Рабочий объем цилиндра это: РАБОЧИЙ ОБЪЁМ ЦИЛИНДРА | это… Что такое РАБОЧИЙ ОБЪЁМ ЦИЛИНДРА?

Содержание

Двигатель внутреннего сгорания

26.07.2014 /
30.03.2019

•

59371 /
12276

Кратко мы разберем основные характеристики и отличия поршневых автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

Тип ( код) двигателя.

Каждый производитель автомобилей присваивает своим силовым агрегатам буквенно-цифровые коды, позволяющие подобрать запасные части в зависимости от комплектации конкретной модели автомобиля. Тип двигателя наносится методом выдавливания на отфрезерованный, технологический отлив блока цилиндров или выдавливается на специальной табличке, которая прикрепляется к блоку цилиндров. Как правило, там же содержится информация и о номере двигателя. Некоторые производители наносят эти данные на головку блока цилиндров (например, AUDI двигатель AAN). В подавляющем большинстве случаев можно прочесть нанесенные данные о типе двигателя, без подъемных механизмов или снятия агрегата с автомобиля.

Диаметр цилиндра. ( D )

Диаметр цилиндра это размер отверстия в блоке цилиндров (гильзе цилиндра), в котором поступательно двигается поршень. Это конструктивный параметр блока цилиндров влияющий на рабочий объем двигателя. Помимо этого, от диаметра цилиндра зависит общая габаритная ширина и длина двигателя. Размер указывается, как правило, в миллиметрах или дюймах с точностью до сотых долей. Данные размере номинального диаметра цилиндра указываются при комнатной температуре (+20 градусов Цельсия). Измерения производятся нутромером или аналогичным по точности инструментом.

Ход поршня. ( S )

Ход поршня это расстояние между положением любой точки поршня в верхней мертвой точке (В.М.Т. Верхняя Мертвая Точка – крайнее верхнее положение, достигаемое поршнем в цилиндре ДВС ) и положение поршня в нижней мертвой точке (Н.М.Т). Это конструктивный параметр коленчатого вала, влияющий на рабочий объем двигателя. Размер указывается, как правило, в миллиметрах или дюймах с точностью до сотых долей. Измерения производятся штангель-циркулем или аналогичным по точности инструментом. Как правило, измерения производятся непосредственно на коленчатом валу. От размера, хода поршня зависит габаритная высота двигателя .

Количество цилиндров двигателя. ( z )

Количество цилиндров является важнейшей конструктивной характеристикой двигателя. В зависимости от количества цилиндров рассчитывается и проектируется и система охлаждения двигателя. Количество цилиндров самым прямым образом влияет на общие габаритные размеры и вес автомобиля. Например: c увеличением количества цилиндров при одном и том же литраже двигателя размеры его цилиндров уменьшаются. Это уменьшение вследствие увеличения отношения внутренней поверхности цилиндра к его объему сопровождается усилением охлаждения двигателя. Уменьшение диаметра цилиндра позволяет создавать камеру сгорания улучшенной формы и вместе с обстоятельством усиления охлаждения позволяет производителем создавать более экономичные двигатели. Но есть и обратная сторона, увеличение количества цилиндров ведет к общему удорожанию силового агрегата. В современном автомобильном моторостроении получили распространение 2-х, 3-х , 4-х , 5-и , 6-и , 8-и , 10-и , 12-и , 16 –и цилиндровые двигатели.

Объем двигателя. ( V )

Как правило, в справочниках и каталогах указывается рабочий объем двигателя.
Рабочий объем двигателя ( V_H ) (литраж двигателя) складывается из рабочих объемов всех цилиндров. То есть, это произведение рабочего объема одного цилиндра на количество цилиндров.

V_H = V_p * Z

Рабочий объем цилиндра ( V_p ) — это пространство, которое освобождает поршень при перемещении из верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точки (НМТ).

Объем камеры сгорания ( V_k )

Полный объем цилиндра ( V_o )

V_o = V_p + V_k

Количество клапанов на один цилиндр.

