Кпд дизеля и бензинового двигателя: КПД двигателя- Отличия бензинового и дизельного двигателя Motoran

КПД двигателя- Отличия бензинового и дизельного двигателя Motoran

Известно, что эффективность работы автомобильного двигателя внутреннего сгорания находится в прямой зависимости от величины коэффициента полезного действия. КПД двигателя выражается в виде соотношения мощностей, передаваемых на коленвал и поршни. Современные ДВС отличаются наибольшей эффективность, в сравнении с устаревшими аналогами. Например, мотор объемом 1,6 л., раньше развивал мощность не более 70 лошадиных сил, а теперь этот параметр часто достигает 150 л. с.

КПД парового двигателя

Для приведения в действие силового агрегата необходимо преобразовать тепловую энергию, появляющуюся при сжигании топливовоздушной смеси, в механическую. Раньше применялись паровые двигатели, в которых сгорало твердое топливо (уголь, дрова), поршни приходили в движение под воздействием расширяющегося пара. Размеры таких силовых установок были в несколько раз больше по габаритам, чем современные двигатели, работающие на топливе другого вида.

В паровых машинах поршневого типа КПД не превышает значения 10%. В настоящее время такие устройства почти не применяются, т. к. считается, что не существует кардинальных способов увеличить их коэффициент полезного действия.

С целью увеличения данного показателя, применяют источники тепла, обладающие наименьшей стоимостью. Например, на больших ТЭЦ используется атомная энергия. Вдобавок, применяются современные технологии, при которых отработанное тепло не уходит бесполезно в атмосферу, а используется для отопительных систем в многоквартирных домах. Потери здесь составляют не больше 10 процентов. Современные паровые турбины обладают коэффициентом КПД, равным 50 – 60%.

Интересно: В развитых странах Европы (Швейцарии, Австрии) большой популярностью пользуются паровозы. Их используют в качестве туристического транспорта для перевозки пассажиров по горным дорогам. Благодаря многочисленным усовершенствованиям, экономические показатели паровозов часто соперничают как с электровозами, так и тепловозами.

Чем отличаются КПД бензинового и дизельного двигателя

В отличие от паровых механизмов, топливом для двигателей внутреннего сгорания служит бензин или солярка. Двигатели внутреннего сгорания бензиновый и дизельный имеют схожие конструкции. Однако образование топливовоздушных смесей у них происходит по-разному.

В карбюраторном агрегате элементы поршневой группы функционируют при сверхвысоких температурах. Соответственно, они нуждаются в более качественном охлаждении. При этом наблюдается большой расход тепловой энергии. Вследствие неэффективного рассеивания тепла в окружающей среде, понижается коэффициент полезного действия бензинового силового агрегата.

• КПД бензинового двигателя равняется 25-30 %;
• дизельного – 40 %;
• с установкой турбонаддува достигает 50 процентов соответственно.

Роторно-поршневые тепловые двигатели обладают высоким КПД, его значение превышает 40%. Это намного выше бензиновых аналогов, но немного отстает от дизельных моторов.

Турбореактивные самолетные двигатели работают совершенно по другому принципу, который существенно отличается от автомобильных ДВС. Благодаря сравнительно высокому КПД, они пользуются большой популярностью в авиастроении. Чаще всего турбореактивные агрегаты устанавливаются на крупных лайнерах большой грузоподъемности.

Как написано в учебниках физики, чтобы найти КПД двигателя, нужно разделить значение выполненной работы на величину затраченной энергии. При расчете коэффициента полезного действия ДВС полезная работа делится на количество тепла, полученного при сгорании топлива.

Основные потери КПД в двигателях внутреннего сгорания происходят при:

1. Неполном сгорании топлива в цилиндрах.
2. Расходе тепла.
3. Механических потерях.

При неполном сгорании эффективность снижается за счет выхода четвертой части объема топлива с отработавшими газами. Здесь потери КПД двигателя составляют почти 25%. Благодаря появлению инжекторов, работа топливных систем становится более эффективной, но не идеальной.

