Tại sao xe hạng nặng hầu như luôn sử dụng động cơ diesel?

Tôi đã luôn tự hỏi tại sao các phương tiện hạng nặng như xe tải lớn và xe buýt hầu như luôn sử dụng động cơ diesel, trong khi ở những chiếc xe nhẹ có sự lựa chọn giữa động cơ diesel và xăng.

Hiệu suất động cơ có thể giải thích sở thích đối với động cơ diesel, nhưng một lần nữa đây không phải là một sự cân nhắc hợp lệ trong những chiếc xe nhẹ? Bạn sẽ có được hiệu quả tốt hơn với động cơ diesel, và do đó, tất cả các xe ô tô nên sử dụng động cơ diesel.

Vậy, tại sao những chiếc xe lớn hầu như luôn sử dụng động cơ diesel, nhưng những chiếc xe nhẹ có sự lựa chọn giữa xăng và diesel?

Liệu công nghệ hiện đại như công nghệ hybrid với chu kỳ Atkinson có thể mang động cơ xăng cho các phương tiện lớn không? Tôi đã đọc rằng động cơ chu kỳ Atkinson năm 2016 Toyota Prius có hiệu suất nhiệt 40%. Theo quan điểm của tôi, nó rất giống động cơ diesel và nếu công nghệ được mở rộng, có thể giúp đưa công nghệ xăng dầu lên các phương tiện lớn.

Mô-men xoắn là tên của trò chơi. Mô-men xoắn cao là cần thiết để di chuyển tải nặng. Nếu so sánh động cơ xăng với động cơ diesel tương đương thì động cơ diesel sẽ luôn có mô-men xoắn cao hơn. Mô-men xoắn cao hơn xuất phát từ nhu cầu tỷ lệ nén cao hơn cần thiết cho đánh lửa nén. Để đạt được tỷ lệ nén cao hơn, cần phải có một cú đánh dài hơn. Hành trình dài hơn đến từ một bù trục khuỷu lớn hơn. Phần bù này cho mô-men xoắn lớn hơn.

Một khía cạnh khác là động cơ diesel có thể tạo ra mô-men xoắn cực lớn ở tốc độ RPM rất thấp. Rất đơn giản chỉ cần đặt nhiều nhiên liệu tương đương với mô-men xoắn nhiều hơn khi mọi thứ khác được giữ nguyên. Một động cơ diesel không có tấm tiết lưu và hút lượng không khí tối đa trên mỗi cú đánh. Trong một động cơ diesel, lượng nhiên liệu được thêm vào là thứ kiểm soát năng lượng. Van tiết lưu kiểm soát lượng nhiên liệu được thêm vào. Điều này có nghĩa là một động cơ diesel luôn chạy nạc. Lúc nhàn rỗi, động cơ hầu như không sử dụng bất kỳ nhiên liệu nào. Hỗn hợp nạc này cho phép bổ sung một lượng lớn nhiên liệu ngay cả ở tốc độ RPM thấp. Mặt khác, một động cơ xăng luôn phải giữ hỗn hợp nhiên liệu ở mức cân bằng hóa học tối ưu. Điều này cần giữ cho hỗn hợp chính xác có nghĩa là để có được nhiều nhiên liệu hơn, động cơ cần phải tăng tốc lên RPM cao hơn. Điều này có nghĩa là động cơ xăng làm cho mô-men xoắn của nó ở tốc độ RPM cao hơn nhiều so với động cơ diesel.

Điểm thu hút thực sự duy nhất cho việc sản xuất mô-men xoắn này là RPM giới hạn. Điều này được bù đắp bởi một hộp số có rất nhiều bánh răng.

Nếu một động cơ xăng được sử dụng, nó sẽ phải lớn hơn nhiều. Động cơ lớn hơn nhiều sẽ làm cho mức tiêu thụ nhiên liệu lớn hơn.

Một lý do chính, nhưng thường bị bỏ qua, cho sự thống trị của động cơ xăng trong xe chở khách là nhu cầu về động cơ diesel trong xe hạng nặng. Một lượng dầu thô nhất định, tùy thuộc vào thành phần của nó, sẽ mang lại một lượng dầu diesel nhất định, một lượng xăng nhất định, một lượng sáp nến nhất định và một lượng cụ thể của các sản phẩm dầu mỏ khác. Do đó, nếu chúng tôi sửa số lượng của bất kỳ một trong những sản phẩm này mà chúng tôi cần là không đổi, thì chúng tôi cũng đã cố định tất cả số lượng của các sản phẩm khác là không đổi.

