Вроде братья , а такие разные .

[mexhanicus]

Как и обещал хочу рассказать почему дезель проигрывает по мех. КПД бензинке .

Итак как говорится начнёмсъ :

Моторы как бензиновый так и дизельный схожи по характеру , т.е. оба используют термодинамические циклы ( т.е. ДВС ) и могут быть с тактностью цикла как 2-х , так и 4-х тактов , т.е. имеют одинаковое кинематическое строение .

К примеру возьмём для сравнения КПД следующие моторы :

1. ЗиЛ 375 ( 509 ) , 180 л.с. при 3200 об/мин и 47,5 кгс*м при 1500-2000 об/мин .

2. ЯМЗ 236 , 180 л.с. при 2100 об/мин и 67 кгс*м при 1500 об/мин

Имеем разные системы питания , т.е. бензинка с " вакуумным управлением " а на дизеле непосредственный впрыск , поэтому немного можно пренебречь процессом потери мощности на всасывании у бензомотора , для так сказать чистоты расчётов .

Кроме того главным критерием является - крутящий момент на к/валу или точнее на маховике , вот его мы и будем сравнивать и искать .

[mexhanicus]

Теперь мотор ЗиЛа под номером 1. , а ЯМЗ под номером 2. .

Ещё вводные данные для :

1. Дп.108 мм , ход п. 95 мм , ст.сж. 6,5 ед.
2. Дп.130 мм , ход п. 140 мм , ст.сж.16,5 ед.

Итак проведём расчёты момента на маховике:

1. 13 ( производная от степени 6,5 ) х 0,66 х 4,2 х 91,56 х 0,0475 х 0,29 = 45 кгс*м + поправка на погрешность и инерцию масс получим 49-50 кгс*м , отнимем энергию на привод агрегатов = 47-47,5 кгс*м .

2. 46,55 ( пр. от ст. 16,5 ) х 0,66 х 2,1 х 132,665 х 0,070 х 0,105 = 62,9 кгс*м + поправка на погрешность и инерцию масс получим 71-74 кгс*м , отнимем энергию на привод агрегатов = 67-68 кгс*м

Так почему дизель в 2,5 раза "слабее" бензинки ? На этот вопрос ответит ответ следующего вопроса :

А что это за цифры выделенные жирным шрифтом ?

[underwood]

Сейчас уже трудно вспомнить,но одна из этих цифр-удельный расход топлива(грамм на лошадинный силочас)у дизеля меньше,а вторая-теплотворная способность топлива,тоже меньше у дизтоплива.

[AB-Engine]

Ну, мутно как-то у механикуса... И не наглядно .

Мощность ДВС можно представить намного проще. Она в любом случае пропорциональна энергии:
- количеству воздуха в цилиндре за цикл, т.е. фактически объему цилиндров V с учетом их реального наполнения (для этого служит так называемый коэффициент наполнения nv) - чем объем больше, тем больше энергии будет подведено,
- частоте этих циклов, т.е. оборотам n - чем они больше, тем больше циклов подвода энергии,
- энергии самого подведенного топлива, которая для жидкого углеводородного топлива с приблизительно одинаковой теплотворной способностью обратно пропорциональна коэффициенту избытка воздуха, т.е. 1/а - чем больше воздуха и меньше топлива, тем меньше энергии подводится,
- КПД всего этого безобразия , называемого ДВС - как у паровоза практически, хотя у дизеля он заметно выше, процентов на 30 (в среднем это приблизительно 0,35-0,4 вместо 0,25-0,3 у бензинок, что определяется непосредственно более высокой степенью сжатия дизелей. КПД показывает, какая часть из подведенной энергии реально идет к трансмиссии.
- ну, и тактность Т можно добавить куда-нибудь - у 4-тактных надо в 2 раза больше оборотов, чем у 2-тактных, чтобы подводить столько же энергии в единицу времени.

Если пренебречь изменением мехпотерь (они приблизительно близки), то легко можно найти, что мощность пропорциональна такому пятичлену :

V х КПД х n / (α х Т)

Отсюда легко рассчитать, как отличаются зилки от камазов и прочих ямз по мощности, и самое главное - почему . Для этого достаточно поделить один пятичлен на другой .

Не надо никаких сложнейших вычислений а-ля-механикус. Просто смотрим на пятичлен и видим совершенно невооруженным глазом - у дизеля обороты намного меньше, а коэффициент избытка воздуха намного больше, чем у бензинки - и эта разница никак не компенсируется более высоким КПД. Но у 2-тактника (но не мопеда, потому что там КПД очень низкий за счет потерь топлива на выхлоп) все будет получше. Ну, а на сколько - это уже к механикусу - пусть прикинет .