Часть тепловой энергии уходит на прогрев корпусных деталей двигателя, рабочих узлов, моторного масла, радиатора и пр. Тепло также уходит с выхлопными газами. На данном этапе потери КПД составляют не меньше 35 процентов.

Несмотря на смазывание трущихся поверхностей, энергия расходуется на преодоление сил трения. Это происходит при сопряжении таких элементов, как шатуны, цилиндры, поршни, маслосъемные, компрессионные кольца и т. д. При вырабатывании электричества генератор тоже отбирает немалую долю энергии двигателя. В результате механических потерь, КПД ДВС снижается еще на 20%.

КПД двигателя рассчитывается по специальным формулам, в которых участвуют показатели работы, энергии и потерь.

Интересно: Существуют некоторые методы повышения КПД бензиновых двигателей внутреннего сгорания:

1. Цилиндры оснащаются двумя впускными, а также двумя выпускными клапанами, вместо привычных конструкций в одном экземпляре.
2. Свечи зажигания комплектуются отдельными катушками зажигания.
3. Вместо обыкновенного тросика управления дроссельной заслонкой, используется электрический привод.

От чего зависит КПД дизельного двигателя

Если сравнивать эффективность бензинового и дизельного моторов, выяснится, что второй обладает лучшими показателями:

• замечено, что, бензиновые двигатели преобразуют только одну четвертую часть использованной энергии в механическую работу;
• в то время, как дизельные – 40% соответственно;
• при установке турбонаддува в дизеле, КПД газотурбинного двигателя возрастает до 50 и более процентов.

Конструкция и принцип работы дизелей способствуют наибольшей эффективности в сравнении с карбюраторными двигателями. Причины лучшего КПД дизельного двигателя:

1. Более высокий показатель степени сжатия.
2. Воспламенение топлива происходит по другому принципу.
3. Корпусные детали нагреваются меньше.
4. Благодаря меньшему количеству клапанов, снижены расходы энергии на преодоление сил трения.
5. В конструкции дизеля отсутствуют привычные свечи, катушки зажигания, на которые требуется дополнительная энергия от электрогенератора.
6. Коленчатый вал дизеля раскручивается с меньшими оборотами.

В сравнении с дизелями, электрические двигатели считаются более эффективными. Двигатель с самым большим КПД – это электрический. При создании более долговечных аккумуляторных батарей, которым не страшны морозы, автомобильная промышленность постепенно перейдет на выпуск электромобилей в больших количествах.

КПД реактивного двигателя

Воздушно-реактивный тепловой мотор работает на химической энергии топливного состава. Его мощность расходуется на создание кинетической энергии ракеты и преодоление атмосферного сопротивления. Коэффициент полезного действия таких агрегатов минимальный, по своему значению он является самым маленьким, его значение не превышает даже 1%. Здесь более корректно обсуждать КПД не двигателя, а ракетного топлива, а также, насколько эффективно оно используется.

Резюме

При производстве современных двигателей внутреннего сгорания заводы-изготовители вкладывают большие средства в погоне за повышением КПД своей продукции хотя бы на несколько процентов. С этой целью, инженеры усовершенствуют и усложняют конструкции моторов, используют новые материалы для изготовления отдельных элементов.

Иногда случается, что финансовые затраты разработчиков нецелесообразны, в сравнении с полученным результатом в 2 – 3%. Поэтому бывает выгоднее подвергать стандартные двигатели различным форсированиям, доводкам, доработкам при помощи тюнинговых усовершенствований в небольших ремонтных мастерских. В результате чего увеличивается мощность и прочие тяговые характеристики силовых агрегатов.

КПД бензинового и дизельного двигателя

КПД двигателя

Среди множества характеристик механизмов в автомобиле важное значение имеет КПД двигателя. Наверняка многие автовладельцы задаются вопросом: что собой представляет классический ДВС и его КПД, ведь от этого показателя напрямую зависит работа силового агрегата – чем он выше, тем эффективнее его работа. Сегодня самым эффективным считается электрический тип мотора, его КПД способен достигать 90-95 %, а вот двигатели внутреннего сгорания, будь то бензин или дизель, по этому значению далеки от идеала.