Như vini_i đã giải thích trong một câu trả lời khác, động cơ diesel tạo ra nhiều mô-men xoắn hơn như là sản phẩm phụ của các quyết định kỹ thuật trong việc tạo ra một động cơ có tỷ số nén cao hơn. Những chiếc xe hạng nặng có được động cơ sản sinh mô-men xoắn chạy bằng diesel. Hãy để chúng tôi sửa chữa lượng nhiên liệu diesel cần thiết để di chuyển hàng hóa của một quốc gia nhất định thông qua động cơ diesel. Bây giờ, chúng ta đã có một lượng xăng cố định được sản xuất như một sản phẩm phụ của việc sản xuất nhiên liệu diesel đó. Việc đặt động cơ xăng vào các phương tiện chở khách có thể đốt cháy lượng xăng còn lại này có ý nghĩa hơn nhiều so với việc đưa động cơ diesel vào các phương tiện chở khách sau đó sẽ cạnh tranh cho số lượng diesel cố định được sản xuất.

Do đó, cả hai loại động cơ đều không phù hợp về mặt kinh tế để sử dụng cho tất cả các loại xe, bất kể các cân nhắc kỹ thuật. Bất cứ khi nào nhiên liệu cho một loại động cơ được tạo ra, nhiên liệu cho loại động cơ khác được tạo ra như một sản phẩm phụ và ai đó sẽ đi cùng với một động cơ có thể đốt cháy sản phẩm phụ đó.

Đối với câu hỏi chính của OP: Tại sao xe hạng nặng hầu như luôn sử dụng động cơ diesel? Câu trả lời: Chi phí và độ tin cậy. Động cơ diesel đắt hơn đáng kể, nhưng có tuổi thọ cao hơn nhiều lần so với động cơ xăng. Đối với một chiếc xe thương mại đi trên đường cả ngày mỗi ngày, nó sẽ tiết kiệm được một khoản lớn vì hiệu quả nhiên liệu tốt hơn và thời gian sửa chữa ít hơn.

Cho câu hỏi bổ sung của OP về xe ánh sáng sử dụng động cơ diesel: Tại Hoa Kỳ, động cơ diesel có một hình ảnh của người tiêu dùng rất tiêu cực, mà nó bẩn, ồn ào, chậm, vv Công ty Xe cho rằng ngay cả khi động cơ diesel xe khách hàng được hỗ trợ là vượt trội so với xăng, người tiêu dùng ở Mỹ sẽ không mua chúng. Không có gì phải bàn cãi về tính hợp lệ của yêu cầu đó ở đây, nhưng điều đáng chú ý là ở những nơi khác như Châu Âu, một tỷ lệ lớn xe tiêu dùng là động cơ diesel. Vì vậy, câu trả lời có thể mang tính văn hóa hơn là khoa học (cho dù ý tôi là văn hóa tiêu dùng Mỹ hay văn hóa công ty xe hơi Big Three được mở để giải thích).

Với hai động cơ có trọng lượng tương tự nhau, cả hai đều hoạt động với hiệu suất tối ưu tương ứng (nghĩa là công việc cơ học tối đa được thực hiện trên một đơn vị entanpy hóa học trong nhiên liệu bị cháy), bạn sẽ kết thúc với mức tiêu thụ nhiên liệu tương tự cho cả hai loại động cơ. Nhưng một động cơ Diesel thường sẽ cung cấp nhiều năng lượng hơn từ điều này, bằng cách cho nhiều mô-men xoắn hơn; đó là cách nó hiệu quả hơn.

