Что значит рабочий объем двигателя?

Что такое рабочий объем?

Какое количество топливовоздушной смеси способны пропустить через себя за раз цилиндры двигателя? Чем больше, тем выше (при прочих равных условиях) крутящий момент, а следовательно и мощность; понятно. Правда, что значит за раз? У 4-тактных моторов полный цикл совершается за 2 оборота коленчатого вала: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Поэтому 2 оборота (4 такта) и считаются за раз. Так какое все-таки количество…

Литраж двигателя

Когда двигатель работает без наддува, количество топливовоздушной смеси, проходящей за раз через его цилиндры, в общем и целом определяется их диаметром и ходом поршней. Объем (любого) цилиндра

Объем геометрического тела под названием цилиндр

где R – радиус цилиндра, S – его высота. На такте впуска поршень идет от верхней мертвой точки к н.м.т. (его ход равен S) и втягивает в цилиндр топливовоздушную смесь, геометрически – в объеме v. И если у мотора k цилиндров, то его рабочий объем

Литраж автомобильных двигателей неодинаков. Скажем, рабочий объем 4-цилиндрового 4-тактного моторчика Mazda Carol 360 (II половина 60-х) равнялся 358 «кубикам»; наверное, самая малолитражная «четверка» в истории автомобилестроения. А у «восьмерки» Weineck 780 под 13 л; есть разница. Диаметр цилиндров и ход поршней классической горьковской «четверки» M21Д – 92 х 92 мм (как говорят моторостроители, «квадратный»); сосчитайте рабочий объем мотора.Именно рабочий объем (литраж) [А есть ещ е общий объем – сумма объемов цилиндра и камеры сгорания.] , а не просто объем, как небрежно сокращают иные авторы. Ведь когда речь идет о царской водке, выражаться «водка» по меньшей мере неосмотрительно.

Литровая мощность двигателя

Литраж двигателя – его ключевая геометрическая характеристика, которая задает потенциал конструкции. Однако, как всегда в реальной жизни, наличные возможности используются лучше или хуже. Тут прежде всего сказывается наполнение цилиндров: допустим, при номинальном рабочем объеме 2 л в цилиндры за раз попадает лишь 1,7 л топливовоздушной смеси. Как выражаются спецы, коэффициент наполнения равен 0,85. Нормально для карбюраторного двигателя 40-летней давности. А если тщательно подобрать фазы газораспределения [О фазах речь пойдет отдельно.] и настроить системы впуска и выпуска на акустический резонанс, то в определенном диапазоне оборотов коэффициент удается довести до 1,3-1,4. Гоночные конструкции с индивидуальными впускными патрубками и прямоточным выпуском. То есть, в цилиндры за раз поступает даже не 2, а 2,6-2,8 л смеси! Понятно, что во втором случае (при прочих равных) крутящий момент окажется на 53-65% выше, чем в первом. И мощность – при соответствующей частоте вращения вала – тоже.

Объемы поршневых двигателей: Vk – объем камеры сгорания; Vp – рабочий объем цилиндра; Vo – полный объем цилиндра; ВМТ – верхняя мертвая точка; НМТ – нижняя мертвая точка.

Если обозреть современные конструкции, то видно, что в расчете на единицу рабочего объема отдача двигателей укладывается в довольно узкую «вилку». Так, у бескомпрессорных бензиновых моторов (с искровым зажиганием – или Отто) с 4-клапанным газораспределением наибольший крутящий момент равен 95-105 Нм на литр. Литровый крутящий момент, он редко превышает 110 Нм – даже у самых совершенных конструкций.

У бескомпрессорных дизелей (с воспламенением от сжатия) литровый крутящий момент гораздо ниже [Почему – отдельная тема.] – в пределах 70 Нм. Так что ориентировочные расчеты несложны: от хорошего 2-литрового дизельного 16-клапанника без наддува можно ожидать до 140 Нм момента. Рабочие обороты у дизелей редко превышают 4500 мин -1 (тоже особый разговор); отсюда максимальная мощность на уровне 70-75 л.с. при 4250 мин -1 . Всего лишь 35-37,5 л.с. на литр; негусто. Таковы двигатели с воспламенением от сжатия.

Или же V-образная 3,6-литровая бензиновая «шестерка» с 4-клапанными головками цилиндров. При качественном исполнении безо всякого наддува вполне реален наибольший крутящий момент в 380 Нм – даже с 3-компонентными каталитическими нейтрализаторами (выбросы вредных веществ по нормам Euro 4). Допустим, вам удается удержать момент на достаточно высоком уровне до 7 тыс. оборотов: максимальная мощность – 340 л.с. Литровая мощность почти 94,5 л.с. – превосходный результат.

