В далеком 1885 году, немецкий инженер Карл Бенц собрал первый автомобиль оснащенный двигателем внутреннего сгорания (ДВС). С тех пор инженеры непрерывно совершенствуют динамические характеристики моторов. Слова «объем двигателя» известны всем, но из чего складывается этот параметр, знает не каждый.
Что такое объем двигателя в реальности?
Говоря об объеме двигателя, мы имеем в виду физический объем камеры сгорания. В автомобильном двигателе несколько цилиндров, и каждый из них учитывается при вычислении суммарного объема двигателя. Чаще всего на современные автомобили устанавливают рядные четырехцилиндровые двигатели.
Допустим, что объем каждого цилиндра – 399 см³. Сложив эту цифру четыре раза, мы получим общее значение – 1596 см³. Если брать за единицу измерения литр, как это принято в России, и округлить полученную цифру до ближайшей целой величины (в десятых долях литра), мы получим объем 1,6 л.
Применение турбонаддува позволило производителям не «гоняться» за физическим увеличением объема камеры сгорания. К примеру, объем двигателя Skyline GT-R R34 всего 2.6 литра при мощности более 300 л.с.
Объем камеры сгорания, который также называют «рабочим объемом», это произведение площади сечения цилиндра на длину рабочего хода поршня (от нижней до верхней мертвой точки).
Классификация автомобилей по объему двигателя
Как правило, в модельном ряду каждого производителя есть более и менее мощные автомобили, которые различаются габаритами и весом. На малогабаритные автомобили, такие как Daewoo Matiz, не ставят двигатели большого объема, так как для достижения достойных динамических характеристик этому небольшому и легкому автомобилю вполне достаточно мотора с рабочим объемом 1.0.
Соответственно, Daewoo Matiz относится к классу микролитражных автомобилей, а тяжелый кроссовер BMW X5 с объемом двигателя (в одной из модификаций) 4,6 л — к крупнолитражным. Между этими «крайностями» находятся малолитражки и среднелитражные автомобили. Кстати, в некоторых случаях прямой зависимости рабочего объема с его габаритами и весом нет. Хороший пример — спорткары и суперкары. Объем двигателя Lamborghini Gallardo составляет 5 литров при массе 1,5 тонны.
От объема двигателя зависят и другие параметры автомобиля. В первую очередь – мощность. Чем больше топлива сгорает за один цикл в цилиндрах двигателя, тем больше энергии выделяется. От мощности двигателя напрямую зависят разгон автомобиля и его максимальная скорость передвижения. Не следует забывать о существовании обратной зависимости: чем больше рабочий объем, тем выше расход топлива.
Можно ли увеличить объем двигателя?
Этот вопрос часто задают себе владельцы автомобилей, задавшихся целью увеличения мощности. Возможность такая есть, но существенно увеличить объем не удастся. Объем увеличивают при капитальном ремонте двигателя, так как для восстановления формы стенок цилиндров их приходится растачивать на специальном станке (если, конечно, в нем не применяются гильзы).
Стенки цилиндров медленно, но неуклонно стачиваются от постоянного трения, что приводит к увеличению объема камеры сгорания, и расточка лишь помогает восстановить нарушенную геометрию и скорректировать расхождение объема разных цилиндров.
В Японии класс малолитражек «kei car» с объемом двигателя до 660 куб.см. освобожден от уплаты дорожного налога
Возможности по увеличению объема ограничивает тот факт, что производители считают, что капитальный ремонт обоснован лишь три раза, после чего двигатель необходимо утилизировать. После расточки блока каждый раз приходится покупать новые поршни большего диаметра, которые называются «ремонтными». Калибров ремонтных поршней всего три. В связи с этим замена двигателя на такой же, но имеющий изначально больший объем — гораздо более перспективное занятие в плане увеличения мощности.
Плюсы и минусы автомобилей с большим объемом двигателя
В зависимости от объема двигателя меняются не только динамические характеристики, но и цена на автомобиль. Как правило, автомобиль с двигателем 1.4 литра стоит на 100-150 тысяч дешевле, чем модификация с максимальным возможным для этой модели объемом двигателя. Это не значит, что двигатель с увеличенными поршнями обходится в производстве значительно дороже.
Во-первых, при значительном увеличении скорости разгона и максимальной скорости в целях безопасности на ту же модель устанавливают детали подвески и тормозной системы с улучшенными характеристиками, которые тоже «стоят денег». Во-вторых, в рамках сложившихся рыночных тенденций производитель, как правило, делает самую мощную модификацию самой «богатой», оснащая ее всеми возможными опциями. Не следует забывать и об имиджевой составляющей — владеть «заряженной» версией всегда престижно, и за это приходится платить.