Tuy nhiên, hiệu quả tối ưu như vậy luôn đạt được ở mức RPM khá thấp. Bây giờ, động cơ piston thực sự cung cấp hầu hết sức mạnh ở tốc độ RPM cao , mặc dù chi phí giảm hiệu quả. Tức là, bằng cách chuyển xuống và tăng tốc, bạn sẽ có được nhiều năng lượng hơn (và cần nhiều nhiên liệu hơn). Bây giờ, vì động cơ Otto có thể được điều chỉnh cao hơn động cơ Diesel (và cũng có xu hướng phản ứng nhanh hơn nhiều), nên chúng phù hợp hơn với loại ép xung này, và do đó hấp dẫn hơn đối với xe thể thao. Đối với xe tải, điều này không kinh tế mặc dù.

Nếu bạn muốn, động cơ Otto là sự thỏa hiệp giữa động cơ Diesel (nặng; hiệu quả tốt ở tốc độ RPM thấp, công suất tăng thêm ít ở tốc độ RPM cao) và tua bin khí (rất nhẹ, hiệu quả khủng khiếp ở tốc độ RPM thấp; rất nhiều công suất ở tốc độ RPM cao ).

Một sự cân nhắc khác, ở Vương quốc Anh ít nhất là bạn có thể mua "diesel đỏ" (nhiên liệu diesel, nhuộm đỏ) để sử dụng trong nông nghiệp, máy phát điện cố định vvetera với mức thuế thấp hơn nhiều. Hiện tại động cơ diesel ở đây là khoảng £ 1,10 mỗi lít (nhà để xe địa phương, đã đi qua trước đó) trong khi lần cuối tôi mua động cơ diesel màu đỏ là khoảng £ 0,60 mỗi lít.

Tôi không biết liệu điều này có xảy ra ở các quốc gia khác hay không nhưng với sự tương đồng về hiệu suất của động cơ diesel / xăng (xăng), việc giảm đáng kể chi phí nhiên liệu này có nghĩa là diesel là nhiên liệu được lựa chọn cho máy kéo và máy móc nông nghiệp hoặc bất kỳ động cơ nào không ' t lái các bánh xe của phương tiện giao thông đường bộ, chẳng hạn như hệ thống lạnh và máy phát điện vvetera. Nếu một điều tương tự xảy ra ở các quốc gia khác, đây không phải là lý do khiến động cơ diesel thống trị các ngành công nghiệp này. Bạn sẽ không thể tạo ra một động cơ xăng sử dụng nhiên liệu đủ ít hơn trong suốt vòng đời của nó để bù lại chênh lệch chi phí nhiên liệu như vậy.

Tôi không biết nhưng tôi sẽ mạo hiểm đề xuất rằng một tình huống như vậy đã phát sinh từ nhiều năm trước khi động cơ xăng đơn giản là không thể tạo ra mô-men xoắn hoặc độ tin cậy cần thiết ở các điều kiện cần thiết để động cơ diesel là lựa chọn ưu tiên. Pháp luật về thuế nhiên liệu cho các mục đích sử dụng khác nhau sẽ không theo kịp tốc độ phát triển hiện đại của các công ty tư nhân.

Được cho phép, đối số động cơ diesel màu đỏ không cắt giảm nó với các phương tiện giao thông đường bộ, nhưng khi bạn xem xét tải trọng kéo trong rơ moóc 40 'có thể so sánh với máy kéo và rơ moóc trong một lĩnh vực, các nhà sản xuất động cơ sẽ dễ dàng tạo ra hai tương tự động cơ phù hợp với thị trường. Tôi không biết bất cứ nơi nào gần đủ về người sở hữu ai khi nói đến các nhà sản xuất động cơ diesel trong năm mươi năm qua nhưng ít nhất đó là một số thực phẩm đáng nghi ngờ.

Cuối cùng, nếu tất cả mọi người sử dụng động cơ diesel, cảnh sát sẽ phải kiểm tra mọi chiếc xe để tìm động cơ diesel màu đỏ trong bình nhiên liệu, thay vì tỷ lệ nhỏ có thể sử dụng nó một cách khả thi hiện nay. Điều này sẽ khiến các chính phủ và các công ty dầu mỏ mất hàng triệu doanh thu, điều này là điều không thể tưởng tượng được.

Một số câu trả lời tốt và gần như tốt ở đây.

Động cơ diesel (hoặc bất kỳ pít-tông) - trái với tuyên bố ở trên - không nhất thiết cần một cú đánh dài để nén cao; nhưng chúng thường có các lỗ vuông và / hoặc đột quỵ không ngắn (theo tiêu chuẩn động cơ xăng điển hình).

