Без іскри полум’я

Без іскри полум’я
Історія двигунів із запалюванням від стиснення, почалася в кінці 19 століття. Саме тоді, Рудольф Дизель загорівся ідеєю створення ефективного двигуна, коефіцієнт корисної дії якого зміг би перевищити 10-12%, тобто показник парових машин. З конструкцією і принципом роботи майбутнього мотора Дизель визначився досить швидко: це двигун внутрішнього згоряння з запалюванням палива від високої температури стисливого газу. Однак у процесі створення робочого примірника виникли труднощі: високий тиск і температура в камері згоряння двигуна приводили до прогоряння поршнів, поломок деталей двигуна, а іноді і до вибухів. У підсумку на доопрацювання і надання агрегату достатньої надійності пішло кілька років. Але 1897 році мета нарешті була досягнута: величезний п’ятитонний двигун, розвивав 20лс при 173об/хв і мав ККД в 26%. Навіть перспективний двигун Отто з примусовим запалюванням забезпечував всього 20%!
Чому ж дизельні двигуни вийшли настільки економічніше? У цього є дві основні причини.
Перша полягає у більш високому ступені стиснення дизельних двигунів: від 13 до 25 проти 12 у кращих бензинових представників. Ці цифри не варто недооцінювати, адже від них залежить ККД мотора: чим вони вище, тим більшою мірою розширюються розпечені відпрацьовані гази, і, відповідно, тим повніше їх теплова енергія перетворюється в механічну. Тому, якщо порівнювати сучасні дизельні та бензинові мотори, то перші здатні засвоїти 38-50% відсотків теплоти, що виділилася при згорянні палива, а другі – лише 25-38%.
Виникає резонне питання: а що ж заважає підняти ступінь стиснення бензинових моторів? Заважає детонація, тобто мимовільне займання паливно-повітряної суміші від сильного нагрівання при надмірно великому стисненні. При цьому мало того, що згоряння відбувається не в той момент, коли потрібно, так ще воно супроводжується надзвичайно різким наростанням тиску в циліндрі, що призводить до стуку, перегріву і високої токсичності вихлопу.
Чи То справа дизель, в якому підняття ступеня стиснення лише збільшує надійність займання уприскуваного палива: адже чим буде гаряче повітря в циліндрі – тим швидше воно випарується і тим швидше почнеться процес згоряння. Хоча, звичайно, межі досконалості є і тут. Тільки обумовлені вони вже вимогами до чистоти відпрацьованих газів, та механічною міцністю деталей і шестерень двигуна.
Але крім ступеня стиснення є й друга не менш важлива обставина – це низький опір впускної системи дизеля. Адже, на відміну від бензинового мотора, йому не потрібно “перекривати кисень” дросельною заслінкою – управління потужністю в дизелі здійснюється простим дозуванням уприскуваного пального: потрібна велика віддача – подаємо більше палива. А вже наскільки надмірна кількість повітря у циліндрі – справа десята, головне щоб його вистачало для окислення.
З бензиновим же мотором такий трюк не пройде: якщо повітря виявиться занадто багато, то є концентрація пари бензину в ньому буде дуже низькою, то від іскри суміш просто не спалахне. З-за цього і доводиться ставити на впуску заслінку, що регулює витрату повітря, і, опосередковано, кількість подаваного палива. А тому, при невеликих навантаженнях, наприклад, в штовханині пробок, бензинові автомобілі витрачають сили на всмоктування повітря крізь ледь прочинені дросельну заслінку, створюючи величезну розрідження у впускному колекторі. “Дихання” ж дизеля завжди вільно!
Вплив цього фактора на загальну економічність оцінити легко. Порівняємо цифри витрати дизельних і бензинових моторів одного обсягу. Наприклад, BMW 320d і 320i. У міському циклі, коли навантаження на двигун невелика, дизель економічніше майже в два рази: 6.8 л/100км проти 11,3 л/100км! Не дивно, адже на його боці і висока ступінь стиснення, і низькі втрати у впускний системі. А ось в заміському режимі на швидкості, коли навантаження на мотор побільше, дросельна заслінка відкрита сильніше, і бензиновому двигуну стає легше дихати, у дизеля залишається тільки один козир – ступінь стиснення. В результаті і тане його перевага у витраті палива: лише 4.7 л/100км проти 5,9 л/100км.
Докладно – www.autotechnic.suо