juhist

Почему тяжелые автомобили почти всегда используют дизельные двигатели?


Дизель Бензин Грузовая машина Авто

Я всегда задавался вопросом, почему тяжелые транспортные средства, такие как большие грузовики и автобусы, почти всегда используют дизельные двигатели, тогда как в легких автомобилях есть выбор между дизельными и бензиновыми двигателями.

Эффективность двигателя может объяснить предпочтение дизельным двигателям, но опять же это не относится к весомым соображениям и в легких автомобилях? Вы должны повысить эффективность работы с дизельным двигателем, и поэтому все автомобили должны использовать дизельные двигатели.

Итак, почему большие автомобили почти всегда используют дизельные двигатели, но у легких автомобилей есть выбор между бензином и дизельным топливом?

Могут ли современные технологии, такие как гибридные технологии с циклом Аткинсона, доставлять бензиновые двигатели на большие транспортные средства? Я прочитал, что цикл цикла Atkinson в 2016 году Toyota Prius имеет 40% тепловой эффективности. По моему мнению, это очень похоже на дизельное топливо, и если технология будет расширяться, это может помочь принести бензиновые технологии в большие транспортные средства.

HandyHowie
Производители также производят бензиновые двигатели, потому что спрос на них у людей, которые не хотят использовать автомобиль с дизельным двигателем.

Ppoggio
Разве нет двухтактных и четырехтактных дизельных двигателей? О каком дизельном двигателе вы спрашиваете здесь?

sergiol
В Швейцарии распространены бензиновые автобусы и грузовики.

Ответы


vini_i

Torque - это название игры. Для перемещения тяжелых грузов необходим высокий крутящий момент. Если сравнить бензиновый двигатель с аналогичным дизельным двигателем, у дизеля всегда будет более высокий крутящий момент. Более высокий крутящий момент возникает из-за необходимости более высокого коэффициента сжатия, необходимого для воспламенения от сжатия. Для достижения более высокой степени сжатия требуется более длительный ход. Более длинный ход исходит из большего смещения коленчатого вала. Это смещение дает больший крутящий момент.

Другой аспект заключается в том, что дизели могут создавать огромный крутящий момент при очень низких оборотах. Очень просто поставить больше топлива, как больше крутящего момента, когда все остальное остается неизменным. Дизель не имеет дроссельных пластин и втягивает максимальное количество воздуха при каждом ударе. В дизеле количество добавленного топлива - это то, что контролирует мощность. Дроссель контролирует, сколько топлива добавлено. Это означает, что дизель всегда бежит. На холостом ходу двигатель почти не использует топливо. Эта обедненная смесь позволяет добавлять большие количества топлива даже при низких оборотах. Бензиновый двигатель, с другой стороны, всегда должен поддерживать оптимальную стехиометрическую топливную смесь. Это необходимо, чтобы смесь была правильной, чтобы получить больше топлива, чтобы двигатель нуждался в обороте до более высоких оборотов. Это означает, что бензиновый двигатель делает его крутящим моментом при гораздо более высокой скорости вращения, чем дизель. Эта высокая характеристика крутящего момента делает двигатель с бензиновым двигателем жестким, что требует постоянного поддержания оборотов в минуту.

Единственный реальный откат к этому производству крутящего момента - ограниченный RPM. Это компенсируется коробкой передач с множеством передач.

Если бы использовался бензиновый двигатель, он был бы намного больше. Гораздо больший двигатель обеспечит больший расход топлива.

altendky
Не забывайте, что так же, как дизельный двигатель может быть настроен, бензиновый двигатель может быть направлен вниз, чтобы увеличить крутящий момент. Мне нравится объяснение о внутренности двигателя, но на самом деле это не объясняет весь дизайн системы.