Động cơ diesel - trái với tuyên bố ở trên - không có tấm tiết lưu; những thứ này điều chỉnh lưu lượng khí đến - từ đó điều chỉnh mô-men xoắn, công suất và vòng quay. . Vân vân.

Độ nén cao có thể đạt được khi có và không làm thay đổi hành trình, và điều này có thể được thực hiện bằng cách thay đổi chiều dài của thanh côn (không giống như hành trình) để nó đặt pít-tông lên trên khối xi-lanh và có thể nhô vào buồng đốt, và / hoặc bằng cách thay đổi hình dạng piston.

Hành trình lớn hơn có thể và thường dẫn đến mô men xoắn tức thời và mô-men xoắn tổng hợp lớn hơn tại trục khuỷu (nghĩ đòn bẩy với một cờ lê lớn; vì điều này [cộng thêm ma sát] chính xác là những gì bạn cung cấp cho BMEP và / hoặc lực tác dụng lên pít-tông do mỗi sản phẩm đốt khi được kết nối với trục khuỷu bằng hành trình dài / "đòn bẩy"); nhưng - như đã đề cập - nó cũng làm tăng ma sát.

Động cơ diesel thường có thể chạy nén cực cao (cao hơn nhiều so với động cơ xăng thông thường) do nhiên liệu họ sử dụng - trong số những thứ khác - không nén ở các tỷ số nén trong động cơ xăng thông thường.

Như các câu trả lời và ghi chú từ trên nói; Tên của trò chơi luôn là Mô-men xoắn.

Và điều đó - cộng với khả năng tạo ra các số liệu mô-men xoắn cao đáng tin cậy và (cho công việc được thực hiện) về mặt kinh tế - là lý do tại sao động cơ Diesel được sản xuất.

HorsePower (một lực liên quan đến các vật [xe tải] di chuyển theo đường thẳng và / hoặc mặt phẳng tuyến tính) chỉ đơn giản là một sản phẩm của mô-men xoắn (một lực liên kết với các vật [trục khuỷu] quay và / hoặc quay); lượng mô-men xoắn được tạo ra trong một thời gian nhất định và / hoặc vòng quay.

Vì thực sự có một vài điều mà kỹ sư hệ thống truyền động có thể làm để tăng sản lượng của bất kỳ động cơ piston (diesel / xăng) nào (ngoài việc tăng nhiên liệu bị cháy và / hoặc công suất quét, tăng công suất động cơ tĩnh, tăng lực nén, giảm ma sát / trọng lượng đối ứng .etc), xin lưu ý rằng việc tăng nén có liên quan trực tiếp đến cả việc tăng hiệu quả và sản lượng.

Không giống như, nói, tăng công suất động cơ tĩnh; vì một chev 454 phân khối (<7 lít) không nhất thiết phải hiệu quả hơn so với động cơ 3 lít hiện đại - mặc dù 454 có lẽ chev có lẽ mạnh hơn - với điều kiện động cơ 3 lít không tăng áp.

Ngay cả sau đó, tăng áp 454 và bạn sẽ có mô-men xoắn và công suất vượt quá 1500hp và có thể tiếp cận 2000hp với điều kiện tất cả điều chỉnh / tiếp nhiên liệu được thực hiện ngay.

Vì vậy, động cơ Diesel được thiết kế để tạo ra mô-men xoắn đáng kể thông qua các phương pháp thiết kế nêu trên và độ nén / đốt rất cao.

Độ dài của hành trình trong động cơ diesel có liên quan nhiều hơn đến việc tạo mô-men xoắn cực đại (từ sản phẩm đốt) và / hoặc thiết kế - hơn là nén thuần túy; nhưng - như đã nêu ở trên - nó cũng có thể hỗ trợ nén.

Quá trình đốt cháy là một quá trình phức tạp và đây là một nơi mà hiệu quả, tính kinh tế và mô-men xoắn / công suất có thể được tối đa hóa.

Đây là lý do tại sao chúng ta thấy những chiếc xe chạy xăng hiện đại - đặc biệt là những chiếc ở châu Âu - tất cả được ra mắt bằng cách phun trực tiếp; Giống như hầu hết các con quỷ đã có trong nhiều năm.

