Дизел срещу бензин

[miki69]

Дизел срещу бензин

Напрегнатото противопоставяне между дизеловия и бензиновия двигател достига своята кулминационна фаза. Свръхмодерни турботехнологии, електронно управлявани системи за директно впръскване Common-rail, висока степен на сгъстяване – съперничеството приближи неимоверно двата типа двигатели... И изведнъж, в разгара на прастария двубой, на сцената изненадващо се появи нов играч със сериозни стратегически предимства и напълно основателни претенции за място под слънцето.

След дълги години на забрава, конструкторите преоткриха огромния потенциал на дизеловия мотор и форсираха бурно развитието му с интензивно въвеждане на нови технологии. Стигна се дотам, че динамичните му характеристики се приближиха главоломно до тези на бензиновия конкурент и позволиха създаването на доскоро немислими машини като Volkswagen Race Touareg и Audi R10 TDI с повече от сериозни състезателни амбиции. Хронологията на събитията от последните петнайсетина години е добре известна… Конструираните през седемдесетте години на миналия век дизелови двигатели приниципно не се отличаваха по нищо от своя праотец, създаден от Mercedes-Benz в далечната 1936 година. Последва процес на бавна еволюция, която в последните години прерасна в мощен технологичен взрив. В края на седемдесетте години отново Mercedes създадоха първия автомобилен турбодизел, в края на осемдесетте директното впръскване дебютира в модел на Audi, впоследствие дизелите се сдобиха със четириклапанови глави, а в края на деветдесетте станаха факт и електронно контролираните системи за впръскване от типа Common-rail. Междувременно директно впръскване на горивото под високо налягане бе внедрено и при бензиновите двигатели, при които степента на сгъстяване днес в отделни случаи достига 13:1. В последно време ренесанс изживяват и турботехнологиите, благодарение на които стойностите на въртящия момент при бензиновите мотори започнаха значително се доближават до тези на прочутия със гъвкавостта си турбодизел. Паралелно с модернизацията обаче се оформи и трайна тенденция към сериозно оскъпяване на бензиновия мотор... И така, независимо от ярко изразените пристрастия и поляризацията на мненията по отношение на бензиновия и дизеловия двигател в различни части на света, засега никой от двамата съперници не успява да се сдобие с осезаемо надмощие.

Въпреки приближаването на качествата на двата вида агрегати, в характера, същността и поведението на двете топлинни машини продължават да съществуват огромни разлики.

При бензиновия агрегат сместа от въздух и изпарено гориво се образува в течение на значително по-продължителен период от време и започва доста преди началото на процеса горене. Незавимо дали се използва карбуратор или модерни електронни системи за директно впръскване, целта на смесообразуването е да се постигне равномерна, хомогенна по характер горивна смес с точно определена стойност на съотношението между въздух и гориво. Тази стойност по правило е близка до т. нар. „стоихиометрична смес”, при която кислородните атоми са точно толкова на брой, че да могат (теоретично) да се свържат в устойчива структура с всеки водороден и въглероден атом в състава на горивото, формирайки единствено H20 и CO2. Тъй като степента на сгъстяване е достатъчно ниска, за да се избегне преждевременно неконтролирано самозапалване на някои от субстанциите в горивото вследствие на високата температура при сгъстяването (бензиновата фракция е съставена от въглеводороди със значително по-ниска температура на изпаряване и значително по-висока температура на самовъзпламеняване от тези в дизеловата фракция), възпламеняването на сместа се инициира от запалителна свещ, а горенето протича във вид на фронт, движещ се с определена пределна скорост. За съжаление в горивната камера се формират зони с непълноценно протичане на процесите, водещо до образуване на въглероден окис и устойчиви въглеводороди, а при движението на фронта на пламъка налягането и температурата по периферията му нарастват, в резултат на което се формират вредни азотни окиси (между азота и кислорода от въздуха), прекиси и хидропрекиси (между кислорода и горивото). Натрупването на последните до критични стойности води до неконтролируемо детонационно горене, поради което в съвременните бензини се използват фракции от молекули със сравнително устойчива, трудноподатлива на детонации химическа „конструкция” – именно за постигането на тази устойчивост в рафинериите се извършват редица допълнителни процеси, крайният резултат от които е повишаването на октановото число на горивата. Поради фиксираното до голяма степен съотношение на сместа, с която могат работят бензиновите двигатели, важна роля при тях играе дроселовата клапа, с която натоварването на двигателя се контролира чрез регулиране на количеството свеж въздух. Тя от своя страна обаче се превръща в източник на значителни загуби при режим на частично натоварване, играейки ролята на своебразна „тапа на гърлото” на двигателя.