DrZ214
At idle the engine uses hardly any fuel. Я бы смел это предложение. This lean mixture allows for the addition of large quantities of fuel even at low RPM. Ах, так вот почему большой грузовик, начиная с простоя, создает над ним огромное облако дыма.

cloudnyn3
@altendky Я думаю, что его ответа достаточно. Он не входил в элементарное объяснение, но если у вас есть базовые знания физики; Вы должны понимать, что именно он пытается передать. Я не намекаю, что вы этого не делаете, но если кто-то хочет получить ОЧЕНЬ глубокий ответ о физике и механической функции / разработке дизельного двигателя, это будет не плохой вопрос, если у нас есть ученые или инженеры! Мы - смешанная группа хаха

Zaid
Я должен согласиться с @altendky. Крутящий момент - это не ответ. Это факт, что дизельные двигатели по своей сути более эффективны

altendky
@ cloudnyn3 Я могу получить Нм крутящего момента от мотоциклетного двигателя и большого передаточного числа, но они не используют их в тяжелых транспортных средствах. Таким образом, только крутящий момент - это не ответ.

dotancohen

Важнейшей, но часто забываемой причиной доминирования бензиновых двигателей в пассажирских транспортных средствах является потребность в дизельных двигателях в тяжелых транспортных средствах. Данное количество сырой нефти в зависимости от ее состава даст заданное количество дизельного топлива, определенное количество бензина, определенное количество свечного воска и определенное количество других нефтепродуктов. Поэтому, если мы фиксируем количество любого из этих продуктов, которые нам нужны как постоянные, то мы также фиксировали все остальные количества продуктов как постоянные.

Как пояснил vini_i в другом ответе, дизели производят больше крутящего момента как побочный результат технических решений при создании двигателя с более высокой степенью сжатия. Тяжелые автомобили получают дизельные двигатели с вращающим моментом. Давайте исправить количество дизельного топлива, необходимого для перемещения товаров данной страны через дизельное топливо. Теперь у нас есть фиксированное количество бензина, которое было произведено как побочный продукт производства этого дизельного топлива. Имеет смысл использовать бензиновые двигатели в пассажирских транспортных средствах, которые могут сжигать этот оставшийся бензин, чем поставить дизельные двигатели в пассажирские транспортные средства, которые затем будут конкурировать за определенное количество дизельного топлива.

Таким образом, ни один тип двигателя не будет экономически хорошо приспособлен для использования на всех автомобилях, независимо от технических соображений. Когда создается топливо для одного типа двигателя, топливо для другого типа двигателя создается как побочный продукт, и кто-то придет вместе с двигателем, который может сжечь этот побочный продукт.

DucatiKiller♦
Я думаю, вы обратили внимание на очень важный момент, который был упущен. Хороший вклад.

Octopus
Когда начнут появляться свечные восковые двигатели?

dotancohen
@Octopus: На самом деле корень слова керосин (т.е. реактивное топливо) - это греческое слово для воска!

Dmitry Grigoryev
Это не объясняет, почему дизельные легковые автомобили настолько популярны в Европе. Я не слышал о сделках, когда Европа продает неиспользованный бензин в США.

sergiol
В Бразилии дизель даже запрещен для легких пассажирских автомобилей.

robertb556

К основному вопросу OP: «Почему тяжелые автомобили почти всегда используют дизельные двигатели?» Ответ: Стоимость и надежность. Дизельные двигатели значительно дороже, но времена жизни во много раз больше, чем бензиновые двигатели. Для коммерческого автомобиля, который находится на дороге весь день каждый день, он добавляет большие сбережения из-за лучшей эффективности использования топлива и меньшего времени простоя для ремонта.

К дополнительному вопросу OP о легких транспортных средствах, использующих дизельное топливо: в Соединенных Штатах дизельное топливо имеет очень негативный потребительский имидж, что он грязный, громкий, медленный и т. Д. Автомобильные компании утверждают, что даже если дизельные двигатели превосходят бензин, потребители в США их не купят. Здесь не стоит обсуждать обоснованность этой претензии, но стоит отметить, что в других местах, таких как Европа, большой процент потребительских автомобилей - дизельное топливо. Таким образом, ответ может быть более культурным, чем научным (я имею в виду, что культура потребления в США или культура компании «Большая тройка» открыта для интерпретации).

DucatiKiller♦
Я думаю, что недавний скандал с выбросами дизельного топлива от VW и других европейских автопроизводителей усилил восприятие дизеля как плохое.

user13882

Учитывая два двигателя с одинаковым весом, оба работают с оптимальной эффективностью (т. Е. Максимальной механической работой на единицу химической энтальпии в сжигаемом топливе), вы получите аналогичный расход топлива для любого типа двигателя. Но дизельный двигатель, как правило, предлагает немного больше энергии из этого, давая больше крутящего момента; вот как это более эффективно.