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.

Сравнение КПД двигателей – бензин и дизель

Если сравнить КПД дизельного и бензинового моторов – эффективнее из них, конечно, дизель, причина в следующем:

1. Бензиновый агрегат преобразует лишь 25 % энергии в механическую, в то же время дизельный до 40%.
2. Дизельный двигатель, оснащенный турбонаддувом, достигнет 50-53% КПД, а это уже существенно.

Так в чем заключается эффективность дизельного мотора? Все очень просто – не смотря на практически идентичный тип работы (оба мотора являются ДВС) дизель функционирует намного эффективнее. Топливо у него воспламеняется совсем по другому принципу, а также у него большее сжатие. Дизель меньше нагревается, соответственно, происходит экономия на охлаждении, так же у него меньше клапанов (значительная экономия на трении). Кроме этого, у такого агрегата нет свечей, катушек, а значит, нет и энергетических затрат от генератора. Функционирует дизельный двигатель с меньшими оборотами (коленвал не приходится раскручивать). Все это его делает чемпионом по КПД.

КПД дизельного двигателя – заметная эффективность

Показатель КПД для разных двигателей отличается и зависит от некоторых факторов. Бензиновые агрегаты имеют относительно низкий КПД, поскольку для них характерно большое количество тепловых и механических потерь, образующихся в процессе функционирования силовой установки данного типа.

Второй фактор – трение, возникающее в результате взаимодействия сопряженных деталей. Дополнительные потери вызваны работой других систем, механизмов и навесного оборудования и т.д.

Если сравнить дизельный мотор и бензиновый, то КПД дизеля значительно превышает КПД бензиновой установки. Бензиновые моторы имеют КПД в пределах 25% от количества полученной энергии. Иными словами, из потраченных в процессе функционирования мотора двигателя 10 л бензина только 3 л израсходованы на выполнение полезной для системы работы. Остальная часть энергии, образовавшаяся от сгорания бензина, разошлась на различные потери.

Что касается КПД дизельного агрегата атмосферного, то этот показатель достаточно высокий и составляет до 40%. Установка современного турбокомпрессора позволяет эту отметку увеличить до внушительных 50%. Современные системы топливного впрыска, установленные на дизельных ДВС, в совокупности с турбиной позволяют добиться КПД даже 55%.

Такая существенная разница в производительности конструктивно похожих дизельных и бензиновых ДВС обусловлена рядом факторов, к ним относятся:

• Вид топлива.
• Способ образования топливно-воздушной смеси.
• Реализация воспламенения заряда.

Агрегаты, работающие на бензине, более оборотистые, чем дизельные, но имеют более существенные потери, которые вызваны расходом энергии на тепло. Соответственно, полезная энергия бензина менее эффективно преобразуется в полноценную механическую работу, в то же время большая доля рассеивается системой охлаждения.

Мощность и крутящий момент

Когда показатели рабочего объема одинаковые, мощность атмосферного бензинового двигателя выше, но достигается только при более высоких оборотах. Агрегат нужно сильнее «крутить», при этом потери возрастают, соответственно увеличивается расход топлива. Кроме этого, стоит упомянуть крутящий момент, под воздействием которого повышается сила, которая передается от двигателя на колеса и способствует движению автомобиля. Бензиновые двигатели выходят на максимальный уровень крутящего момента лишь высоких оборотах.

Атмосферный дизель с такими же параметрами достигает пика крутящего момента лишь при низких оборотах. Это способствует меньшему расходу топлива, необходимого для выполнения работы, в результате чего, КПД более высокий и топливо расходуется экономнее.

В равнении с бензином, дизельное топливо образует больше тепла, так как температура сгорания дизтоплива значительно выше, что способствует более высокой детонационной стойкости. Получается, у дизельного мотора полезная работа, произведенная на конкретном количестве топлива гораздо больше.