Идеята на създателя на дизеловия двигател Рудолф Дизел се състои в значителното увеличаване на степента на сгъстяване, а оттам и на термодиначината ефективност на машината. По този начин площта на горивата камера се намалява, а енергията при горенето не се разпилява през цилиндровите стени и охладителната система, а се „консумира” между самите частици, които в този случай се намират на значително по-близки разстояния помежду си. Ако в горивната камера на този вид двигател постъпи предварително подготвена горивно-въздушна смес както при бензиновия, то при достигане на определена критична температура при процеса сгъстяване (зависеща от степента на сгъстяване и вида на горивото) много преди ГМТ ще се инициира процес на самовъзпламеняване и некотролириуемо обемно горене. Точно поради тази причина, горивото в дизеловия двигател се впръсква в последния момент малко преди ГМТ под много високо налягане, с което се създава съществен дефицит от време за добро изпарение, дифузия, смесообразуване, самозапалване и необходимост от ограничаване на максималните обороти които рядко преминават границата от 4500 об./мин. Този подход поставя съответните изисквания към качествата на горивото, което в случая е от дизелова нефтена фракция – в основната си част директни дестилати със значително по-ниска температура на самовъзпламеняване, тъй като по-нестабилната структура и дългите молекули са предпоставка за по-лесното им разкъсване и влизане в реакция с кислорода.

Особеност на процесите на горене при дизеловия двигател са от една страна зоните с преобогатена смес около впръскващите отвори, където горивото се разпада (крекира) от температурата без да се окисли, превръщайки се в източник на частици въглерод (сажди), а от друга зоните, в които горивото въобще отсъства и под въздействие на високата температура азотът и кислородът от въздуха влизат в химично взаимодействие, формирайки азотни окиси. Поради това, дизеловите двигатели винаги се настройват за работа със среднобедни смеси (т. е. със сериозен излишък от въздух), а регулирането на натоварването се извършва единствено чрез дозиране на количеството впръскано гориво. По този начин се избягва необходимостта от използване на дроселова клапа, което е огромно предимство пред бензиновите им събратя. С цел да компенсират част от недостатъците на бензиновия двигател, конструкторите създадоха мотори, при които в процеса на смесообразуване се получава т. нар. „разслояване на заряда”.

В режим на частично натоварване при тях оптималната стихиометрична смес се създава единствено в зоната около електродите на свещите с помощта на специфично подвеждане на струята впръскано гориво, посредством насочен въздушен поток, особен профил на челата на буталата и други подобни способи, с които се гарантира надеждно възпламеняване. В същото време сместа в по-голямата част от обема на камерата остава бедна, и тъй като натоварването в този режим може да се контролира само чрез количеството подадено гориво, дроселовата клапа може да остане широко отворена. Това от своя страна довежда до едновременно намаляване на загубите и увеличаване на термодинамичната ефективност на мотора. На теория всичко изглежда прекрасно, но засега успехът на този тип двигатели, произвеждани от Mitsubishi и VW не може да се нарече бляскав. Като цяло до момента никой не може да се похвали с пълно оползотворяване на предимствата на тези технологични решения.

A ако придимствата на двата вида двигатели се комбинират по „магически” начин? Как би изглеждало идеалното съчетание от високата компресия на дизела, хомогоенно разпределение на сместа в целия обем на горивната камера и равномерното самовъзпламеняване в същият този обем? Интензивните лабораторни изследвания на експериментални агрегати от този тип през последните години показват значително намаляване на вредните емисии в отработилите газове (количеството на азотните окиси например намалява с до 99%!) при едновременно повишаване на ефективноста в сравнение с бензиновите мотори. Изглежда бъдещето наистина принадлежи на двигателите, които автомобилните компании и независимите конструкторски фирми напоследък обединиха под общото наименование HCCI - „Homogeneous Charge Compression Ignition Engines” или „двигатели с хомогенна смес и самозапалване на горивото”.