В соответствии с налоговым законодательством ряда стран увеличение налога на автомобиль связано с увеличением рабочего объема двигателя. В России принята другая шкала — величина дорожного налога зависит от мощности в лошадиных силах, хотя в общем случае этот параметр достаточно тесно связан с объемом двигателя.
Какой объем двигателя лучше? На что влияет объём двигателя?
Начинающие автолюбители часто интересуются - на что влияет объём двигателя, и какой объем двигателя лучше? Прежде всего, если рассмотреть техническую часть, то от объёма мотора зависит его . Поэтому если нужно получить большую мощность двигателя, то объём увеличивают. Кроме того, чем больше объём двигателя, тем больше расход топлива. Какой двигатель лучше, бензиновый или дизельный читайте . На легковые автомобили иногда устанавливают моторы объёмом до 8 литров.
Какой объем двигателя лучше
Объём двигателя измеряется в литрах или кубических сантиметрах. Давайте более подробно разберёмся, на что влияет объём двигателя автомобиля при эксплуатации его в обычных повседневных условиях. Городские авто обычно имеют небольшой объём мотора обычно 1.2 – 1.6 литра, так как для них самым большим приоритетом является не мощность, а расход топлива .
Также существует большое количество авто с объёмом мотора 0.8 – 1.0 литра. Примером может служить популярный автомобиль в странах СНГ - Daewoo Matiz (Дэу Матиз). Такой автомобиль относятся к классу А (малолитражные). Такие авто обладают маленькой мощностью и подходят для езды в основном по городу. Если на таких авто включить кондиционер, который отнимает 10-20% мощности мотора, то такой двигатель существенно потеряют разгонную динамику. Тогда для нормального разгона такой двигатель приходится раскручивать до 4000 – 5000 оборотов, а это чревато повышенным расходом топлива и износом двигателя . Но даже при таких оборотах расход топлива будет меньше, чем у двигателей объёмом 1.4 – 1.6 литра.
Хочу отметить, что расход топлива на трассе при средней скорости движения авто 80 – 90 км/ч, как у авто с маленьким объёмом, так и у авто с большим объёмом будет одинаковый . Даже в некоторых случаях на авто с объёмом 0.8 – 1.0 расход может быть больше.
Средний расход топлива в смешанном цикле (трасса – город), для моторов объёмом 0.8 – 1.0 литр составляет, согласно данных завода изготовителя, в среднем 5 - 6 литров на 100 км езды. Объёмом 1.2 -1.6 средний расход составляет 6 - 7 литров. Объём 3 – 5 литров 12 – 18 литров. Это приблизительные данные для новых и современных моторов.
Альтернативным решением между получением большой мощности и маленьким расходом топлива является . С помощью их можно существенно повысить мощность двигателя, в среднем на 30 – 50% , и при этом расход топлива увеличиться не существенно. Например, средняя мощность атмосферного (обычного) двигателя объёмом 1.4 литра составляет 75 – 100 лошадиных сил, а если на него установить турбонаддув его мощность поднимется до 150 -170 л. с.
В последняя время связи с удорожанием бензина популярны гибридные двигатели, сочетающие в себе двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электродвигатель. Более подробно читайте
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 [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) 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 () 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 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.
Чем больше рабочий объем двигателя, тем более высокую мощность он способен развить. Рабочий объем двигателя ничем не заменишь - это общеизвестная истина.
Хотя большой рабочий объем означает, как правило, большее потребление топлива, но увеличение рабочего объема - это зачастую самый простой способ повышения мощности двигателя.
Одинаковый объем совсем не означает одинаковые двигатели
Мощность двигателей, в настоящее время характеризуется, как правило, их рабочим объемом, указываемым в литрах. Однако это не означает, что все двигатели объемом 3,8 литров одинаковы. Посмотрите, например, данные, приведенные в таблице.
Двигатель — Рабочий объем:
- 3.8-L V-6 (шестицилиндровый V-образный двигатель объемом 3,8 литра) производства компании Шевроле (Chevrolet) — 229 куб. дюймов
- 3.8-L V-6 (шестицилиндровый V-образный двигатель объемом 3,8 литра, также называемый двигателем 3800 сс) производства компании Бьюик (Buick) — 231 куб. дюйм
- 3.8-L V-6 (шестицилиндровый V-образный двигатель объемом 3,8 литра) производства компании Форд (Ford) — 232 куб. дюйма
Если точно пересчитать 3,8 литра (или 3800 куб. см) в кубические дюймы, то этот объем составит 231,9 куб. дюймов. В процессе округления объема двигателя, рассчитанного в кубических дюймах, а затем его перевода, также с округлением, в кубические сантиметры и литры, для совершенно разных двигателей получается один и тот же результат и, в результате, согласно маркировке они имеют одинаковый объем.
Во избежание путаницы и ошибок при заказе запчастей, при техническом обслуживании необходимо руководствоваться только . На всех автомобилях он должен быть виден через лобовое стекло. Начиная с 1980 г. идентификационный код двигателя (цифра или буква) указывается, как правило, в восьмой (если считать слева направо) позиции VIN-номера.