Энергетическая ценность солярки и бензина

В состав солярки входит больше тяжелых углеводородов, нежели в бензин. Меньший КПД такого мотора сравнительно с дизельным агрегатом обусловлен энергетической составляющей бензина и способом его сгорания. При сгорании равного количества бензина и солярки большее количество тепла характерно для бензина. Тепло в дизельном агрегате более полноценно преобразуется в механическую энергию. Соответственно, при сжигании равного количества топлива за определенное количество времени именно дизельный мотор выполнит больше работы.

Помимо этого, нужно учитывать особенности впрыска и условия, способствующие качественному сгоранию смеси. В дизельный агрегат топливо поступает отдельно от воздуха и впрыскивается напрямую цилиндр в конце сжатия, минуя впускной коллектор. Результатом этого процесса становится температура, более высокая, чем у бензинового мотора и максимальное сгорание топливно-воздушной смеси.

Подробнее о потерях

Если сравнивать бензиновый и дизельный и ДВС, можно сказать что КПД бензинового мотора находится на более низком уровне – в пределах 20-25 %. Это обусловлено рядом причин. Если, к примеру, взять поступающее в ДВС топливо и «перевести» его в проценты, то получится как бы «100% энергии», которая передается мотору, а дальше, потери КПД:

1. Топливная эффективность. Далеко не все потребляемое топливо сгорает, его большая часть уходит с отработанными газами. Потери на этом уровне составляют до 25% КПД. Сегодня, конечно, топливные системы усовершенствуются, появился инжектор, но и это не решает проблему на 100%.
2. Второе – это тепловые потери. Часть тепла уходит из ДВС с выхлопными газами, кроме этого, мотор прогревает себя и ряд других элементов: свой корпус, жидкость в ДВС, радиатор. На все это приходится еще в пределах 35%.
3. Третье, на что расходуется КПД – это механические потери. К ним относятся составляющие силового агрегата, где есть трение: шатуны, кольца, всякого рода поршни и т.
   д. Также сюда можно отнести потери, обусловленные нагрузкой от генератора, к примеру, чем больше электричества он вырабатывает, тем сильнее он притормаживает вращение коленвала. Конечно, различные смазки для ДВС играют свою роль, но все-таки полностью проблему трения они не решают, а это еще дополнительные потери до 20 % КПД.

Таким образом, в остатке КПД не более 20%. Сегодня существует бензиновые варианты, у которых показатель КПД несколько увеличен – до 25%, но, к сожалению, их не так много. К примеру, если автомобиль расходует 10 л топлива на 100 км, то всего лишь 2 л уйдут на работу двигателя, а все остальные – это потери.

Конечно, есть вариант увеличить мощность за счет расточки головки, но к нему прибегают довольно редко, поскольку это вносит определенные изменения в конструкцию ДВС.

Конструкторы постоянно стремятся увеличить КПД как бензинового, так и дизельного агрегатов. Увеличение количества выпускных/впускных клапанов, управление топливным впрыском (электронное), дроссельная заслонка, активное использование систем изменения фаз газораспределения и другие эффективные решения позволяют значительно повысить КПД.

Конечно, в большей степени это относится к дизельным установкам.

С помощью таких усовершенствований современный дизель способен практически полностью сжечь дизтопливо в цилиндре, выдав максимальный показатель крутящего момента. Именно низкие обороты означают незначительные потери во время трения и возникающее в результате этого сопротивление. По этой причине дизельный двигатель является одним из производительных и экономичных, КПД которого довольно часто превышает отметку в 50%.

Если материал был для вас интересен или полезен, опубликуйте его на своей странице в социальной сети:

Добавить комментарий

В начало страницы

дизельных и газовых двигателей | Прогрессивный

Как вы хотите поделиться?

