ККД дизельного двигуна

Коефіцієнт корисної дії (ККД) є величиною, яка в процентному відношенні виражає ефективність того або іншого механізму (двигуна, системи) щодо перетворення отриманої енергії в корисну роботу.

Що стосується двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ), такий силовий агрегат здійснює перетворення теплової енергії. Дана те що вивільняється енергія є результатом згоряння палива в циліндрах двигуна. ККД мотора являє собою фактично досконалу механічну роботу, яка полягає в співвідношенні отриманою поршнем енергії від згорання палива і кінцевої потужності, яка віддається установкою на колінчастому валу ДВЗ.

Рекомендуємо також прочитати статтю про те, який моторесурс має дизельний двигун порівняно з бензиновим. З цієї статті ви дізнаєтеся про основні чинники, що впливають на ресурс ДВС до першого капітального ремонту.

Чому ККД дизеля вище

Показник ККД для різних двигунів може сильно відрізнятися і залежить від ряду факторів. Бензинові мотори мають відносно низький ККД завдяки великій кількості механічних і теплових втрат, які виникають у процесі роботи силового агрегату даного типу.

Другим чинником виступає тертя, що виникає при взаємодії спряжених деталей. Більшу частину витрат корисної енергії становить приведення в рух поршнів двигуна, а також обертання деталей усередині мотора, які конструктивно закріплені на підшипниках. Близько 60% енергії згоряння бензину витрачається тільки на забезпечення роботи цих вузлів.

Додаткові втрати викликає робота інших механізмів, систем і навісного обладнання. Також враховується відсоток втрат на опір в момент впуску чергової заряду палива і повітря, а далі випуску відпрацьованих газів з циліндра ДВЗ.

Якщо порівняти дизельну установку і мотор на бензині, дизельний двигун має помітно більший ККД порівняно з бензиновим агрегатом. Силові агрегати на бензині мають ККД на позначці близько 25-30% від загальної кількості отриманої енергії.

Іншими словами, витрачених на роботу двигуна 10 літрів бензину лише 3 літри витрачені на виконання корисної роботи. Інша енергія від згоряння палива розійшлася на втрати.

Що стосується ККД атмосферного дизельного агрегату, то цей показник становить близько 40%. Установка турбокомпресора дозволяє збільшити відмітку до значних 50%. Використання сучасних систем паливного вприскування на дизельних ДВЗ в поєднанні з турбіною дозволило досягти ККД близько 55%.

Така різниця в продуктивності конструктивно схожих бензинових і дизельних ДВЗ безпосередньо пов’язана з видом палива, принципом утворення робочої паливно-повітряної суміші і подальшою реалізацією займання заряду. Бензинові агрегати більш спритні порівняно з дизельними, але великі втрати пов’язані з витратами корисної енергії на тепло. Виходить, енергія бензину менш ефективно перетворюється в механічну роботу, а більша частка просто розсіюється системою охолодження в атмосферу.

Рекомендуємо також прочитати статтю про те, як збільшити потужність дизельного двигуна за допомогою чіп-тюнінгу. З цієї статті ви дізнаєтеся про те, що таке прошивка ЕБУ двигуна і які результати досягаються шляхом зміни штатних параметрів контролера.

Потужність і крутний момент

При однаковому показнику робочого об’єму, потужність бензинового атмосферного мотора вище, але досягається при більш високих оборотах. Двигун треба «крутити», втрати зростають, збільшується витрата палива. Також необхідно згадати крутний момент, під яким в буквальному сенсі розуміється сила, яка передається від двигуна на колеса і рухає автомобіль. Бензинові ДВС виходять на максимум крутного моменту при більш високих оборотах.

Аналогічний атмосферний дизель виходить на пік крутного моменту на низьких обертах, при цьому витрачає менше солярки для виконання корисної роботи, що означає більш високий ККД і економію палива.

Солярка утворює більше тепла в порівнянні з бензином, температура згорання дизпалива вище, показник детонаційної стійкості більш високий. Виходить, у дизельного ДВЗ вироблена корисна робота на певній кількості палива більше.

Енергетична цінність солярки і бензину

Дизельне паливо складається з більш важких вуглеводнів, ніж бензин. Менший ККД бензинової установки порівняно з дизелем також полягають в енергетичній складовій бензину та особливості його згоряння. Повне згоряння рівної кількості солярки і бензину дасть більше тепла саме в першому випадку. Тепло в дизельному ДВС більш повноцінно перетворюється в корисну механічну енергію. Виходить, при спалюванні однакової кількості палива за одиницю часу саме дизель виконає більше роботи.

Також варто враховувати особливості уприскування і створення належних умов для повноцінного згоряння суміші. В дизель паливо подається окремо від повітря, впорскується не у впускний колектор, а безпосередньо в циліндр в кінці такту стиснення. Результатом стає більш висока температура і максимально повноцінне згоряння порції робочої паливно-повітряної суміші.

Підсумки

Конструктори постійно прагнуть підвищити ККД як дизельного, так і бензинового двигуна. Збільшення кількості впускних і випускних клапанів на один циліндр, активне застосування систем зміни фаз газорозподілу, електронне управління паливним уприскуванням, дросельною заслінкою та інші рішення дозволяють істотно підвищити коефіцієнт корисної дії. Більшою мірою це стосується дизельного двигуна.

Завдяки таким особливостям сучасний дизель здатний повністю спалити насичену вуглеводнями порцію дизпалива в циліндрі і видати великий показник крутного моменту на низьких обертах. Низькі обороти означають менші втрати на тертя і виникає в результаті тертя опір. З цієї причини дизельний мотор сьогодні є одним з найбільш продуктивних та економічних типів ДВЗ, ККД якого часто перевищує позначку в 50%.