Почему дизельный двигатель экономичнее бензинового
Дизельные автомобили чаще всего покупают прагматики. Это люди хотят сэкономить не столько в процессе его покупки, сколько в процессе его длительной эксплуатации — за счет снижения затрат на топливо. При прочих равных условиях дизельное топливо всегда потребляет меньше бензина. Но почему?
Если взять одну и ту же машину с бензиновым и дизельным двигателем с похожими характеристиками, последний всегда будет расходовать 2-3 литра, а то и до 5 литров (в зависимости от объема и мощности) меньше топлива на 100 км. Вряд ли кто-то в этом усомнится (цена самого автомобиля и затраты на обслуживание при этом не учитываются). Это простая закономерность.
В чем секрет дизеля? Чтобы разобраться в нюансах, необходимо обратиться к устройству дизельных двигателей и законам термодинамики. Здесь есть ряд нюансов и аспектов. Сам дизельный двигатель имеет лучший термодинамический цикл (в отличии от бензинового двигателя), который максимально приближен к идеальному циклу французского физика и инженера Сэди Карно. КПД дизельного двигателя изначально значительно выше.
Воспламенение топлива в цилиндрах дизельных двигателей происходит не из-за искры от свечей зажигания, а из-за сжатия. Если для большинства бензиновых двигателей степень сжатия находится на уровне от 8,0 до 12,0, то для дизельных — от 12,0 до 16,0 и даже выше. Из термодинамики следует, что чем выше степень сжатия, тем выше КПД. Цилиндры сжимают не топливно-воздушную смесь, а только воздух. Впрыск топлива происходит почти сразу после прохождения поршнем верхней мертвой точки — одновременно с зажиганием.
Вообще у дизелей нет дроссельной заслонки (хотя бывают исключения, особенно в последнее время). Это позволяет значительно снизить так называемые потери воздуха на впуске в цилиндры. Такой клапан требуется большинству бензиновых двигателей, и он потребляет энергию во время работы. Если дроссельная заслонка частично закрыта, в системе подачи воздуха возникает дополнительное сопротивление. Дизельные двигатели обычно не имеют такой проблемы. Кроме того, любой современный дизель немыслим без турбины, обеспечивающей максимальный крутящий момент практически на холостом ходу.
Наконец, эффективность дизельных двигателей во многом определяется свойствами самого топлива. Изначально у него более высокая полнота сгорания. Дизельное топливо плотнее бензина — в среднем оно дает на 15% больше энергии при сгорании. Дизель, в отличие от бензина (для которого требуется соотношение с воздухом от 11:1 до 18:1), горит практически в любых соотношениях с воздухом. Дизельный двигатель впрыскивает столько топлива, сколько необходимо для преодоления сил трения цилиндро-поршневой группы, коленчатого вала и масляного насоса. На практике это приводит к снижению расхода топлива на холостом ходу в 2-3 раза по сравнению с бензином. Это также объясняет слабый нагрев дизельных двигателей при работе. Дизель всегда менее термически нагружен, а значит, у него явно больший ресурс и больший крутящий момент.
Что на самом деле получает владелец дизельной машины?
В среднем это на 30% экономичнее своего бензинового аналога (по расходу топлива). В сочетании с турбокомпрессором с изменяемой геометрией и системой Common Rail это дает действительно впечатляющие результаты. Дизельный автомобиль прекрасно разгоняется с низких оборотов, потребляя минимальное количество топлива. Это то, что специалисты рекомендуют прагматичным людям, любящим путешествия по бездорожью. Этот тип двигателя предпочитают в полноприводных кроссоверах и серьезных внедорожниках.
Ранее «Судебно-юридическая газета» писала, что названа десятка лучших семейных хэтчбеков 2020 года.
Также мы публиковали рейтинг корейских авто, которые пользуются популярностью в стране-производителе.
А еще запах в новых автомобилях будет запрещен.
Подписывайтесь на наш Telegram-канал, чтобы быть в курсе самых важных событий.
Почему у дизелей крутящий момент больше, по сравнению с бензиновыми моторами?
В автомобилях, от которых требуется получить максимальную мощность и тягу, всегда устанавливают дизельные моторы, так как именно они позволяют уже на минимальных оборотах «снять» с двигателя большой крутящий момент. Но почему так происходит, и почему на бензиновых моторах нельзя добиться того же результата?
Другая степень сжатия
Между дизельными моторами и бензиновыми очень большая разница в принципе работы. Дизеля имеют совершенно другой принцип воспламенения топлива. Если сравнить два блока бензинового и дизельного двигателей, то можно заметить, что у дизеля камера сгорания находится в поршне, что позволяет воспламенять топливо сжатием.