Фейсбук Твиттер Эл. адрес

Механические отличия дизельных и газовых двигателей

В большинстве автомобилей как бензиновые, так и дизельные двигатели используют четырехтактный цикл, но принцип работы двигателей принципиально отличается. Оба типа двигателей используют четырехтактный цикл сгорания: впуск , сжатие , мощность и выпуск . Однако детали этих шагов различаются для бензиновых и дизельных двигателей.

Дизельные двигатели

Дизельный двигатель всасывает только воздух на такте впуска. Он сжимает этот воздух в гораздо большей степени — часто от 14 до 23 раз — и затем впрыскивает дизельное топливо в камеру сверхсжатого воздуха. В отличие от бензинового двигателя, дизельному двигателю не нужна свеча зажигания, потому что степень сжатия настолько высока, что топливо воспламеняется само по себе. После воспламенения топлива происходит рабочий такт и такт выпуска, аналогичные таковым в газовом двигателе.

САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕ В ГАЗОВЫХ ДВИГАТЕЛЯХ

В бензиновом двигателе самовоспламенение топлива представляет собой проблему, иногда называемую детонацией двигателя, которая вызывает потерю эффективности и мощности. Фактически, в автомобилях с газовым двигателем требуется топливо премиум-класса с более высокой степенью сжатия, чтобы избежать детонации двигателя.

Дизельное топливо по сравнению с газовым: мили на галлон (миль на галлон)

Дизельные двигатели, как правило, гораздо более экономичны, чем газовые, даже с очень высокой степенью сжатия. Дизельное топливо также более энергоемко, чем бензин, что означает больше энергии на галлон. В результате дизельный автомобиль нередко расходует 50 миль на галлон или выше.

Дизельный и газовый двигатель: ожидаемый срок службы

Дизельные двигатели должны быть более прочными, чем газовые, чтобы выдерживать чрезвычайно высокие силы сжатия в цикле дизельного двигателя. Это, в сочетании с тем фактом, что дизельное топливо является естественной смазкой, может привести к удивительной долговечности двигателя. Многие дизельные автомобили могут проехать 200 000 миль, прежде чем им потребуется капитальный ремонт — вдвое больше пробега, при котором бензиновые двигатели могут начать требовать более частого обслуживания.

Дизельные и газовые грузовики и легковые автомобили: как выбрать

Почему дизельные двигатели с их преимуществами в надежности и экономии топлива используются не во всех автомобилях? Дизель и газ нравятся разным водителям, и дизель подходит не для всех ситуаций. Дизель лучше всего работает на больших расстояниях на скорости шоссе, но не так хорошо, например, в пробках с частыми остановками.

В качестве альтернативы, если вы ищете транспортное средство с максимальной энергоэффективностью и топливной экономичностью для езды по городу, вы можете рассмотреть гибридный автомобиль или электромобиль с подключаемым модулем. Узнайте больше о различиях между гибридными и электрическими автомобилями.

Связанные статьи

Что произойдет, если вы используете неправильное топливо?

Дороже ли страховка для электромобилей?

Обратите внимание: Вышеизложенное предназначено в качестве общей информации, которая поможет вам понять различные аспекты страхования. Ознакомьтесь с нашими редакционными стандартами для содержания ответов. Эта информация не является страховым полисом, не относится к какому-либо конкретному страховому полису и не изменяет какие-либо положения, ограничения или исключения, прямо указанные в каком-либо страховом полисе. Описания всех покрытий и других особенностей обязательно кратки; чтобы полностью понять покрытие и другие особенности конкретного страхового полиса, мы рекомендуем вам ознакомиться с применимым полисом и/или поговорить со страховым представителем. Покрытия и другие функции различаются в зависимости от страховщика, штата и доступны не во всех штатах. Покрытие несчастного случая или других убытков зависит от условий фактического страхового полиса или полисов, связанных с претензией. Ссылки на средние или типичные страховые взносы, суммы убытков, франшизы, расходы на покрытие/ремонт и т. д. носят иллюстративный характер и могут не относиться к вашей ситуации. Мы не несем ответственности за содержание любых сторонних сайтов, связанных с этой страницей.