Подобно на много други „революционни” на пръв поглед разработки, идеята за създаване на подобна машина съвсем не е нова, а засега опитите за създаване на надеждно работещ сериен образец все още са неуспешни. В същото време, нарастващите възможности за електронен контрол на процесите и по-голямата гъвкавост на газоразпределителните системи създават доста реалистична и оптимистична перспектива пред новия тип двигател.

Всъщност, в случая става дума за своеобразен хибрид между принципите на работа на бензиновия и дизеловия двигател. В горивните камери на HCCI постъпва добре хомогенизирана смес по примера на бензиновите двигатели, но нейното самовъзпламеняване протича под въздействие на топлината от сгъстяването. Новият тип двигател не се нуждае и от дроселова клапа, тъй като може да работи с бедни смеси. Трябва обаче да се отбележи, че в случая смисълът на определението „бедна смес” съществено се различава от този при дизела, защото при HCCI няма напълно обеднени и силно обогатени смеси, а своеобразна равномерно обеднена смес. Принципът на работа предполага едновременно възпламеняване на сместа в целия обем на цилиндъра без равномерно движещ се пламъчен фронт и при значително по-ниска температура. Това автоматично води до значително снижаване на количествата азотни окиси и сажди в отработилите газове, а според редица меродавни източници, масовото внедряване на значително по-ефективния като работа HCCI в серийното автомобилно производство в периода 2010-2015 година би спестило на човечеството около половин милион барела нефт дневно.

Преди да се стигне дотам обаче, изследователите и инженерите трябва да преодолеят най-големия в момента препъникамък – липсата на надежден способ за контрол на процесите на самовъзпламеняване при използване на съдържащите фракции с различен химичен състав, свойства и поведение съвременни горива. Редица въпроси повдига и обуздаването на процесите при различно натоварване, оборотни и температурни режими на работа на двигателя. Според някои специалисти, това би могло да се осъществи посредством връщане на прицизно дозирано количество отработили газове обратно в цилиндъра, чрез предварително нагряване на сместа, или с динамична промяна на степента на сгъстяване било чрез директна промяна на компресията (по примера на прототипа SVC на Saab) или чрез промяна на момента на затваряне на клапаните с помощта на системите за променливо газоразпределение.

Все още не е ясно как ще бъде отстранен проблемът с шума и термодинамичния удар върху конструкцията на мотора, вследствие на самовъзпламеняването на голямо количество прясна смес в режим на работа с пълно натоварване. Истинско предивикателство е и стартирането на двигателя при ниска температура в цилиндрите, тъй като инициирането на самозапалване в такива условия е доста трудна задача. В момента множество изследователи работят върху отстраняването на споменатите „тесни места”, ползвайки резултатите от наблюденията върху прототипи с датчици за непрекъснат електронен контрол и анализ в реално време на работните процеси в цилиндрите.

Според специалистите на работещите в тази насока автомобилни фирми, сред които Honda, Nissan, Toyota и GM, най-вероятно е първоначално да бъдат създадени комбинирани машини, които могат да превключват режимите си на работа, а запалителната свещ да се използва като своеобразен помощник в случаите, в които HCCI изпитва затруднения. Подобна схема Volkswagen вече прилагат в своя двигател CCS (Combined Combustion System), който засега функционира единствено със специално създадено за него синтетично гориво.

Възпламеняването на сместа при двигателите HCCI може да бъде осъществено в широк диапазон от съотношения между гориво, въздух и изгорели газове (достатъчно е достигане на температурата на самовъзпламеняване), а малката продължителност на горенето води до чувствително повишаване на ефективността на работа на мотора. Част от проблемите на новия тип агрегати могат да се разрешат успешно в комбинация с хибридни системи от рода на Hybrid Synergy Drive на Toyota - в този случай двигателят с вътрешно горене може да се използва само при точно определен, оптимален по отношение на оборотите и натоварването режим на работа, като по този начин се заобиколят режимите, в които моторът изпитва затруднения или става неефективен.