Subaru EN07: 16-клапанник рабочим объемом 658 «кубиков»

И опять же – наддув. Все рассуждения построены здесь на том, что мотор работает при нормальном атмосферном давлении на впуске. А кто сказал? Монтируем нагнетатель – приводной или турбо – и гоним воздух в цилиндры под двойным давлением. Грубо говоря (тут много оговорок), крутящий момент – и мощность – повышается вдвое. Или втрое – вопрос подбора нагнетателя и настройки всей системы.

Скажем, наибольший крутящий момент того же 2-литрового дизеля поднимается за счет наддува до 380 Нм (и выше – насколько смелости хватит). Тогда и максимальная мощность в 180 л.с. при 4 тыс. оборотов вполне реальна – 90 л.с. на литр рабочего объема! И т.д.

У «восьмерки» LS7 (Chevrolet Corvette Z06) тоже 16 клапанов и на литр рабочего объема приходится лишь 92 Нм крутящего момента. Но литров-то 7 с лишним…

Ну а для бензиновой 3,6-литровой «шестерки» с bi-турбонаддувом положим наибольший крутящий момент в 700 Нм. Причем под наддувом момент гораздо легче держать до высокой частоты вращения вала; поэтому примем, что рабочие обороты увеличиваются аж до 7750 мин -1 [Нужно держать в уме быстрое нарастание инерционных нагрузок по оборотам!] . Что ж, можете рассчитывать на верные 675 л.с. максимальной мощности – 187,5 л.с. на литр рабочего объема; хватит? А то и до 1200 Нм недолго раскочегарить… Заманчиво, но наддув (кроме всего прочего) означает резкое повышение тепловой нагрузки – на клапаны, поршни. Прокладка в разъеме блока и головки цилиндров легко прогорает – и степень сжатия придется понизить (во избежание детонации). Что само по себе минус.

Между прочим, двигатели с наддувом выгодны по налоговым соображениям. Так, Golf с 1,4-литровым мотором Twincharger попадает в соответствующую категорию, тогда как по крутящему моменту и мощности 16-клапанник с двойным наддувом не уступает 2,4-литровой «шестерке» Audi. Прямой расчет.

Сколько тактов?

До сих пор речь шла о 4-тактных двигателях: в каждом цилиндре полный цикл за 2 оборота вала. А 2-тактные укладываются в один оборот: выпуск-продувка, сжатие и рабочий ход. За 2 оборота все цилиндры успевают сработать по 2 раза; значит, геометрический литр рабочего объема у «двухтакта» следует – в сравнении с 4-тактными – считать за 2 (с оговорками). Именно так, однако в практике почему-то не принято. Разве что в мото GP сейчас на равных допускают мотоциклы с 2-тактными моторами рабочим объемом до 0,5 л – и с 0,99-литровыми 4-тактными. Так сказать, спортивный гандикап.

Между прочим, у роторно-поршневого двигателя Ванкеля каждая из камер (цилиндров у него нет) тоже проходит полный цикл за один оборот вала – как у «двухтактов». И насчет «ванкеля» меры почему-то приняли с самого начала (конец 50-х): рабочий объем считать вдвое против геометрического. Так что когда налог на вашу «мазду» с роторно-поршневым двигателем начисляют из расчета 2,6 л, поблагодарите теоретиков. И вообще приобретайте ГДР-овский Wartburg с 2-тактным мотором рабочим объемом 1 л (который эквивалентен по меньшей мере 1,6-литровому 4-тактному); теория его прощелкала.

Характеристики объема двигателя

Самую первую сборку двигателя внутреннего сгорания (ДВС) относят к далекому 1885 г. и осуществил ее инженер из Германии Карл Бенц. С того времени инженеры постоянно пытаются улучшить динамику моторов. И всегда на слуху выражение «рабочий объем двигателя», но что такое объем двигателя в реальности и из каких параметров он складывается, знает далеко не каждый.

Объем двигателя – это конструктивный параметр ДВС, определяющий его мощность.

Во многих странах налогообложение автомобилей определяется рабочим объемом их моторов. Например, в Японии владельцы автомобилей «Кei Сar», которые относятся к классу малолитражек и имеют объем мотора 0.66 см кубических, не платят дорожный налог. В некоторых странах мира налоговое законодательство устроено так, что чем больше рабочий объем двигателя, тем выше дорожный налог.

Что касается России, то здесь величину дорожного налога определяет количество лошадиных сил, хотя эти два параметра полностью взаимосвязаны. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что объем двигателя это показатель мощности автомобиля, а так же платежеспособности его владельца.

Один из перспективных векторов развития конструкции ДВС – это создание двигателей с изменяемым объемом, что достигается применением системы автоматического отключения нескольких цилиндров в режиме частичной нагрузки мотора.

