(6 голосов, среднее: 2.8 из 5)

КПД бензинового и дизельного двигателя

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.

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%.

ДВС Против. EV — Знаете ли вы, насколько неэффективны двигатели внутреннего сгорания?

10 января 2020 г., 9:25 по восточноевропейскому времени

Есть много причин любить электромобили. Они бесшумны, мощны и быстры, но, возможно, их наиболее часто наблюдаемая характеристика — эффективность. Джейсон Фенске из Engineering Explained уже рассказал нам об этом во время поездки, которую он совершил на своей модели 3. Во всяком случае, это видео выше, созданное Джонатаном Стюартом для 9Канал YouTube 0007 Cleanerwatt посвящен именно эффективности, которую предлагает электромобиль.

Обычно мы предпочитаем, чтобы наши читатели были достаточно любопытны, чтобы они могли посмотреть видео, которые мы представляем. Мы могли бы сделать это здесь, просто говоря о том, что отходы — это плохо, и что двигатели внутреннего сгорания расточительны по своей природе. Они не могут с этим поделать.

Самые эффективные двигатели внутреннего сгорания, доступные сегодня на рынке, имеют эффективность использования топлива 40 процентов. Это означает, что они могут преобразовать только 40 процентов энергии топлива в движение. Все остальное теряется в тепле и трении — все 60 процентов остались.

Другими словами, на каждые 100 долларов, которые вы тратите на заправку бака автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, вы буквально сжигаете эквивалент 60 долларов в лучшем случае. Видео показывает нам, что то, что вы получаете, намного меньше, чем у большинства автомобилей с ДВС.

Вы когда-нибудь задумывались о том, чтобы сэкономить эти 60 баксов или полностью использовать их для передвижения? Это возможность, которую предлагает электромобиль, и это лишь одна из соответствующих информационных частей, которые приносит это видео. Тот, который мы покажем здесь, вместо того, чтобы позволить его исключительно видео. Прости за это, Джонатан!

Знаете ли вы, что галлон бензина эквивалентен аккумуляторной батарее емкостью 33,7 кВтч? Это больше, чем может предложить новая Mazda MX-30 или Honda E. Тем не менее, их дальность действия превышает 200 км (124 мили). С существенным недостатком: при весе галлона 6 фунтов (2,72 кг) аккумуляторная батарея с таким же количеством энергии весит 475,5 фунтов (215,7 кг). Это все равно, что носить с собой в машине двух больших взрослых людей все время.

По данным Агентства по охране окружающей среды, максимум, что вы можете получить от автомобиля, который сжигает только топливо, составляет 33 мили — с Chevrolet Spark. Если это гибрид, вы можете проехать 58 миль — с Hyundai Ioniq. Это 46,7 процента от того, что Mazda и Honda могут достичь с эквивалентом двух телохранителей на борту постоянно.

Если вы находитесь здесь, по адресу InsideEVs , вы, вероятно, хорошо осведомлены об этих преимуществах, но должно быть много людей, которых вы не знаете. Поделитесь с ними этой статьей, чтобы показать, что если они не сжигают деньги в буквальном смысле, то иметь автомобиль с двигателем внутреннего сгорания — это самое близкое, что они могут сделать для этого. Знают ли ваши друзья-механизмы, что они зарабатывают более 60 процентов своих денег, превращаясь в тепло и дым, заправляя бак? Что еще хуже, быть избитым Теслой на дрэг-стрипе?

Это может быть более разумным призывом к покупке электромобиля, чем более здоровая окружающая среда или более чистый воздух. К сожалению.

достигает тепловой эффективности 38 процентов

‘;

Большинство двигателей внутреннего сгорания невероятно неэффективно превращают сожженное топливо в полезную энергию.

Эффективность, с которой они это делают, измеряется с точки зрения «термического КПД», и большинство бензиновых двигателей внутреннего сгорания в среднем имеют тепловой КПД около 20 процентов. Дизели, как правило, выше, в некоторых случаях приближаясь к 40 процентам.

Компания Toyota разработала новый бензиновый двигатель, который, как утверждается, имеет максимальный тепловой КПД 38 процентов, что выше, чем у любого другого серийного двигателя внутреннего сгорания.

Новые агрегаты объемом 1,0 и 1,3 литра должны обеспечивать на 10-15% большую экономию по сравнению с их существующими эквивалентами.

Toyota применила несколько знакомых технологий в своих двигателях для достижения такого уровня эффективности.

Одним из них является тот же цикл сгорания, который используется в гибридных моделях фирмы — цикл Аткинсона.

Используемые на 1,3-литровом агрегате двигатели с циклом Аткинсона обычно имеют регулируемые фазы газораспределения, что позволяет впускным клапанам оставаться открытыми в начале такта сжатия. Более низкая плотность воздуха приводит к более эффективному сжиганию топлива и более высокому тепловому КПД.

Как правило, двигателям не хватает мощности по сравнению с обычными двигателями с циклом Отто, что компенсируется в гибридах дополнительной мощностью электродвигателя.

БОЛЬШЕ: 2015 Toyota Prius: следующий гибрид нацелен на 55 миль на галлон, больше места, лучшая управляемость

В 1,3-литровом двигателе степень сжатия 13,5 компенсирует часть потерянной компрессии в течение цикла двигателя — теоретически двигатель должен работать так же, как обычный 1,3-литровый агрегат.

Модернизированные впускные каналы, регулируемые фазы газораспределения и рециркуляция охлажденных выхлопных газов также используются для повышения эффективности двигателя.