Горенето в двигатeлите от типа HCCI, постигнато чрез сложен контрол на температурата, налягането, количествения и качествен състав на сместа в положение в близост до ГМТ, е наистина голямо предизвикателство на фона на значително по-лесното възпламеняване със запалителна свещ. От друга страна обаче, при HCCI няма нужда от създаване на важните при бензиновите и особено при дизеловите двигатели турбулентни процеси, поради едновременния обемен характер на самовъзпламеняването. В същото време, именно поради тази причина дори и малки отклонения в температурата могат да доведат до значителни промени в кинетичните процеси.

На практика най-съществения фактор за бъдещето на този тип двигатели се оказва вида на горивото, а правилно конструктивно решение може да се намери само при детайлно познаване на неговото поведение в горивната камера. Затова в момента много от автомобилните фирми работят съвместно с петролни компании (например Toyota и ЕxxonMobil), а голяма част от експериментите на този етап се провеждат със специално създадени синтетични горива, чиито състав и поведение са предварително изчислени. Ефективността при използуването на бензин и дизелово гориво в HCCI е обратна на логиката на класическите двигатели. Поради високата температура на самовъзпламеняване на бензините, степенета на сгъстяване при тях може да варира от 12:1 до 21:1, а при дизеловото горови което се възпламенява при по-ниски температури, трябва да е сравнително малка-от порядъка на едва 8:1.

Tекст: Георги Колев

[miki69]

Diesel Vs Petrol

дали дизелат ще стигне бензина

Astra Petrol Vs. Diesel

Редактирано 21 Март 2010 от miki69

[optimist]

Е то в първото сравнение мисля че определено от топ гиър се гаврят с дизела. Къде са 6 цилиндъра къде 8 (535Д срещу 545И) що не изкарат примерно 530И дето са еднакви коне да се види кои къде е

Редактирано 21 Март 2010 от optimist

[БАТМАН]

Щото дизела ще препарира бензина в посочения от теб случай и няма как тоя пухльо Д.К. да се направи на велик

[andre7080]

Да бе, все едно Парен срещу бензинов хахах.... Мн ясно, КПД-то на дизела е много по-високо. Разход, като на дизел може да бъде постигнат от бензин 1.1, на 600 кила при 80км/ч, с попътен вятър и сам шофьор 55кила

Редактирано 21 Март 2010 от andre7080

[miki69]

искам само да отбележа че дизелат вече не това коието беше преди години

а за напред не се знае може да стигне бензиновият двигател

[integrale45]

Ауди А8 4.2 TDI ускорява по бързо от 0-100 км/ч от бензиновото 4.2

Редактирано 23 Март 2010 от integrale45

[verter]

Ауди А8 4.2 TDI ускорява по бързо от 0-100 км/ч от бензиновото 4.2

и за да не се чуди някой защо сравняваш турбо с атмосферен двигател да споменеме, че цената им на закупуване е една и съща по 90000 евро.

[shpeksi]

Ауди А8 4.2 TDI ускорява по бързо от 0-100 км/ч от бензиновото 4.2

С колко милисекунди по бързо и за кои поколения говориш? А до 200 или 250 дали е по бързо ?

и за да не се чуди някой защо сравняваш турбо с атмосферен двигател да споменеме, че цената им на закупуване е една и съща по 90000 евро.

А цената на обслужване дали е една и съща

[corso]

и за да не се чуди някой защо сравняваш турбо с атмосферен двигател да споменеме, че цената им на закупуване е една и съща по 90000 евро.

"за да не се чуди някой защо сравняваш турбо с атмосферен двигател" (както винаги) да споменем, че дизела, може да е и с турбо, но е с по-малко коне и въпреки това ускорява по-бързо, харчи и по-малко! Я! Колко интересно!

Редактирано 23 Март 2010 от corso

[optimist]

С колко милисекунди по бързо и за кои поколения говориш? А до 200 или 250 дали е по бързо ?

