Dlaczego diesiel "pali" mniej niż benzyniak?

   Teorii na temat zużycia paliwa, tak moi drodzy zużycia paliwa nie spalania, palić może się ognisko, a spalanie to proces chemiczny, dlatego też cudzysłów wokół "pali" w tytule, było bardzo wiele i powstają coraz to nowe zmyślne teorie na ten temat. Aby jednak rozstrzygnąć raz na zawsze ten spór postanowiłem opisać w sposób jak najprostszy.


   Aby wyjaśnić ten problem uświadomić sobie należy, że ogromne ilości paliwa, które wlewamy do baku naszego pojazdu są zwyczajnie tracone w procesie spalania, a energia użyteczna, która może zostać przekazana na koła pojazdu wynosi nawet zaledwie kilkanaście procent, w momencie, gdy denerwujemy się wlekąc się w korku.
 
   Aby uzmysłowić sobie co tak naprawdę ma wpływ na ilość zużytego paliwa musimy wprowadzić pojęcie sprawności. Nas będzie interesowała sprawność cieplna i sprawność mechaniczna silnika.



  1. Bilans cieplny silnika

   Sprawność cieplna - jest to po prostu stosunek pracy, którą otrzymujemy ze spalania mieszanki do ilości energii lub jak kto woli ciepła doprowadzonego do silnika, w czasie jednego obiegu. Mówiąc prościej sprawność cieplna określa nam ile doprowadzonego ciepła jesteśmy w stanie wykorzystać, a ile tracimy w wyniki strat, np. chłodzenia.

Przyjrzyjmy się teraz jak wygląda to w praktyce:

Rys.1 Schemat bilansu cieplnego silnika spalinowego.

Przyjmijmy, że:

Q- jest to ciepło doprowadzane z mieszanki paliwowo- powietrznej,  Q = 100% 
Qe - ciepło równoważne pracy mechanicznej, czyli wykorzystane,
Qch - ciepło unoszone w układzie chłodzenia,
Qw - ciepło unoszone ze spalinami,
Qr - ciepło promieniowania. 



Wartości te kształtują się mniej więcej na takich poziomach:

Bilans cieplny dla silników z zapłonem iskrowym.

Bilans cieplny dla silników z zapłonem samoczynnym

Tak wiec podsumowując sprawność cieplna dla silników ZI = (25 - 35)%, natomiast dla silników ZS = (35 - 45)%.



   2. Sprawność mechaniczna

   Sprawność mechaniczna - jest to stosunek pracy użytecznej do pracy która powstała z procesu spalania. Określa ona jaką część energii traci się w wyniku tarcia ruchomych elementów w silniku oraz napędu podzespołów pomocniczych. Dodam jedynie, że ponad 50% to straty w uszczelnieniu pierścieniowym.

   Sprawność mechaniczna zmienia się w czasie, zależy m.in. od prędkości obrotowej, a także od stopnia sprężania.

   Sprawność mechaniczna dla silników z zapłonem iskrowym to (0,85 - 0,95) %
   Sprawność mechaniczne silników z zapłonem samoczynnym wynosi (0,80 - 0,90) %



   I wreszcie to co interesuje nas najbardziej...

Sprawność ogólna silnika - 

Informuje nas ona o zdolności wykorzystania energii zawartej w paliwie.

Obliczyć możemy ją jako iloczyn sprawności cieplnej i mechanicznej, które poznaliśmy już wcześniej.

Tak więc sprawności silników ZI  dochodzą do 36%,

 a sprawności silników ZS do 45%     

Wyrazić można ją również stosunkiem pracy użytecznej do całkowitej energii doprowadzonej do silnika, zapisać możemy to w następujący sposób:

Ne

Ge * Wd

N_e - Moc użyteczna
G_e - Godzinowe zużycie paliwa
W_d - Wartość opałowa paliwa

    Tak wiec wiedząc, że sprawności silników diesla są większe od sprawności silników benzynowych oraz, że wartość opałowa jest podobna dla obu paliw z niewielką przewagą dla benzyny, z naszych rozważań i z powyższego wzoru wynika, że silnik z zapłonem samoczynnym jest w stanie lepiej wykorzystać energie zawartą w paliwie, a tym samym potrzebuje mniej paliwa, niż silnik benzynowy aby wygenerować taką samą moc użyteczną. Stąd też mniejsze zużycie paliwa w silnikach z zapłonem samoczynnym.


   Proces spalania mieszanki paliwowo - powietrznej w silniku, jest procesem niesamowicie złożonym. Projektując silnik inżynierowie skupiają się na wszystkich rodzajach sprawności silnika, szukając kompromisu pomiędzy nimi, gdyż są one ściśle połączone ze sobą poprzez złożoność zachodzących procesów. Dlatego to własnie sprawność ogólna silnika świadczy o jego klasie, zdolności do jak najlepszego wykorzystania przez silnik tego co dostarczamy mu poprzez paliwo, a tym samym naszą kieszeń. Należy pamiętać jednak, że silnik, silnikowi nie równy. Wyższa sprawność silników z zapłonem samoczynnym wpływa na niższe spalanie, jednak koszty naprawy, np po zalaniu kiepskiej jakości paliwa na niesprawdzonej stacji mogą być tragicznie wysokie... Jednak to temat na inną okazję. Mam nadzieje, że udało mi się wyjaśnić dzisiaj skąd ta różnica w ilości spalanego paliwa.