Однако такая оптимальная эффективность всегда достигается при довольно низких оборотах. Теперь поршневые двигатели на самом деле предлагают большую мощность при высоких оборотах, хотя и за счет снижения эффективности. То есть, переходя вниз и увеличивая, вы получаете значительно большую мощность (и нуждаетесь в гораздо большем количестве топлива). Теперь, поскольку двигатели Otto могут быть увеличены выше дизельных двигателей (а также, как правило, реагируют намного быстрее), они более подходят для такого рода «разгона» и, следовательно, более привлекательны для спортивных автомобилей. Для грузовиков это неэкономично.

Если вы это сделаете, двигатель Отто - это компромисс между дизельным двигателем (тяжелый, хорошая эффективность при низких оборотах в минуту, небольшая дополнительная мощность при высоких оборотах в минуту) и газовая турбина (очень легкая, ужасная эффективность при низких оборотах, много мощности при высоких оборотах в минуту ).

shabby
и из-за этого возникает больший крутящий момент: бензин содержит в основном алканы (парафины), алкены (олефины) и ароматические соединения. Дизельное топливо состоит в основном из парафинов, ароматических соединений и нафтенов. Углеводороды бензина содержат обычно 4-12 атомов углерода с температурой кипения от 30 до 210 ° C, тогда как дизельное топливо содержит углеводороды с приблизительно 12-20 атомами углерода и диапазон кипения составляет от 170 до 360 ° C. Бензин и дизельное топливо содержат приблизительно 86 мас.% Углерода и 14 мас.% Водорода, но отношение водорода к углероду несколько изменяется в зависимости от состава.

Oil Drum Alley

Еще одно соображение, по крайней мере, в Соединенном Королевстве заключается в том, что вы можете купить «красное дизельное топливо» (дизельное топливо, окрашенное красное) для использования в сельском хозяйстве, стационарные генераторы и т. Д. С гораздо меньшим налогом. В настоящее время дизель здесь составляет около 1,10 фунта стерлингов за литр (местный гараж, ехал раньше), тогда как в последний раз я купил красный дизель, он составлял около 0,60 фунтов за литр.

Я не знаю, происходит ли это в других странах, но с учетом сходства в производительности дизельного топлива / бензина (бензина) это значительное снижение стоимости топлива означает, что дизельное топливо является топливом для тракторов и сельскохозяйственной техники или любого двигателя, t управлять колесами дорожного транспортного средства, таких как холодильные системы и генераторы и т. д. Если подобная ситуация возникает и в других странах, это, без сомнения, одна из причин того, что дизельные двигатели доминируют в этих отраслях. Вы не сможете сделать бензиновый двигатель, который будет использовать в течение всего срока службы достаточно меньше топлива, чтобы компенсировать такую ​​разницу в стоимости топлива.

Я не знаю, но я бы рискнул предположить, что такая ситуация возникла много лет назад, когда бензиновые двигатели просто не могли обеспечить требуемый крутящий момент или надежность в требуемых условиях, поэтому дизель был предпочтительным вариантом. Законодательство в отношении налога на топливо для разных видов использования не будет соответствовать современным темпам развития частными компаниями.

Разумеется, красный дизельный аргумент не сокращает его с помощью дорожных транспортных средств, но когда вы считаете, что груз, притянутый на 40-футовом прицепе, сопоставим с грузом трактора и прицепа в поле, для производителей двигателей легче сделать два аналогичных двигатели, адаптированные к рынку. Я не знаю, где-то достаточно, о том, кто владеет тем, кто имеет дело с производителями дизельных двигателей за последние пятьдесят лет, но это, по крайней мере, некоторая пища для сомнений.

Наконец, если бы все использовали дизельное топливо, полиция должна была бы проверять каждый автомобиль на красный дизель в топливном баке, а не на небольшой процент, который он мог бы реально использовать сегодня. Это будет стоить правительствам и нефтяным компаниям многих миллионов потерянных доходов, что, конечно, было бы немыслимо.