Такая технология уже используется на некоторых новых внедорожниках американского производства, благодаря которой можно экономить около 20% топливной смеси.

В настоящее время в опытно-экспериментальной стадии используются особые двигатели с механическим изменением рабочего хода поршня. Но ДВС с изменяемым рабочим объемом некоторое время уже используют в качестве лабораторного оборудования, например, при определении октанового числа бензина «моторным методом».

Характеристики объема двигателя

Рабочий объем всех типов двигателей принято измерять в кубических сантиметрах, или литрах. Именно по этим параметрам машины можно разделить на следующие категории:

• микролитражки (не более 1.1 литра);
• малолитражки (от 1.2 до 1.7 литра);
• среднего объема (от 1.8 до 3.5 литра);
• крупно-литражные ( от 3.6 и более литров).

Разделение это довольно условно и касается в основном моторов, работающих на бензине. С дизельными двигателями ситуация немного отличается. Показатель литража силовых установок одна из важнейших деталей автомобиля. Чем больше топливной смеси помещается в камере сгорания, тем больше автомобиль потребляет бензина. Но вместе с расходом топлива увеличивается и мощность авто, потому как большее количество горючего будет производить большее количество высвобождающейся энергии.

К минусам крупно-литражных автомобилей, кроме расхода топлива, можно отнести и его более высокую себестоимость. Так, логично предположить, что для его изготовления потребуется гораздо больше материалов, да и требования к качеству изготавливаемых деталей, соответственно, будут намного выше.

Как рассчитать объем двигателя

Любая силовая установка имеет определенное количество цилиндров и чтобы вычислить ее суммарную мощность, необходимо учесть параметры каждого из них.

В свою очередь, рабочий объём цилиндра определяется как произведение площади сечения цилиндра на длину рабочего хода поршня (от НМТ до ВМТ).

Так как же узнать суммарный объем двигателя? Для этого нужно сделать несколько несложных вычислений:

• Например, если на авто установлен рядный четырех-цилиндровый мотор, и объем каждого отдельного цилиндра составляет 499 кубических сантиметров, нам следует умножить это число на четыре.
• В итоге мы получим значение определяющее значение литража, в нашем случае это 1996, далее округляем его до ближайшей целой величины. В нашем случае это 2000, затем делим эту величину на 1000, и это значит, что этот мотор будет иметь объем два литра.

Принцип работы ДВС

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания:

• Камера сгорания силового агрегата заполняется топливной смесью (бензин с воздухом). Камера устроена так, что она имеет подвижный элемент (поршень).
• Затем при помощи специального приспособления, которое называется «свеча зажигания», топливная смесь возгорается.
• Высвободившаяся в результате «взрыва» энергия толкает поршень вниз, он в свою очередь передает движение коленвалу, а тот через различные редуктора начинает крутить колеса.

Это самое простое описание работы мотора, на самом деле там огромное количество нюансов, но и оно позволяет ответить на вопрос, как узнать объем бензинового двигателя.

Теперь понятно, что объем любого двигателя это суммарное значение всех камер сгорания мотора. На что влияет этот показатель? В первую очередь на мощность автомобиля. Хотя в современных машинах все чаще применяется турбонаддув, что позволяет изобретателям увеличивать мощность, оставляя объем камеры сгорания неизменным.

Как увеличить объем двигателя

Таким вопросом часто задаются автовладельцы, поставившие перед собой цель во чтобы то ни стало увеличить мощность своего «железного друга».

Как известно мотор машины состоит из нескольких цилиндров, они размещаются в едином блоке (блоке цилиндров). Внутри каждого цилиндра расположен поршень. А вся эта система в совокупности называется камерой сгорания и определяет литраж силовой установки.

Сделать самостоятельный расчет объема мотора довольно просто, для этого существует формула, которая была описана выше.

В итоге как же можно увеличить мощность двигателя самостоятельно? Как правило, есть несколько способов решить эту проблему. Все зависит от того, насколько вы хотите увеличить силовую отдачу двигателя и конечно от размера вашего кошелька:

1. Самый простой и дешевый вариант, это обыкновенная расточка блока цилиндров для увеличения камеры сгорания. В таком случае ваши затраты будут связаны только с приобретением новых поршней большего диаметра.
2. Более затратный вариант, это замена «родного» коленчатого вала на вал с большим радиусом кривошипа. Ну а так как диаметр шатунов увеличится, то придется менять и всю поршневую группу. После такой процедуры рабочий ход поршней увеличится, а соответственно и литраж силового агрегата станет больше.

