Dlaczego diesle mają niższe zużycie paliwa?

Diesle ,,palą” mniej to wiemy, pytanie – dlaczego?

Zapytałem przyjaciół. Oto kilka ,,typowych” odpowiedzi:

• Mają wyższy moment obrotowy i pracują na niższych obrotach (Fałsz)
• Silniki są bardziej efektywne, mają mniejsze straty (Prawda, ale to nie wszystko)
• Mają turbo i dobrze działają w tym tandemie (Zgadza się, ale wolnossące diesle też mają niskie spalanie)

Ogólny wniosek, niewiele osób wie, dlaczego właśnie silniki diesla spalają najmniej paliwa – ciekawe dlaczego?

Omawiany temat przedstawię w maksymalnym uproszczeniu, chodzi mi o ideę a nie przedstawianie skomplikowanych wyliczeń.

Założenia teoretyczne*

Poniższy ,,tok rozumowania” zakłada fakt, że kupujemy paliwo na litry. Interesuje nas ile litrów paliwa dane auto spala, a co za tym idzie ile kosztuje jazda samochodem. Gdybyśmy kupowali paliwo na kilogramy sytuacja była by inna.

Sekret tkwi w paliwie!

Silniki diesla mają niższe spalanie ponieważ olej napędowy jest ,,lepszym” paliwem (*), przynajmniej jeśli chodzi o wartość spalania. Dlaczego tak się dzieje?

1) Olej napędowy ma większą kaloryczność (*)

Wartość opałowa benzyny wynosi 31,79 MJ / l, a oleju napędowego aż 36,7 MJ / l– czyli o ponad 15% więcej. Innymi słowy – litr oleju napędowego ma o około 15% więcej ,,energii” niż litr benzyny.

2) Własności ON pozwalają na skonstruowanie efektywniejszych silników

To nie silniki diesla są bardziej wydajne ponieważ mają wyższe sprężanie, dobrze ,,współpracują” z turbo itp. Olej napędowy, dzięki swoim własnościom umożliwia stworzenie takich silników! Nie ma obawy o spalanie stukowe – możemy zwiększać moc turbosprężarką nie martwiąc się o spadek efektywności spalania. Stosunkowo niedawno Mazda stworzyła silniki benzynowe i diesla o takim samym stopniu sprężania (14.0:1) – oczywiście turbodiesel i tak ma mniejsze spalanie (pkt 1.). Silniki diesla są efektywniejsze ( sprawność do 45%) niż silniki benzynowe (sprawność do 36%). Pisząc inaczej, diesle wykorzystują (po napędzania auta) do 45% energii zawartej w paliwie, a silniki benzynowe jedynie 36%. Czyli sam silnik wysokoprężny jest efektywniejszy o 25%

Uproszczone wnioski

Teoretycznie, jeśli weźmiemy pod uwagę wyższą sprawność silnika oraz większą wartość energetyczną oleju napędowego(*), samochody z silnikiem benzynowym powinny być o 43% mniej wydajne , czyli silnik benzynowy powinien spalać o 43% więcej paliwa niż silniki wysokoprężne – w niektórych sytuacjach tak jest, ale nie zawsze!

Teoria a praktyka

Silnik benzynowy ma wyższe spalanie o 43% niż silnik wysokoprężny – teoretycznie wszystko się zgadza. Jeśli jednak nie mówimy o przemysłowych maszynach tylko o samochodach osobowych sytuacja jest nieco inna. Często różnica w spalaniu jest mniejsza, dzieje się tak z kilku powodów:

• Silniki diesla mają większą masę własną niż porównywalne (moc) silniki benzynowe, zwiększenie masy pojazdu zwiększa jego spalanie
• Hałas i wibracje w silnikach diesla są znacznie większe, aby je zniwelować producenci wyposażają silnika diesla w koła dwumasowe, wałki wyrównawcze – kolejne ,,niepotrzebne” elementy które muszą być napędzane – czyli strata wydajności ,,teoretycznej”.
• Silniki diesla są efektywniejsze, więc wolniej się nagrzewają (mniejsze straty ciepła) i tym samym dłużej pracują w nieoptymalnych warunkach – to również zwiększa spalanie.

Ciężarówki na benzynę? Samoloty na olej napędowy?

Nie ma mowy! Maszyny przemysłowe, lokomotywy itp. – w tych przypadkach silniki diesla są (i będą) bezkonkurencyjne! Jedak tam gdzie się liczy masa własna pojazdu z paliwem (np. samoloty) silniki diesla przegrywają mimo swojej ,,efektywności”. Silniki benzynowe są lżejsze i biorąc pod uwagę mniejszą gęstość benzyny (0,65 kg/l wobec 0,83 kg /l  ON) znajdują zastosowanie wszędzie tam gdzie niska masa silnika i paliwa jest kluczem.

Samochody osobowe są ,,gdzieś pośrodku” pomiędzy lokomotywami a samolotami 🙂 Lubisz ,,latać” dwuosobowym sportowym autem – tu lepiej się sprawdzi silnik benzynowy. Jeździsz ciężką ,,lokomotywą” (np. dużym SUV-em) – w tym przypadku silnik diesla jest bezkonkurencyjny!