Level River St
Это происходит в других странах, которые применяют налоги на дорожное топливо (т. Е. Их довольно много). Ирландия использует зеленый краситель вместо красного, что означает, что жители, проживающие на границе с Северной Ирландией, могут смешивать ирландские и британские сельскохозяйственные дизели с дают коричневатый цвет, который выглядит естественно невооруженным глазом. Таким образом, они надеются, что их использование сельскохозяйственного дизельного топлива на дороге останется незамеченным.

Jim Stanley

Некоторые хорошие и некоторые почти хорошие ответы здесь.

Дизельные (или любые поршневые) двигатели - в отличие от заявленных выше - не обязательно требуют длительного хода для высокого сжатия; но они часто имеют квадратные отверстия и / или штрихи, которые не являются короткими (стандартными стандартами бензиновых двигателей).

Дизельные двигатели - в отличие от заявленных выше - имеют дроссельные пластины; они регулируют входящий поток воздуха, который, в свою очередь, регулирует крутящий момент, мощность и обороты. , и т.п.

Высокое сжатие может быть достигнуто с изменением хода и без него, и это можно сделать, изменив длину стержня (не то же самое, что и ход), чтобы он помещал поршень дальше в блок цилиндров и, возможно, выступал в камеру сгорания и / или путем изменения геометрии поршня.

Большой ход может и часто приводит к большему мгновенному и сложному крутящему моменту на коленчатом валу (подумайте о рычаге с большим гаечным ключом, так как это [плюс больше трения] - именно то, что вы даете BMEP и / или усилие, действующее на поршень, производимый каждый продукт сгорания, когда он соединен с коленчатым валом с длинным ходом / «рычагом»); но, как уже упоминалось, это также увеличивает трение.

Дизельные двигатели, как правило, могут работать с чрезвычайно высоким коэффициентом сжатия (намного выше, чем у обычных бензиновых двигателей) из-за используемого ими топлива, помимо прочего, не сжимают сжатие при коэффициентах сжатия, которые были бы в типичном бензиновом двигателе.

Как говорится в ответах и ​​заметках сверху; название игры всегда является крутящим моментом.

И это - плюс способность производить высокие показатели крутящего момента как надежно, так и (для проделанной работы) экономично - вот почему изготовлены дизельные двигатели.

HorsePower (сила, связанная с объектами [грузовик], которые движутся по прямой и / или линейной плоскости) является просто продуктом крутящего момента (сила, связанная с объектами [коленчатым валом], которые вращаются и / или вращаются); количество крутящего момента, создаваемого в заданное время и / или оборотов.

Поскольку на самом деле есть несколько вещей, которые может сделать инженер-силос, чтобы увеличить выпуск любого (дизельного / бензинового) поршневого двигателя (помимо увеличения количества сжигаемой и / или прокаченной мощности, увеличения статической мощности двигателя, увеличения сжатия, снижения трения / обратный вес .etc), обратите внимание, что увеличение сжатия напрямую связано как с повышением эффективности, так и с выходом.

В отличие от, скажем, увеличения емкости статического двигателя; так как 454 кубических дюйма (менее 7 литров) не обязательно более эффективны, чем, скажем, современный 3-литровый V6 - несмотря на то, что 454, вероятно, вероятно, были более мощными, при условии, что 3-литровый V6 не был турбонаддувом.

Даже тогда, турбонаддув 454, и у вас будет потрясающий крутящий момент и мощность за пределами 1500HP и, возможно, приближается к 2000HP при условии, что все настройки / заправки сделаны правильно.

Таким образом, дизельные двигатели предназначены для обеспечения значительного крутящего момента с помощью вышеупомянутых подходов к проектированию и очень высокой степени сжатия / сгорания.

Длина хода в дизельном двигателе имеет больше общего с генерацией крутящего момента (от продукта сгорания) и / или конструкции - чем чистое сжатие; но, как указано выше, он также может помочь сжатию.

Процесс сжигания является сложным, и это одно из мест, где эффективность, экономичность и крутящий момент / мощность могут быть максимальными.

Вот почему мы видим современные бензиновые автомобили - особенно европейские - все выходят с прямым впрыском; как и большинство дизелей в течение многих лет.

Таким образом, процесс горения можно лучше контролировать для всех условий и вождения «режимов».