У бензиновых моторов, камера сгорания находится в выемке головки блока цилиндров, и воспламенение происходит за счёт искры от свечей. Дизельные моторы обязаны выдерживать большие температуры, которые появляются из-за сжатия воздуха и последующего самовоспламенения топлива. Бензиновые моторы, наоборот, плохо воспринимают любой перегрев и особенно самовозгорание бензина.
Скорость горения топлива
При взрыве дизельного топлива вся мощность высвобождается мгновенно, отбрасывая поршень вниз цилиндра. Таким образом, горение солярки происходит очень быстро, что позволяет получить большую мощность и крутящий момент.
В бензиновых моторах всё происходит совсем по-другому, там топливо воспламеняется уже после того, как поршень опустился вниз цилиндра. Более того, дизельные моторы могут работать в огромном диапазоне соотношения воздуха и топлива, например, от 18:1 до 70:1, бензиновым такая гибкость даже и не снилась, они работают в соотношении 14:1.
Ход поршня
Дизельные моторы отличаются довольно большими ходами поршней, что напрямую влияет на величину крутящего момента. При этом из-за большого хода поршней снижается мощность двигателя. Бензиновые двигатели более короткоходные, это позволяет добиться большей мощности, но, правда, она доступна только на максимальных оборотах, в районе 4500-5000 об/мин. Поэтому если вам нужно получить от машины тяговитость, например, для езды по бездорожью или для перевозки тяжёлых грузов, то лучше выбирать именно дизельную машину. Если в приоритете максимальная скорость, то лучшим выбором станет покупка автомобиля с бензиновым мотором.
При использовании любых материалов необходима активная ссылка на DRIVENN.RU
Крутящий момент двигателя: на что влияет и почему он так важен
Многие уверены, что главной характеристикой двигателя автомобиля является мощность, которая обычно измеряется в лошадиных силах (на самом деле — в ваттах, но применительно к машинам часто используют «лошадей»). Но ведь есть еще такая характеристика как крутящий момент.
- Что это такое
- На что влияет
- Что важнее — момент или мощность
- Дизель и бензин
Что такое крутящий момент?
Крутящий момент – это векторная величина, определяемая как произведение радиус-вектора точки приложения силы и вектора силы. В простейшем случае – это произведение прикладываемой силы на плечо рычага, к которому она прикладывается. Единица измерения у крутящего момента – соответствующая: ньютоны на метры (Н∙м).
Звучит сложно, но попытаемся объяснить на простом примере. Представьте себе механическую мясорубку, которую нужно крутить за ручку. Так вот, в ней прикладываемая сила – это та сила, с которой вы крутите ручку. А плечо – это сама ручка. И чем она длиннее, тем выше крутящий момент при тех же ваших усилиях.
Как это всё относится к двигателю автомобиля? Очень просто. В моторе сила давления сгорающей смеси бензина и воздуха передаётся через поршень на кривошипно-шатунный механизм. Сила «берётся» из сгорания топлива, а в качестве рычага выступают детали механизма.
На что влияет крутящий момент
Крутящий момент характеризует «итоговую» тягу двигателя. Он говорит «насколько двигатель сильный», какую силу тяги может создавать. При этом надо понимать, что на колёса крутящий момент доходит уже изменённым, ведь шины связаны с мотором не напрямую, а через трансмиссию, в которой момент изменяется в зависимости от передаточного соотношения.
Крутящий момент — величина не постоянная. Момент изменяется вместе с количеством поступающей в цилиндр смеси и оборотами двигателями. Поэтому для оценки возможностей двигателя обычно используют график крутящего момента, который иллюстрирует его зависимость от оборотов.
Особенность двигателей внутреннего сгорания в том, что с ростом оборотов крутящий момент рано или поздно начинает снижаться (Фото: Shutterstock)
Чем большее усилие развивает двигатель — тем лучше автомобиль разгоняется. Поэтому максимальное ускорение получается на тех оборотах, при которых момент достигает пиковых значений.
Но особенность двигателей внутреннего сгорания в том, что с ростом оборотов крутящий момент рано или поздно начинает снижаться. Решить эту проблему помогает коробка передач: при разгоне мы включаем нужную передачу, поддерживая обороты на оптимальном уровне. И поэтому так важно, чтобы двигатель на как можно большем промежутке оборотов выдавал максимальную тягу.
Крутящий момент и мощность: что важнее
Но что важнее? Крутящий момент или мощность двигателя? Чтобы ответить на этот вопрос, сначала нужно понять, что такое вообще мощность.
С точки зрения физики мощность получается путём деления совершенной работы на время, за которое работа совершилась. То есть, эта характеристика показывает не «что было сделано», а «что было сделано за определённое время». Например, перенести из пункта А в пункт Б десять ящиков можно за пять минут, а можно за сорок. Выполненная работа будет одинакова. А вот мощность — нет.
