ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΟ: OTTO VS DIESEL

Καθημερινά ακούμε να μιλάνε για τους κινητήρες Otto και Diesel καθώς και διάφορες απόψεις σχετικά με το ποιος από τους δύο είναι ‘καλύτερος’. Ποιοί είναι όμως αυτοί οι κινητήρες; Ποια πλεονεκτήματα και ποια μειονεκτήματα έχει ο καθένας; Στο παρόν άρθρο θα αναλύσουμε τον τρόπο λειτουργίας των δύο κινητήρων καθώς και ό,τι αφορά την αρχιτεκτονική τους.

Βασικά στοιχεία του κινητήρα

Το στοιχείο του κινητήρα που έρχεται σε επαφή με τον ‘έξω κόσμο’ είναι ο στροφαλοφόρος άξονας. Πρόκειται για έναν άξονα ο οποίος μεταφέρει την παραγόμενη από τον κινητήρα ισχύ, εκτελεί δε περιστροφική κίνηση. Ο στροφαλοφόρος αποκτά κίνηση από τους διωστήρες (μπιέλες). Ο διωστήρας είναι ένα στοιχείο το οποίο στο κάτω μέρος του συνδέεται με τον στροφαλοφόρο και στο πάνω με το έμβολο. Αυτό που κάνει είναι να μετατρέπει την παλινδρομική κίνηση του εμβόλου σε περιστροφική του στροφαλοφόρου. Τέλος, το έμβολο είναι ένα κυκλικό στοιχείο το οποίο εκτελεί παλινδρομική κίνηση μέσα στον κύλινδρο. Η κίνηση αυτή χαρακτηρίζεται από δύο σημεία, το ανώτερο και το κατώτερο σημείο της διαδρομής τα οποία λέγονται αντίστοιχα άνω νεκρό σημείο (ΑΝΣ) και κάτω νεκρό σημείο (ΚΝΣ). Η πραγματοποίηση αυτής της παλινδρομικής κίνησης είναι η αποστολή των διάφορων τύπων κινητήρων.

 

Otto

Πρόκειται για έναν κινητήρα που ανήκει στην κατηγορία των μηχανών εσωτερικής καύσης (ΜΕΚ), δηλαδή η καύση του καυσίμου λαμβάνει χώρα μέσα στο σώμα της μηχανής. Το καύσιμο το οποίο χρησιμοποιεί είναι η βενζίνη, η οποία αποτελεί παράγωγο της διύλισης του πετρελαίου. Η λειτουργία του περιλαμβάνει την κυκλική εναλλαγή των τεσσάρων χρόνων του κινητήρα οι οποίοι είναι η εισαγωγή, η συμπίεση, η ανάφλεξη και η εκτόνωση.

  • Εισαγωγή

Οι βαλβίδες εισαγωγής ανοίγουν. Το έμβολο κατεβαίνει από το ΑΝΣ στο ΚΝΣ δημιουργώντας υποπίεση και το μείγμα αέρα-καυσίμου εισάγεται στον κύλινδρο. Χαρακτηριστικό παράδειγμα δημιουργίας υποπίεσης είναι το ρούφηγμα του φραπέ με το καλαμάκι.

  • Συμπίεση

Το έμβολο ανεβαίνει μέχρι το ΑΝΣ συμπιέζοντας το μείγμα αέρα-καυσίμου. Σε αυτή τη φάση οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι κλειστές. Η συμπίεση και πιο συγκεκριμένα η σχέση ή ο λόγος συμπίεσης είναι που καθορίζουν το παραγόμενο έργο. Όσο μεγαλύτερος είναι ο λόγος συμπίεσης τόσο μεγαλύτερη είναι και η απόδοση. Μέχρι ένα σημείο βέβαια γιατί μετά δημιουργούνται άλλα προβλήματα. Τι είναι όμως ο λόγος συμπίεσης; Δεν είναι παρά ο λόγος του συνολικού όγκου του κυλίνδρου προς τον όγκο της καύσης. Στους βενζινοκινητήρες ο λόγος αυτός κυμαίνεται μεταξύ 8:1 και 12:1.

  • Ανάφλεξη/εκτόνωση

Ο σπινθηριστής (μπουζί) που βρίσκεται στην κορυφή του κυλίνδρου ‘πετάει’ μια
σπίθα και το μείγμα καίγεται. Οι βαλβίδες παραμένουν κλειστές. Στη συνέχεια, ακολουθεί η εκτόνωση του αερίου που προκαλεί τη μετατόπιση του εμβόλου από το ΑΝΣ στο ΚΝΣ.

  • Εξαγωγή

Οι βαλβίδες εξαγωγής ανοίγουν και το έμβολο ανεβαίνει από το ΚΝΣ στο ΑΝΣ απομακρύνοντας τα προϊόντα της καύσης (καυσαέρια) από τον κύλινδρο.

Ρίξτε μια ματιά στο παρακάτω βίντεο:

 

 

Diesel

Πρόκειται επίσης για έναν κινητήρα ΜΕΚ ο οποίος χρησιμοποιεί ως καύσιμο το πετρέλαιο. Η λειτουργία του βασίζεται στους ίδιους τέσσερις χρόνους που διέπουν και τους βενζινοκινητήρες (εισαγωγή, συμπίεση, ανάφλεξη/εκτόνωση και εξαγωγή) αλλά με διαφορετικό τρόπο.

