое в двигателе сжатия, воспламеняет топливо в цилиндрах. Дизельные двигатели являются двигателями сжатия.

Объясняет Transport Topics News: «Самое существенное различие [между двигателями с искровым и компрессионным двигателями] заключается в способе воспламенения топлива в камере сгорания. Либо двигатель предназначен для работы исключительно на природном газе, что требует от него, в отличие от дизеля, использования свечей зажигания для зажигания, либо он работает на двух видах топлива, сочетая природный газ с небольшим количеством дизельного топлива, которое сжимается в камера сгорания до тех пор, пока она не воспламенится, процесс, известный как прямой впрыск под высоким давлением или HPDI».