В 1,0-литровом агрегате, разработанном совместно с Daihatsu, японским партнером Toyota, аналогичные технологии двигателя (на этот раз без цикла Аткинсона) обеспечивают 37-процентный тепловой КПД.

Тем не менее, благодаря использованию технологии «стоп-старт» новый двигатель на 30 процентов эффективнее эквивалентных 1,0-литровых двигателей в японском испытательном цикле JC08, ориентированном на город.

Toyota не подтвердила, в каких автомобилях будут использоваться новые двигатели, а также в том, будет ли какая-либо силовая установка поступать в США. Вполне вероятно, что несколько автомобилей японского рынка и отдельные модели, такие как Yaris и Aygo, продаваемые за рубежом, в конечном итоге выиграют от этих агрегатов.

Это показывает, что в обычных бензиновых двигателях есть еще много возможностей для улучшения.

Обычные двигатели внутреннего сгорания будут оставаться доминирующими в дорожном транспорте, по крайней мере, в течение следующих нескольких десятилетий, поэтому любые усилия по их улучшению за это время заслуживают одобрения.

_________________________________________

Подписывайтесь на GreenCarReports в Facebook, Twitter и Google+

Теги:

Пожертвовать:

• Отправить нам чаевые
• Связаться с редактором

• Почему электромобили не остаются в парке США так же долго, как бензиновые модели?

  Стивен Эдельштейн 21 мая 2023 г.

  Страхование вполне может быть проблемой или ее частью, поскольку страховщики слишком стремятся полностью списать электромобили, а не ремонтировать их, особенно когда речь идет об аккумуляторной батарее.

• Сделка по аренде Prius Prime, модельный ряд Silverado EV, обзор Cayenne E-Hybrid: The Week in Reverse

  Какой популярный пикап станет гибридным, но еще не электрическим? Какой город США предлагает роботизированную зарядку электромобилей на парковке в аэропорту? Это наш взгляд на Неделю наоборот — прямо здесь, в Green Car Reports — за неделю, закончившуюся 19 мая 2023 года. В обзоре Porsche 2024 года…

• Гибрид Toyota Tacoma , электромобиль Chevy Silverado с пробегом 450 миль, Ziggy в DFW: Today’s Car News Роботизированная зарядка проходит испытания в Техасе. А Toyota Tacoma 2024 года станет гибридной — по крайней мере, для некоторых моделей. Это и многое другое здесь, в Green Car Reports. Гибридные модели возглавят пикап Toyota Tacoma 2024 года…
  Бенгт Халворсон 19 мая 2023

• Chevrolet Silverado EV с запасом хода в 450 миль в рабочем грузовике

  Электрический пикап будет иметь один из самых высоких рейтингов запаса хода в своем сегменте, если его подтвердит Агентство по охране окружающей среды.

  Стивен Эдельштейн 19 мая 2023 г.

• Роботизированное зарядное устройство для электромобилей пройдет испытания в аэропорту Техаса

  Робот-зарядное устройство по имени Зигги направляется к машине, нуждающейся в зарядных модулях, а затем возвращается на плацдарм для подзарядки.

  Стивен Эдельштейн 19 мая 2023 г.

• Hybrid возглавляет модельный ряд Toyota Tacoma 2024 года, электромобилей пока нет

  Гибридные версии являются самыми мощными в линейке, поэтому маловероятно, что Tacoma будет гнаться за Maverick Hybrid с расходом топлива 40 миль на галлон.

  Бенгт Халворсон 19 мая 2023 г.

• Планы Honda по водороду, быстрая зарядка в Юте, планирование маршрута Taycan: сегодняшние автомобильные новости

  Бенгт Халворсон 18 мая 2023 г.

  Honda исследует двигатели внутреннего сгорания на водороде для небольших транспортных средств. Юта строит свою сеть быстрой зарядки. А те, кто работает в экосистеме Apple, могут использовать энергию Porsche Taycan во время навигации. Это и многое другое здесь, в Green Car Reports. Те, кто ездит на Porsche Taycan, теперь имеют более широкий выбор навигации. Карты Apple будут учитывать энергопотребление и уровень заряда Taycan и, как и встроенный планировщик зарядки электромобиля, будут рекомендовать остановки для зарядки по пути. Те, кто переключит навигацию на iPhone и CarPlay, не получат предварительную подготовку батареи до…

• Honda планирует полуфабрикаты на топливных элементах, обдумывает водород для малой мобильности

  Планы Honda в отношении водорода включают полуфабрикаты на топливных элементах с Isuzu и двигатели внутреннего сгорания, потенциально для мотоциклов или мопедов.

  Стивен Эдельштейн 18 мая 2023 г.

• Станции быстрой зарядки электромобилей, принадлежащие коммунальным предприятиям, восполнят пробел в штате Юта

  80 зарядных станций на 20 площадках сделают поездки на электромобилях и владение электромобилями более жизнеспособными далеко за пределами Солт-Лейк-Сити.

  Стивен Эдельштейн 18 мая 2023 г.

• Apple Maps отслеживает энергопотребление Porsche Taycan, показывает зарядные станции

  Но не активирует предварительную подготовку батареи для пиковой скорости, как собственный планировщик зарядки Taycan.

  Бенгт Халворсон 18 мая 2023 г.

• Сделка по аренде Prius Prime, многоцелевой электромобиль Ford, штраф за дизельное топливо для бывшего руководителя Audi: Today’s Car News

  Суды еще не закончили с Dieselgate. Ford представляет еще один интригующий маленький электромобиль для Европы. И почему аренда Prius Prime обходится дешевле? Это и многое другое здесь, в Green Car Reports.