А цената на обслужване дали е една и съща

http://www.fastestlaps.com/comparisons/_Au...DI_quattro.html разликата е нищожна да не говорим че тояа дизел повече от 20л не мое да направи разход докато бензина от там започва говоря за по-спортно каране и градко мъчение

Кое те навежда на мисълта че такъв бензин струва малко да се държи

Редактирано 23 Март 2010 от optimist

[corso]

А до 200 или 250 дали е по бързо ?

Определено! Доказан факт.

[miki69]

това е като да сравняваш ралф шумахер и михаел шумахер кои е по добър

[verter]

Е, всички знаят че най-големият успех на Ралф Шумахер е, че е брат на Михаел Шумахер

[Ц Е Ц О]

http://www.zeperfs.com/en/duel1372-1026.htm

326 vs 335

[optimist]

Мисля че разликата от Autozeitung test track 1:47.8 1:48.1 в полза на бензина само доказва колко бърз е дизела в реалния живот при тва тоя мотор там е FSI и е 350 кобили докато дизела си е 326 магарета но упорити

[verter]

Това е интересно сравнение VW Passat R36 vs. Audi A4 3.0tdi

Конските сили и обемът на бензина срещу турбото и въртящия момент на дизела.

обаче не на драг, а на......писта!

300 коня срещу 240

350 Нм срещу 500Нм

>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Още едно любопитно клипче

, при което в края има една таблица за сравнение между времената за обиколка на писта. Сравненията са с доста изявени бензинки като Audi S3, Ford ST, Skoda RS и Seat Leon Cupra всички без форда с 1.8Т и над 200 коня.

Вижте само колко смазващи изглеждат нещата като суха статистика или класически драг... Audi A3 2.0tdi 140к.с. vs Seat Leon Cupra R 1.8T 210к.с.

и как дизела дава време от 20,79, а бензина 21.11 на къса писта.

Съгласен съм, че купетата и моделите са различни, но мисля ще се съгласите, че е доста учудващ такъв резултат.

Бе за драг дизела не е най-подходящият автомобил, на писта обаче не пада по-долу от бензинките, а в масовото потребление и нужди по пътищата просто

Редактирано 23 Март 2010 от verter

[SLO]

Като говорим за писти,кой спечели последните сезони в WTCC,LeMans или кадето има дизели да се състезават вообще?Бензинките,може би?!?

[Schnura]

хахахаа

дизел срещу бензин

дали е някакво дежа вю

[PESHO OT MARS]

Само един тъп въпрос може ли?

Защо все сравняваме АТМОСФЕРНИ бензини с дизели с ПРИНУДИТЕЛНО пълнене?

[verter]

Защото са сходни като сума на закупуване нови. Турбо бензин струва повече.

[shpeksi]

:D

Темата има лееек потенциал, ако до утре не поизтрият мнения и аз ще пиша един лекичък пост.

[corso]

Само един тъп въпрос може ли?

Защо все сравняваме АТМОСФЕРНИ бензини с дизели с ПРИНУДИТЕЛНО пълнене?

Само един тъп отговор

Ский са, тоя въпрос е задавам милион пъти и отговора му (един и същ) е отговарян пак толкова.

Сравняваме приблизителни коне на приблизителни купета! МОЩНОСТИ!

Кубатури или тип пълнене нямат значение нито за ДРАГ, нито за писта! Имат значение само за гъзария!

Единственото, което има значение при вървежа са конете.

Аре престанете с тва "ама дизела е турбо"! Турбо-конете кво? По-расови ли идват некак си?

Като качиш една кола на ДИНО и там има едно цека-ключе с две положения "със турбо/без турбо"

И като го цъкнеш на турбо и прави една ДЕБЕЛА червена линия за графиката на конете, а на "без турбо", прави една хилава тънка кът конец линийка - не мож я забеляза!

Редактирано 23 Март 2010 от corso

[Ivo-G]

О, не. Не отново. Чувствам се, сякаш съм открил машината на времето и съм се върнал 3-4г назад.

[corso]

О, не. Не отново. Чувствам се, сякаш съм открил машината на времето и съм се върнал 3-4г назад.

Ахаааа, ти да видиш! Нема не!

Редактирано 23 Март 2010 от corso