Theo cách này, quá trình đốt cháy có thể được kiểm soát tốt hơn cho mọi điều kiện và lái xe "chế độ".

Động cơ diesel - không giống như hầu hết các động cơ xăng điển hình, đặc biệt là động cơ của một thập kỷ trước - hầu như luôn đảm bảo rằng chúng bắn chính xác vào trung tâm chết chóc hàng đầu (TDC) do thực tế là chúng dựa vào đánh lửa nén.

Nhiều động cơ xăng điển hình - một số thậm chí ngày nay - không có độ chính xác để bắn mọi chu kỳ đốt ngay tại TDC do sự phức tạp của động cơ và tốc độ di chuyển của mọi thứ bên trong; và khi điều này không xảy ra hiệu quả và mô-men xoắn sớm giảm.

Động cơ quay càng nhanh thì càng khó để đảm bảo rằng mọi chu kỳ đốt đều cháy ngay tại TDC; đây là một lý do tại sao các động cơ không diesel ngày nay đều có các gói cuộn dây riêng lẻ (cho mỗi phích cắm) và một số dạng đánh lửa được điều khiển bằng điện tử / máy tính.

So sánh, động cơ Diesel hoàn toàn không cần hệ thống đánh lửa điện tử và chúng cũng không có tốc độ trục khuỷu cao (một động cơ diesel tàu biển sẽ hiếm khi làm quá 250 - 300 vòng / phút, nếu vậy).

Động cơ diesel cũng được chế tạo cơ bản để tạo ra mô-men xoắn đáng kể từ tốc độ xe / động cơ rất thấp và chúng cũng sử dụng nhiên liệu được thiết kế (trở lại khi nhiên liệu xăng duy nhất có sẵn) để tạo điều kiện cho tỷ lệ nén rất cao.

Đó là một sai lầm rằng động cơ Diesel là cách hiệu quả hơn so với động cơ xăng hiện đại ngày nay.

Thông thường - cách đây một thập kỷ - đó là khả năng của động cơ diesel cung cấp mô-men xoắn đáng kể từ tốc độ xe / động cơ thấp, kết hợp với khả năng hỗ trợ tỷ số nén cao, và thực tế là động cơ diesel được tăng áp; mà thường cung cấp hiệu quả nhận thức và các lợi thế khác so với động cơ xăng thông thường.

Ngày nay - đặc biệt là với các sản phẩm xăng không chì hỗ trợ nén cao - động cơ xăng thông thường không chỉ được tăng áp, phun trực tiếp và chạy tỷ lệ nén cao - mà còn có khả năng cả hai, băng thông tốc độ quay trục khuỷu lớn hơn so với động cơ diesel và cũng sản xuất số mô-men xoắn lớn ở tốc độ quay trục khuỷu thấp, quá.

Điều đó đạt được mục tiêu tương tự như một số đề xuất bán hàng độc nhất mà động cơ diesel đưa ra trước đây.

Tuy nhiên, động cơ Diesel sẽ được hưởng phổ biến trong một thời gian dài hơn vì nhiên liệu Diesel rẻ hơn một chút so với xăng thông thường.

Plus, động cơ diesel; (a) mạnh mẽ, (b) tương đối đơn giản, (c) chúng thường chạy ở tốc độ thấp [và do đó là các sản phẩm mô-men xoắn và "hợp lý" kinh tế / hiệu quả chi phí], (d) chúng không yêu cầu đào tạo van tinh vi và / hoặc cân nhắc hệ thống đánh lửa, và, (e) khi chúng được thiết kế để hoạt động ở chế độ 2 thì chúng có thể được thực hiện để mang lại công suất mô-men xoắn lớn hơn với đôi khi bằng hoặc ít phức tạp hơn, đặc biệt là đối với các cân nhắc về tàu van.

Điều đó nói rằng, tôi nghĩ rằng, sự kết hợp của sự sụp đổ chậm chạp của ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch, hầu hết các chính sách carbon / ô nhiễm của các nước thế giới đầu tiên, và cũng có thể là sự gia tăng của động cơ điện hybrid / độc lập trong xe chở khách, trừ khi nó đáng kể tiến hóa - tiêu diệt động cơ diesel trong vòng 10 năm tới.