И весь вопрос - в целом .

[mexhanicus]

КПД всего этого безобразия , называемого ДВС - как у паровоза практически, хотя у дизеля он заметно выше, процентов на 30 (в среднем это приблизительно 0,35-0,4 вместо 0,25-0,3 у бензинок,

Всё верно НО это тепловой КПД , т.е. сколько тепла выделилось из сгорания топлива и сколько в полезную работу мы истратили .

КПД показывает, какая часть из подведенной энергии реально идет к трансмиссии.

А вот это немного не так , т.е. не совсем правильно , т.к. разница в энергии от сгорания и работе затраченной на СЖАТИЕ - не одно и тоже .

у дизеля обороты намного меньше, а коэффициент избытка воздуха намного больше, чем у бензинки - и эта разница никак не компенсируется более высоким КПД

Дело не столько в оборотах , сколько в разнице :

1. типа применяемого топлива ( что определяет характер сгорания и соответственно те самые цифры , которые выделены жирным шрифтом , кстати те расчёты - не аля механикус , а стандарты расчётов при проектировании ДВС , по термодинамики и кинематики )
2. работа затраченная на предварительное сжатие ( тобишь в дизеле на всех режимах работа на сжатие одинакова , а в бензинке она растёт сообразно росту оборотов мотора , или открытию дроселя . кроме того в бензинке сжатие намного ниже , т.е. давление сжатия в среднем на два порядка ниже , чем в дизеле , что соответственно увеличивает КПД бензинок )



Поясню :

Итак 4,2 и 2,1 - это степень повышения давления в цилиндре , т.е. увеличение уже имеющегося давления сжатия , причём на которое затрачено немало энергии ( момента крутящего на к/валу ) .

Вообще для моторов при расчётах ( проверенных на испытательных стендах ) закладывается определённый коэфф. степени увел. давления и он составляет :

1. для бензинок в зависимости от применяемого сорта топлива - от 4,2 до 5,0
2. для дизелька в зависимости от параметра " альфы " и типа камеры сгорания - от 1,7 до 2,3 .

Причём эти параметры неизменны , т.е. сколько бы мы не увеличивали октановое число бензина или степень сжатия дизеля , всё равно всегда будут максимальные значения - 5,0 для бензинки и 2,3 для дизелька .

[underwood]

А 0,29 и 0,105 ?

[mexhanicus]

А 0,29 и 0,105 ?

Хорошо что спросили .
Это обобщённые коэффициенты в которые "вложены" данные о приращении давления ( степень увеличения давления ) , зависимость КПД всей конструкции от числа цилиндров , тактности цикла . Определены они в данном виде как сумма всех коэффициентов , дабы не плодить кучу формул .

Поэтому высчитывая зависимость степени повышения и т.п. можно прийти к выводу , что дизель проигрывает в КПД на маховике мотора бензинке примерно в 2,5 раза , при прочих равных условиях .

п.с. вы спросите - почему тогда не ездят на бензине ?
тому несколько причин :
1. пожароопасность
2. неэкономичный сорт топлива ( прожорливый характер )
3. имеется предел мощности по сравнению с дизелем ( т.е. нельзя до бесконечности , при том же объёме мотора что и у дизеля , снимать в 2,5 раза больший момент на к/валу , пока дизель не перешагнёт планку максимального давления цикла в 400 бар , хотя это будет не скоро )

[AB-Engine]

Механикус как-то жжет опять .

Мы про пожароопасность бензина тут уточним немного .
Вот немчики во время ВОВ считали, что бензин менее пожароопасен, чем соляра . Соляра, когда горит - это напалм, от которого челу нет никакого спасения . А бензин горит с охлаждением поверхности. В результате только на этом эффекте получился такой результат - бензиновый танк типа Пантера или Тигр имел время жизни 14 боев в среднем, и экипаж как правило был жив. Откуда у немчиков и появились асы танкового боя . А самый "лучший в мире" ( ) солярочный танк Т-34 жил только 4 боя, и экипаж как правило был мертв .

Знает ли механикус, как немчикам удалось добиться такого результата на таком взрыво- и пожароопасном топливе ? Их это, конечно, не могло спасти в целом, потому что танков у нас было как грязи. И даже больше. Но это уже другой вопрос.

[AB-Engine]

Это задача на техническую смекалку - специально для всех механикусов .

