Дизель или бензин: какой двигатель предпочтительнее для ежедневных поездок

Многие автомобилисты считают дизельные двигатели более экономичными, чем бензиновые, но не все понимают, почему это так. В этой статье мы разберемся, что стоит за этим утверждением, начнем с теории и объясним, какие факторы влияют на экономичность дизельных двигателей.

Фото: Дмитрий Плотников Pravda.Ru by Нейросеть

Дизель

Коэффициент полезного действия (КПД)

Основной причиной, по которой дизельные двигатели более экономичны, является их более высокий коэффициент полезного действия (КПД). КПД — это показатель того, сколько работы двигатель выполняет на единицу затраченной энергии, то есть на сколько эффективно используется топливо. У дизельных двигателей КПД выше, чем у бензиновых, и это факт, подтвержденный теорией и практикой.

Термодинамический КПД

Для начала нужно понимать, что КПД двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в основном определяется его термодинамическим КПД, который рассчитывается как отношение работы, выполненной двигателем, к количеству теплоты, подведенной к рабочему телу (топливу). КПД будет тем выше, чем больше работы двигатель способен выполнить на единицу потребляемой энергии.

Различия в процессе сгорания

Здесь и кроется главное отличие дизельных и бензиновых моторов. Дизельное топливо имеет более высокую температуру кипения и самовоспламеняется при более низкой температуре, чем бензин. Это позволяет дизельному двигателю работать с более высокой степенью сжатия, что приводит к большему выделению энергии при сгорании топлива. Степень сжатия в дизельных двигателях может быть в два раза выше, чем в бензиновых, и именно это является одним из главных факторов, делающих дизельные двигатели более эффективными.

Сгорание топлива

В бензиновых двигателях сгорание происходит с предварительным смешиванием топлива с воздухом, и смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. Этот процесс достаточно быстрый, но для него важна точность в соотношении топливо-воздух. В дизельных двигателях используется диффузионное сгорание, когда топливо впрыскивается в сильно сжатый воздух, что приводит к более медленному и постепенному горению. В результате этого, хотя сгорание происходит медленнее, дизельный двигатель использует топливо более эффективно.

КПД дизельного и бензинового двигателей

На основе термодинамических процессов, эффективность сгорания топлива в дизельных моторах оказывается выше. Благодаря более высокому сжатию в цилиндре, дизельный двигатель получает большую отдачу от того же объема топлива. В идеальных условиях это дает дизелю явное преимущество.

Различные типы КПД

Для более точной оценки эффективности двигателей также используются другие коэффициенты полезного действия:

• Относительный внутренний КПД показывает, насколько реальный двигатель близок к идеальному.

• Индикаторный КПД описывает, сколько мощности реальный двигатель получает на единицу теплоты, сгоревшего топлива.

• Механический КПД учитывает потери мощности из-за трения в двигателе и на приводы навесного оборудования, и у дизельных и бензиновых двигателей он примерно одинаков — около 80%.

• Эффективный КПД объединяет все предыдущие и показывает, сколько работы двигатель может выполнить на единицу теплоты топлива. Для бензиновых двигателей этот показатель составляет около 30%, для дизельных — 45%.

В итоге дизельный двигатель всегда будет более экономичным, потому что он производит больше работы на тот же объем топлива.

Двигатели и новые циклы

Многое в вопросе КПД также зависит от того, по какому циклу работает двигатель. Бензиновые двигатели традиционно работают по циклу Отто, но с развитием технологий начали использоваться новые циклы, такие как цикл Миллера и цикл Аткинсона, которые увеличивают КПД. Эти циклы позволяют добиться большей эффективности в условиях работы на минимальных нагрузках.

Циклы Миллера и Аткинсона

Цикл Миллера, который используется в современных двигателях с турбонаддувом, уменьшает дроссельные потери и позволяет повысить КПД. Цикл Аткинсона, при котором время сжатия и расширения в двигателе различается, также повышает эффективность, но с потерей мощности. Эти циклы могут повысить КПД бензиновых моторов, но они не могут полностью догнать дизельные двигатели по эффективности.

В конце концов, дизельные двигатели будут всегда экономичнее бензиновых по двум основным причинам: более высокая степень сжатия и особенности сгорания топлива.

Даже несмотря на технологические улучшения в бензиновых двигателях, такие как циклы Миллера и Аткинсона, дизель продолжает оставаться более эффективным выбором для большинства автомобилей, особенно в плане расхода топлива. Однако в будущем, с развитием гибридных технологий и электромобилей, борьба за эффективность будет продолжаться.

Уточнения

Дви́гатель — устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую работу.