Дизельный и газовый двигатель: ожидаемый срок службы, выбросы, эффективность Оставить комментарий

 

При сравнении дизельных и бензиновых двигателей дизельные двигатели в конечном счете считаются лучшими по сравнению с газовыми двигателями в большегрузных транспортных средствах из-за их улучшенной топливной экономичности и более продолжительного срока службы. Они часто являются предпочтительным типом двигателя для транспортных средств, таких как автомобили скорой помощи, бульдозеры, самосвалы, экскаваторы, корабли, полуприцепы и поезда.

Дизель против газа: понимание различий

Хотя и дизельные, и газовые двигатели являются двигателями внутреннего сгорания, существуют различия в их работе, которые делают дизельные двигатели более подходящими для промышленных транспортных средств . Отличия исходят от:

• Высшая энергия плотность дизельного топлива
• Большее сжатие воздуха дизельными двигателями
• Отсутствие свечей зажигания в дизельных двигателях

 

Эти различия влияют на следующие характеристики :

• Ожидаемая продолжительность жизни. Дизельные двигатели сжимают воздух почти в два раза сильнее, чем газовые двигатели (примерно 20:1 против 10:1). Таким образом, детали двигателя, такие как головки блоков и цилиндров, коленчатые валы, поршни и клапаны в дизельных двигателях, спроектированы так, чтобы быть более надежными, чем газовые двигатели. Это более высокое сжатие также приводит к более полному сгоранию топлива, чем в газовых двигателях, поэтому выхлоп дизельного двигателя менее агрессивен. Это способствует увеличению срока службы компонентов двигателя.

 

• Затраты на топливо и эффективность. Из-за повышенной степени сжатия воздуха дизельные двигатели также работают при более высоких температурах, чем бензиновые двигатели. Это приводит к более эффективному преобразованию тепловой энергии в механическую энергию. Дизельные двигатели примерно на 15–40 % эффективнее газовых двигателей, а дизельное топливо примерно на 15 % дешевле бензина. Таким образом, стоимость километра пробега дизельных двигателей значительно ниже, чем у бензиновых двигателей.

 

• Крутящий момент/мощность. Высокая степень сжатия дизельных двигателей дает им возможность создавать более высокий крутящий момент при более низких оборотах двигателя. Также дизельное топливо имеет на 12–16 % большую энергоемкость, чем бензин. Эти факторы делают дизельные двигатели идеальными для работы с большими нагрузками, где требуется постоянный высокий крутящий момент.

 

• Расходы на техническое обслуживание. Дизельные двигатели не имеют свечей зажигания. Дизель также является гораздо лучшим смазочным материалом, чем бензин. При рассмотрении выбросов дизельного топлива по сравнению с бензином более полное воспламенение дизельного топлива приводит к меньшему количеству загрязняющих веществ и коррозионно-активных веществ. Дизельные двигатели работают на более низких оборотах, чем газовые двигатели. Все эти факторы способствуют снижению затрат на техническое обслуживание дизельных двигателей.

Важность правильного обслуживания двигателя

Дизельное топливо

легко впитывает загрязнения благодаря своей высокой вязкости. Периодическая замена масла и масляного фильтра очищает двигатель от скопившейся грязи. Также важно следить за расходом масла, поскольку это является ранним индикатором вредных утечек масла. Они должны быть быстро обнаружены и оперативно устранены.

Дизельным двигателям

требуется постоянная подача чистого воздуха для поддержания максимальной производительности. Грязные фильтры уменьшают приток воздуха к двигателю, поэтому важно регулярно осматривать и менять воздушные фильтры. Это особенно важно для самосвалов, военной техники и катеров, которые эксплуатируются в суровых условиях.

Качественные услуги по обслуживанию дизельных двигателей от Central Diesel

Central Diesel предлагает услуги по устранению неисправностей и восстановлению поврежденных или неисправных дизельных двигателей. Наши опытные сотрудники могут помочь вам выявить и устранить проблемы с вашими дизельными двигателями до того, как они приведут к отказу двигателя и его дорогостоящей замене.