Двигатель 5.0-L V-8 (восьмицилиндровый V-образный двигатель объемом 5 литров) также вызывает путаницу у многих владельцев и автомехаников. Например, в некоторых моделях заднеприводных автомобилей компании General Motors может стоять двигатель 5.0-L V-8 (объемом 305 куб. дюймов) производства компании Шевроле. В тех же моделях может также стоять двигатель 5.0-L V-8 (объемом 307 куб. дюймов) производства компании Олдсмобил (Oldsmobile). Это разные двигатели и запчасти к ним не взаимозаменяемы! Компания Форд также поставляет двигатели 5.0-L V-8 (объемом 302 куб. дюйма). Эти двигатели, в зависимости от года выпуска, отличаются по таким главным характеристикам, как порядок работы цилиндров.
Маломощные, четырехцилиндровые двигатели также могут вызвать путаницу, поскольку многие производители автомобилей устанавливают двигатели, изготовленные как внутри страны, так и на зарубежных предприятиях. Чтобы безошибочно идентифицировать тип двигателя, всегда руководствуйтесь информацией, приведенной в сервисной документации.
В далеком 1885 году, немецкий инженер Карл Бенц собрал первый автомобиль оснащенный (ДВС). С тех пор инженеры непрерывно совершенствуют динамические характеристики моторов. Слова "объем двигателя" известны всем, но из чего складывается этот параметр, знает не каждый.
Что такое объем двигателя в реальности?
Говоря об объеме двигателя, мы имеем в виду физический объем . В автомобильном двигателе несколько цилиндров, и каждый из них учитывается при вычислении суммарного объема двигателя. Чаще всего на современные автомобили устанавливают . Допустим, что объем каждого цилиндра – 399 см³. Сложив эту цифру четыре раза, мы получим общее значение – 1596 см³. Если брать за единицу измерения литр, как это принято в России, и округлить полученную цифру до ближайшей целой величины (в десятых долях литра), мы получим объем 1,6 л.Применение турбонаддува позволило производителям не "гоняться" за физическим увеличением объема камеры сгорания. К примеру, объем двигателя Skyline GT-R R34 всего 2.6 литра при мощности более 300 л.с.
Объем камеры сгорания, который также называют "рабочим объемом", это произведение площади сечения цилиндра на длину (от нижней до верхней мертвой точки).
Классификация автомобилей по объему двигателя
Как правило, в модельном ряду каждого производителя есть более и менее мощные автомобили, которые различаются габаритами и весом. На малогабаритные автомобили, такие как , не ставят двигатели большого объема, так как для достижения достойных динамических характеристик этому небольшому и легкому автомобилю вполне достаточно мотора с рабочим объемом 1.0. Соответственно, Daewoo Matiz относится к классу микролитражных автомобилей, а тяжелый кроссовер с объемом двигателя (в одной из модификаций) 4,6 л - к крупнолитражным. Между этими "крайностями" находятся и среднелитражные автомобили. Кстати, в некоторых случаях прямой зависимости рабочего объема с его габаритами и весом нет. Хороший пример - . Объем двигателя Lamborghini Gallardo составляет 5 литров при массе 1,5 тонны.От объема двигателя зависят и другие параметры автомобиля. В первую очередь – мощность. Чем больше топлива сгорает в цилиндрах двигателя, тем больше энергии выделяется. От напрямую зависят разгон автомобиля и его максимальная скорость передвижения. Не следует забывать о существовании обратной зависимости: чем больше рабочий объем, тем выше расход топлива.
Можно ли увеличить объем двигателя?
Этот вопрос часто задают себе владельцы автомобилей, задавшихся целью увеличения мощности. Возможность такая есть, но существенно увеличить объем не удастся. Объем увеличивают при капитальном ремонте двигателя, так как для восстановления формы стенок цилиндров их приходится растачивать на специальном станке (если, конечно, в нем не применяются ). Стенки цилиндров медленно, но неуклонно стачиваются от постоянного трения, что приводит к увеличению объема камеры сгорания, и расточка лишь помогает восстановить нарушенную геометрию и скорректировать расхождение объема разных цилиндров.В Японии класс малолитражек "kei car" с объемом двигателя до 660 куб.см. освобожден от уплаты дорожного налога
Возможности по увеличению объема ограничивает тот факт, что производители считают, что капитальный ремонт обоснован лишь три раза, после чего двигатель необходимо утилизировать. После расточки блока каждый раз приходится покупать новые поршни большего диаметра, которые называются "ремонтными". Калибров ремонтных поршней всего три. В связи с этим замена двигателя на такой же, но имеющий изначально больший объем - гораздо более перспективное занятие в плане увеличения мощности.