Экономичность дизельных двигателей по сравнению с бензиновыми

НАДДУВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Наддув начал использоваться на практике, как только конструкторы определили важнейший автомобильный приоритет – высокую удельную мощность при возможно меньших габаритах мотора.

Так как подача необходимого количества топлива технических затруднений не вызывает, то мощность двигателя зависит, главным образом, от поступающей в цилиндры за единицу времени массы воздуха. Этот показатель, в свою очередь, связан с рабочим объемом, частотой вращения коленчатого вала (предел здесь - допустимое значение средней скорости поршня) и объемным КПД (коэффициентом наполнения) двигателя. При заданных условиях увеличить массу воздуха, проходящего через цилиндры, можно только через наддув. Нагнетая воздух в цилиндр принудительно, на современном двигателе можно без особых проблем получить 25%-ную прибавку к мощности, а с интеркулером мощность можно удвоить.

Классификация видов наддува ДВС:

Агрегатный наддув осуществляется с помощью нагнетателя. Он подразделяется на:

механический наддув, где используется компрессор, приводимый в действие от коленчатого вала двигателя. В настоящее время на автомобилях используются механические нагнетатели следующих систем: «Рутс», «Лисхольм», спиральные («G-Lader»), центробежные, шиберные;

турбонаддув, где компрессор (обычно центробежный) приводится турбиной, вращаемой выхлопными газами двигателя;

комбинированный наддув совмещает две предыдущие схемы.

Безагрегатный наддув. К нему относят:

динамический наддув (иногда называемый инерционным, резонансным, акустическим), реализуемый за счёт колебательных явлений в трубопроводах;

скоростной наддув, эффект от которого начинает проявляться при больших скоростях, поэтому на автомобильных двигателях встречается крайне редко, но активно применяется для наддува поршневых авиационных двигателей;

рефрижерационный наддув достигается испарением в поступающем воздухе топлива или какой-либо другой горючей жидкости с низкой температурой кипения и большой теплотой парообразования, на автомобильных двигателях не применяется.

Причин лучшей экономичности дизельных двигателей две.

1. Более высокая степень сжатия дизельных двигателей: от 13 до 25 против 12 у лучших бензиновых. От этих цифр зависит КПД двигателя: чем они выше, тем в большей степени расширяются раскаленные отработавшие газы, и, соответственно, тем полнее их тепловая энергия преобразуется в механическую.

Поднять степень сжатия бензиновых моторов мешает детонация, то есть самопроизвольное воспламенение топливно-воздушной смеси от сильного нагрева при излишне большом сжатии. В дизеле поднятие степени сжатия лишь увеличивает надежность воспламенения впрыскиваемого топлива. Пределы обусловлены требованиями к чистоте отработавших газов и механической прочностью элементов двигателя.

2. Низкое сопротивление впускной системы дизеля. Дроссельная заслонка отсутствует. Управление мощностью в дизеле осуществляется простым дозированием впрыскиваемого горючего. Избыточное количество воздуха в цилиндре на рабочий процесс влияния не оказывает.

Бензиновые автомобили при небольших нагрузках тратят силы на всасывание воздуха сквозь едва приоткрытую дроссельную заслонку, создавая огромное разряжение во впускном коллекторе.

В городском цикле, когда нагрузка на двигатель невелика, дизель экономичнее почти в два раза. В загородном режиме, на скорости, когда нагрузка на мотор больше, дроссельная заслонка открыта сильнее, и бензиновому двигателю становится легче дышать, у дизеля остается только один козырь – степень сжатия. В результате уменьшается его преимущество в расходе топлива.