Дизельные двигатели - в отличие от большинства типичных бензиновых двигателей, особенно тех, что были десять лет назад - почти всегда гарантируют, что они срабатывают именно в верхней мертвой точке (TDC) из-за того, что они полагаются на воспламенение от сжатия.

Многие типичные бензиновые двигатели, некоторые из которых даже сегодня, не имеют возможности стрелять в каждый цикл горения прямо в ВМТ из-за сложности двигателя и того, как быстро движутся вещи; и когда это не произойдет, эффективность и крутящий момент скоро упадут.

Чем быстрее двигатель вращается, тем сложнее обеспечить, чтобы каждый отдельный цикл сгорания срабатывал прямо в ВМТ; это одна из причин того, почему в настоящее время все недизельные двигатели имеют индивидуальные пакеты катушек (для каждого штепселя) и некоторую форму зажигания с электронным / компьютерным управлением.

Сравнительно, дизельные двигатели вообще не нуждаются в электронных системах зажигания, и они не имеют высоких скоростей коленчатого вала (дизель океанского лайнера редко будет делать более 250-300 об / мин, если это так).

Дизельные двигатели также в основном построены для создания значительного крутящего момента из-за очень низких скоростей транспортного средства / двигателя, а также используют топливо, которое было спроектировано (когда только имелось единственное топливо для бензина) для обеспечения очень высокой степени сжатия.

Ошибочно, что дизельные двигатели более эффективны, чем обычные современные бензиновые двигатели.

Обычно - десять лет назад - способность дизельного двигателя обеспечивать значительный крутящий момент от низких скоростей автомобиля / двигателя в сочетании с его способностью поддерживать высокие коэффициенты сжатия, а также тот факт, что дизельные двигатели были с турбонаддувом; что часто обеспечивало воспринимаемую эффективность и другие преимущества по сравнению с типичным бензиновым двигателем.

В наши дни - особенно с неэтилированными бензиновыми продуктами, которые поддерживают высокое сжатие - типичные бензиновые двигатели являются не только турбонаддувом, прямым впрыском и высокими коэффициентами сжатия, но они также способны к увеличению скорости вращения коленчатого вала по сравнению с дизелями, а также к производству большие значения крутящего момента при низких скоростях вращения коленчатого вала.

Это касается той же цели, что и несколько уникальных торговых предложений, которые ранее предлагали дизели.

Тем не менее, дизельный двигатель будет пользоваться популярностью еще некоторое время, поскольку дизельное топливо немного дешевле, чем обычный бензин.

Кроме того, дизельные двигатели; (a) являются прочными, (b) относительно просты, (c) они обычно работают на низких скоростях [и поэтому являются товарами крутящего момента и «разумно» экономичны / экономичны], (d) они не требуют сложного клапана и / или соображениями системы зажигания, и (e) когда они предназначены для работы в двухтактном режиме, они могут быть реализованы для получения больших выходных крутящих моментов с иногда равной или меньшей сложностью, особенно в отношении соображений с клапанами.

Тем не менее, я думаю, сочетание медленной кончины отрасли ископаемого топлива, политика большинства стран первого углерода в отношении выбросов углерода и загрязнение окружающей среды, а также рост гибридных / автономных электродвигателей в пассажирских транспортных средствах, вероятно, развивается - убейте дизельный двигатель в течение следующих 10 лет.

DucatiKiller♦
Я скептически отношусь к утверждению, что дизельные двигатели будут уничтожены в ближайшие 10 лет. Я думаю, что вы получите лучшее сцепление с ответом, если немного разбейте его на разделы. ТЛ; др

Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2♦
Я откажусь от предложения «дроссельной заслонки» здесь ... имеет смысл иметь дроссельную пластину на дизельном топливе, чтобы заставить EGR работать лучше. Идея здесь заключается в создании большего вакуума, а не для ограничения количества воздуха, поступающего в систему (что является основной причиной для бензинового двигателя). Я удивлен, что они просто не вводят больше перекрытий в профиль кулачка. Это позволяет вернуться к реверсии, которая в значительной степени устраняет необходимость в клапане EGR. Тем не менее, я все еще поддерживаю «напыщенное» предложение.

DucatiKiller♦
Вот вопрос и место для публикации относительно дизельных дроссельных пластин. mechanics.stackexchange.com/questions/23956/...
For advertisement and collaboration please email answer.adv@gmail.com