Применительно к автомобильному двигателю мощность тоже является такой же «оценочной» характеристикой. При этом, можно сказать, что работой двигателя, по сути, является… крутящий момент. Ведь работа мотора — это крутить коленвал. Следовательно, крутящий момент и мощность — величины взаимосвязанные.
Вернемся к воображаемой мясорубке. Длинная ручка обеспечивает высокий крутящий момент, то есть вы можете прокручивать, например, не обычное мясо, а замороженное. Допустим, за один оборот сквозь мясорубку проходит 10 граммов такого мяса, а если у вас получится делать 100 оборотов в минуту — на выходе получится килограмм фарша. Это и есть ваша мощность.
В автомобилях мощность мотора равняется его крутящему моменту на данных оборотах в минуту, умноженному на число этих оборотов и разделённому на определённый коэффициент. Она показывает «суммарное количество» крутящего момента, то есть, работы, совершённой двигателем за определённое время. Чем больше момент, «сила кручения» — тем больше мощность.
Часто на графике отображаются сразу две линии: одна обозначает момент, а другая — мощность. (Фото: drive2.ru)
Отметим, что как для крутящего момента, так и для мощности существуют графики, демонстрирующие зависимость от числа оборотов. Более того, часто на графике отображаются сразу две линии: одна обозначает момент, а другая — мощность.
Вот и получается, что вопрос о том, что из этих показателей важнее — не совсем корректен. Во-первых, они взаимосвязаны. А, во-вторых, значение имеют не только сами эти показатели, но и обороты.
Крутящий момент в дизельных и бензиновых двигателях
Какой двигатель обладает большим крутящим моментом — бензиновый или дизельный? Как правило, у дизеля крутящий момент заметно выше, чем у аналогичного бензинового мотора. Причём на низких оборотах эта разница наиболее значительна. Дизель развивает хорошую тягу «сразу», чуть ли не с холостых оборотов. А бензиновый должен сперва раскрутиться.
Максимальное ускорение получается на тех оборотах, при которых момент достигает пиковых значений (Фото: Shutterstock)
С другой стороны, у дизельных двигателей в силу особенности конструкции меньше рабочий диапазон оборотов: когда при разгоне бензиновый двигатель продолжает раскручиваться, дизельный уже требует перехода на высшую передачу.
Значит ли это, что дизель со своим большим крутящим моментом подходит только ля грузовиков и внедорожников? Когда-то многие были в этом уверены. Однако современные дизельные двигатели отлично ведут себя на быстрых спортивных автомобилях.
- Топ-5 автоподстав. Видеопримеры и разбор от экспертов
- Антидождь для автомобиля — что это за средство и как оно работает
- Автомагистраль: что это и чем она отличается от других дорог
Вот почему дизельные двигатели имеют больше крутящего момента чем бензиновые моторы
Знаете ли вы, что дизельные двигатели производят больше крутящего момента, чем обычные бензиновые моторы. Кто-то наверняка это забыл или не знал. Но почему дизельные моторы сильнее? А вот почему.
Популярный на Западе видео блогер инженер Джейсон Фэнске объяснил все предельно и просто, показав в своем очередном ролике два типа цилиндров: один от дизельного мотора и один от бензинового двигателя. Далее блогер рассказывает об основных пяти причинах, почему дизельные моторы имеют большой крутящий момент:
- 1. Дизельные моторы используют более высокие коэффициенты сжатия, что приводит к увеличению крутящего момента.
- 2. Дизельное топливо, как правило, сгорает намного раньше
- 3. Дизельные моторы имеют увеличенную длину хода поршней. Соответственно крутящий момент равен усилию, умноженному на расстояние. Увеличенное расстояние дает больше крутящего момента
- 4. Дизельные двигатели, как правило, имеют турбонаддув и изготовлены из компонентов, предназначенных для двигателей с турбонаддувом. Соответственно блок двигателя более прочный, поршня тяжелей и т.д. Именно благодаря этому двигатель без проблем выдерживает большую степень сжатия. Кроме того так как воспламенение топлива в дизельных моторах происходит за счет большой степени сжатия кислорода и дизельного топлива, воздух подаваемый в мотор имеет тенденцию расширяться, создавая полезную нагрузку.
- 5. Дизельное топливо более энергоемкое, чем бензин. Это означает что вы можете извлекать больше энергии из дизельного топлива, чем вы можете извлечь из того же количества бензина.
Итак, теперь вы кратко знаете, почему дизельные моторы сильнее. Теперь если кто-то спросит у вас, почему дизельные моторы имеют больше крутящий момент, вы сможете легко и просто похвастаться своими знаниями.