[mexhanicus]

Ув. АВ у вашему сведению бензин в том смысле пожароопаснее чем ДТ , что он относится к разряду легковоспламеняющихся топлив , тобишь бензин испаряется и при минус 30 гр. , а ДТ разлив на горячую чушку , даже горелкой не подожгёшь . Вот в том то и весь фокус покус в отношении пожароопасности бензина .




П.С. - т.е. вероятность пожара или взрыва бака с бензином в 1000 литров на грузовике , в 1000 раз больше , чем при наличии в оном ДТ ( соляры ) !

[AB-Engine]

А почему тогда танк Т-34 на соляре полностью выгорал изнутри вместе с экипажем за 4 секунды, а Тигр на бензине почти и не горел? То есть, горел, но вероятно, совсем не за 4 секунды, и возможно, не полностью, если экипаж оставался цел.

Вроде соляра-то поопасней будет ...

[Kudrik]

П.С. - т.е. вероятность пожара или взрыва бака с бензином в 1000 литров на грузовике , в 1000 раз больше , чем при наличии в оном ДТ ( соляры ) !

Сразу видно , что не пожарник.

А в действительности , температура вспышки диз.топлива (при проверке в т.н."закрытом тигле") --раза в полтора НИЖЕ , чем у бензина.

Т.Е. в действительности солярка взорвётся быстрее бензина . Если нагревать баки одинаковой температурой.
Что иногда видно бывает . Например выгорел весь моторный отсек и кабина у ЗИЛа (0т замыкания). А два полных бака бензина только надулись, но не взорвались.

[Kudrik]

Это как спросить людей : "Из какого материала лестница, на второй этаж, будет самой пожаро-огнестойкой-безопасной??"
И 99% людей ответят: железная , железобетонная, каменная.
Хотя на самом деле --совсем из другого материала. ОЧЕНЬ ДАЖЕ горючего.

[Kudrik]

Это задача на техническую смекалку - специально для всех механикусов .

Жаль , что не видел никогда внутри Тигра. Видел только в одном сельском дворе дорожку. Выложенную плитками(бронёй) от Тигра. Очень похожи на серо-коричневый гранит(мрамор).

По-поводу технической смекалки. Скромно осмелюсь предположить , что в Тигре запас топлива был размещён в нескольких изолированных баках(соединённых между собой системой клапанов).
Так же осмелюсь предположить , что расход топлива шёл последовательно(бак-за-баком). Пустые баки автоматически отсекались клапанами и наполнялись сжатым СО2(из баллона). Эти баки полностью безопасны при пожаре.
Тогда при пробитии и возгорании одного ,из наполненных топливом баков, оставшиеся полные баки только нагревались. Но не взрывались сразу. По-причине высокой температуры вспышки бензина (в закрытом баке).

[AB-Engine]

Ну, почти так . Немчики умные - они использовали ту самую взрывоопасность бензина именно для того, чтобы сделать его не взрывоопасным . Для этого баки разделялись между собой бронелистом, снаружи баков по кругу тоже был бронелист, естественно, а вот дно танка под баками не было бронировано . В результате при попадании снаряда бак реально взрывался и весь улетал вниз . Но этот взрыв повредить что-либо в танке не мог - по причине брони вокруг, и водителю при этом достаточно было даже не останавливаясь переключить питание на другой бак .

Такая конструкция была вначале применена на Т-4, но там был 1 бак, и при попадании снаряда в него танк терял ход. Поэтому дальше конструкцию усовершенствовали . А вот эффект большей температуры вспышки использовался в специальной одежде - при горении бензина на ней внутренний слой фактически охлаждался, а не нагревался. Что все вместе и позволяло сохранять экипаж.

На Т-34 ничего подобного не было и в помине. При попадании снаряда - 4 секунды на покидание, что было невозможно даже для командира с открытым люком на башне, и напалм выжигал полностью весь экипаж за секунды . К слову - вот такой был гроб на гусеницах, который досужие коммуняки до сих пор числят за "лучший танк всех времен и народов с лучшим в мире дизелем" . У него было только 2 достоинства - форма и пушка. Все остальное - двигатель, коробка, фрикционы, подвеска и прочее - все это было крайне ненадежно и требовало непрерывного ремонта. А практическое отсутствие фильтрации воздуха вообще убивало мотор до неремонтопригодного состояния всего за 300-400 км. Но... таких монстров понаделали столько, что все это не имело большого значения.

Но это мы так - немного отвлеклись в историю солярки .