  • Εισαγωγή

Το έμβολο κατεβαίνει προς το ΚΝΣ δημιουργώντας υποπίεση. Ταυτόχρονα, η βαλβίδα εισαγωγής ανοίγει με αποτέλεσμα ο κύλινδρος να γεμίζει με ατμοσφαιρικό αέρα.

  • Συμπίεση

Το έμβολο ανεβαίνει από το ΚΝΣ όπου βρίσκεται προς το ΑΝΣ συμπιέζοντας τον αέρα. Εδώ, ο λόγος συμπίεσης είναι της τάξης του 20:1, δηλαδή διπλάσιος του αντίστοιχου λόγου των βενζινοκινητήρων. Οι βαλβίδες εδώ είναι κλειστές.

  • Ανάφλεξη/εκτόνωση

Όταν το έμβολο πλησιάζει το ΑΝΣ εκχύνεται καύσιμο στον κύλινδρο και λόγω της υψηλής θερμοκρασίας που κυριαρχεί στον κύλινδρο το μείγμα αναφλέγεται. Στη συνέχεια ακολουθεί η εκτόνωση του αερίου η οποία προκαλεί τη μετατόπιση του εμβόλου από το ΑΝΣ στο ΚΝΣ. Εδώ η καύση γίνεται σε μικρότερο χώρο κι έτσι το έμβολο ακολουθεί μεγαλύτερη διαδρομή από το ΑΝΣ ως το ΚΝΣ, άρα παράγεται μεγαλύτερο έργο. Οι βαλβίδες παραμένουν κλειστές.

  • Εξαγωγή

Η βαλβίδα εξαγωγής ανοίγει. Το έμβολο ανεβαίνει από το ΚΝΣ στο ΑΝΣ απομακρύνοντας τα καυσαέρια από τον κύλινδρο.

Ρίξτε μια ματιά στο παρακάτω βίντεο:

 

 

 

Τελικά…

Το συμπέρασμα είναι πως όσον αφορά την κατανάλωση καυσίμου οι κινητήρες Diesel υπερτερούν σημαντικά λόγω του μεγαλύτερου λόγου συμπίεσης. Πετυχαίνουν με μικρότερη κατανάλωση καυσίμου ίδιες επιδόσεις με τους βενζινοκινητήρες, έχουν δηλαδή καλύτερη απόδοση.

Όσον αφορά το οικολογικό κομμάτι, οι κινητήρες Diesel εκπέμπουν λιγότερο CO2 (λογικό, αφού καταναλώνουν λιγότερο), αλλά είναι πιο ρυπογόνοι σε σχέση με τους βενζινοκινητήρες, και αποτελούν πραγματική οικολογική καταστροφή όταν δεν είναι καλά συντηρημένοι. Προσοχή λοιπόν στη συντήρηση!

Στον τομέα τον στροφών (δηλαδή πόσες στροφές κάνει ο κινητήρας μέσα σε ένα λεπτό ή αλλιώς πόσες περιστροφές εκτελεί ο στροφαλοφόρος) είναι γεγονός πως οι βενζινοκινητήρες έχουν μεγαλύτερο εύρος σε σχέση με τους Diesel. (0-7000 έναντι 0-5000). Αυτός ο περιορισμός των Diesel οφείλεται στο γεγονός ότι σε υψηλότερες στροφές το πετρέλαιο παρουσιάζει το φαινόμενο της αυτανάφλεξης. Επομένως, οι κινητήρες Otto ‘βγάζουν’ μεγαλύτερη ισχύ σε σχέση με τους Diesel. Από την άλλη βέβαια οι κινητήρες Diesel αποδίδουν μεγαλύτερη ροπή στις χαμηλές στροφές (1000-2000). Για να γίνουν λίγο κατανοητές οι έννοιες, ροπή χρειαζόμαστε για να ανέβουμε με το αυτοκίνητο μια ανηφόρα, ενώ μεγάλη ισχύ στις ευθείες για να πάμε πιο γρήγορα.

Στην Ελλάδα το ‘φαινόμενο Diesel’ είναι σχετικά πρόσφατο, αν σκεφτεί κανείς ότι μόλις πριν από ένα χρόνο άρθηκε η απαγόρευση κυκλοφορίας τους στα μεγάλα αστικά κέντρα. Σε χώρες όμως της κεντρικής Ευρώπης, όπου δεν υπάρχουν τέτοιοι απαράδεκτοι κανονισμοί, το ποσοστό των οχημάτων Diesel φτάνει μέχρι και το 79%. Τα συμπεράσματα δικά σας.

Advertisements

3 thoughts on “ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΟ: OTTO VS DIESEL”

  1. Βαθμός πλήρωσης ή ογκομετρική απόδοση (volumetric efficiency), είναι ο λόγος του μείγματος που εισέρχεται στον κύλινδρο σε κάθε κύκλο προς τον συνολικό όγκο του κυλίνδρου. Σε έναν σύγχρονο ατμοσφαιρικό κινητήρα παραγωγής, η ογκομετρική απόδοση φτάνει μέχρι το 85%.
    Προκειμένου να αυξηθεί αυτό το ποσοστό, ώστε ο κινητήρας μας να αποδίδει τη μέγιστη δυνατή ισχύ, χρησιμοποιούνται τα συστήματα υπερτροφοδότησης, τα οποία έχουν ως βασική αρχή την παροχή αέρα στην εισαγωγή του κινητήρα, μάζας ίσης ή μεγαλύτερης από αυτή που μπορεί να αντλήσει μόνος του από το περιβάλλον.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s