Каким способом увеличения мощности авто воспользоваться личное дело каждого. Но стоит помнить, что выполнить форсирование мотора в домашних условиях просто нереально. Для этого нужно специальное оборудование, а самое главное высококлассные специалисты. Так что, если вы все-таки решились на такой шаг, вам прямая дорога в тюнинговое агенство.

Что такое объем двигателя и на что он влияет?

Как известно, автомобили бывают разные. Речь идет не только о разных производителях, но и о технических характеристиках моделей.

Одним из основных параметров, на который сразу же обращают внимание те, кто хотя бы немного разбирается в технике, является объем двигателя автомашины. У одних моделей он едва достигает одного литра, у других – превышает три или даже пять литров – это если рассматривать только легковые модели.

Проверив, как обстоят дела с этим показателем у грузовиков, легко можно убедиться, что у них объемы двигателей еще больше! Что же такое объем двигателя и на что он влияет?

Как работает автомобильный двигатель?

Для начала, чтобы было понятнее, о чем пойдет речь, давайте рассмотрим, как происходит рабочий процесс в автомобильном двигателе, и за счет чего машина может двигаться.

Представьте себе замкнутую камеру, в которой одна стенка является подвижным поршнем. Туда через специальный патрубок поместили смесь топлива (бензина) и воздуха, а затем подожгли ее при помощи специального устройства – свечи зажигания. Смесь вспыхивает и мгновенно сгорает, по сути – взрывается. Раскаленный газ, образовавшийся в результате сгорания, толкает поршень.

С обратной стороны поршень прикреплен к коленчатому валу, через который сила толчка передается на колесную ось, приводящую автомобиль в движение. Чем больше сгорит топлива, тем сильнее будет толчок.

Соответственно, большая камера сгорания обеспечит бОльшую мощность двигателя, чем маленькая. Это, конечно, очень упрощенное объяснение, на практике на мощность влияет множество факторов.

Что такое объем двигателя?

Камера, где сгорает топливно-воздушная смесь, другими словами называется цилиндром двигателя. В современных автомобильных двигателях этих цилиндров (камер цилиндрической формы) обычно несколько – четыре, шесть, восемь или даже двенадцать.

Объем двигателя определяется как суммарный объем всех цилиндров, или же как объем одного цилиндра, умноженный на их количество. Объем одного цилиндра определяется в момент, когда поршень опущен до упора, в самую нижнюю точку. Объем двигателя может быть выражен в кубических сантиметрах или в литрах (литраж автомобиля).

Как классифицируются авто по объему камеры сгорания?

Автомобильные производители в наше время предлагают сотни моделей, различающихся по объему двигателя.

Для того, чтобы потребителю было легче ориентироваться в этом разнообразии, была принята следующая классификация, условно делящая все автомашины легкового класса на четыре основных группы:

— с объемом двигателя до 1,1 литра – микролитражные авто;

— с объемом двигателя от 1,2 литра до 1,7 литра – малолитражные авто;

— с объемом двигателя от 1,8 литра до 3,3 литра – среднелитражные авто;

— с объемом двигателя выше 3,5 литра – крупнолитражные авто.

Кроме того, существует корреляция между объемом двигателя и классом автомобиля.

— Класс В оснащается двигателями с объемом 1,0 – 1,6 литра;

— Класс С оснащается двигателями 1,4 – 2,0 литра;

— Класс D оснащается двигателями объемом 1,6 – 2,5 литра;

— Класс Е оснащается двигателями объемом более 2,0 литра.

Поскольку от объема двигателя напрямую зависит его потребление топлива, планируя покупку машины, необходимо заранее решить, авто какого класса и какого литража будет наиболее подходящим.

Как правило, для поездок по городским улицам выбирают экономичные микро- и малолитражные машины. Если же в планах будущего владельца присутствуют протяженные поездки и даже дальние путешествия, разумнее обратить внимание на авто с двигателями среднего и крупного объема.

Особенности эксплуатации крупнолитражных автомобилей

По сравнению с двигателями малого литража крупнолитражные моторы отличаются большей мягкостью работы и менее заметным износом, так как им намного реже приходится работать на пределе мощности. Максимум возможностей двигатель с большой камерой сгорания выдает только в том случае, когда участвует в гонках, т.е. в спортивных состязаниях.

При езде в нормальном режиме у двигателя сохраняется запас мощности, поэтому он не работает на износ. Потребление топлива, конечно, остается более высоким, чем у малолитражных движков, однако его можно снизить, правильно отрегулировав коробку передач.

Мощный двигатель, который редко эксплуатируется в жестком режиме, способен «накрутить» до миллиона километров пробега без необходимости капитального ремонта. Поэтому затраты, понесенные при покупке мощного крупнолитражного авто, окупаются впоследствии длительной эксплуатацией машины.