В современном автомобилестроении все чаще и чаще применяются двигатели с мульти клапанным газораспределительным механизмом. Увеличение количества клапанов является важнейшим параметром позволяющим получать большую мощность при одном и том же объеме двигателя, за счет увеличения объема смеси или воздуха попадающего в цилиндры на такте впуска. Увеличение количества клапанов позволяет получать, лучшее наполнение цилиндров свежей рабочей смесью и быстрее освобождать камеру сгорания от отработанных газов.

Тип топлива.

По типу топлива двигатели разделяются на следующие группы:. Бензиновые двигатели ( Petrol ) — имеют принудительное зажигание топливовоздушной смеси искровыми свечами. Принципиально различаются по типу системы питания:
В карбюраторных системах питания смешение бензина с воздухом начинается в карбюраторе и продолжается во впускном трубопроводе. В настоящее время выпуск таких двигателей практически прекращено из-за высокого расхода топлива и несоответствия предъявляемым современным экологическим требованиям.
Во впрысковых ( инжекторных ) двигателях топливо может распылятся одним инжектором (форсункой) в общий впускной трубопровод (центральный, моновпрыск) или несколькими инжекторами перед впускными клапанами каждого цилиндра двигателя (распределенный впрыск). В этих двигателях, возможно, небольшое увеличение максимальной мощности и снижение расхода топлива и уменьшение токсичности отработавших газов за счет рассчитанной дозировки топлива блоком электронного управления двигателем;
Двигатели с непосредственным впрыскиванием бензина в камеру сгорания , который подается в цилиндр несколькими порциями, что оптимизирует процесс сгорания, позволяет двигателю работать на обедненных смесях, соответственно максимально уменьшается расход бензина и выброс вредных веществ в атмосферу.
Дизельные двигатели (Diesel) — поршневые двигатели внутреннего сгорания с внутренним смесеобразованием, в которых воспламенение смеси дизельного топлива с воздухом происходит от возрастания ее температуры при сжатии. По сравнению с бензиновыми, дизельные двигатели обладают лучшей экономичностью (примерно на 15-20%) благодаря более чем в два раза большей степени сжатия, значительно улучшающей процессы горения топливо — воздушной смеси. Неоспоримым достоинством дизелей является конструктивное отсутствие дроссельной заслонки, которая создает сопротивление движению воздуха на впуске и в связи с этим увеличивает расход топлива. Максимальный крутящий момент дизели развивают на меньшей частоте вращения коленчатого вала.
Гибридные двигатели. Двигатели совмещающие характеристики дизеля и двигателя с искровым зажиганием.

Компоновка поршневых двигателей (тип расположения).

Значительное разнообразие компоновок поршневых двигателей связано с их размещением в автомобиле и необходимостью уместить определенное количество цилиндров в ограниченном объеме моторного отсека.

Компоновка и порядок работы цилиндров (схемы, описание):

Рядный двигатель — конфигурация двигателя внутреннего сгорания с рядным расположением цилиндров, вращающих один общий коленчатый вал. Часто обозначается IN или LN
(«Straight-N», «In-Line-N»), где N-число цилиндров. Плоскость, в которой находятся
цилиндры может быть строго вертикальной, или находиться под
определённым углом к вертикали.

l2-12

l3-123

l4-1243

l4-1342

l4-1342R

l5-12453

l6-135642

l6-142635

l6-153624

l8-14738526

V-образный двигатель(V) — цилиндры у
него расположены в двух плоскостях, как бы образуя латинскую букву V.
Угол между этими плоскостями называют углом развала двигателя.
V-образные двигатели выпускаются, по понятным причинам, только с четным
количеством цилиндров. Такая компоновка позволяет значительно уменьшить
длину двигателя, но увеличивает его ширину. Наиболее распространенными
являются двигатели с компоновкой V6 и V8, реже встречаются V4, V10, V12,
V16.

v4-1243

v6-142536

v8-15426378

v8-15726348

v10-16510273849

v12-112583106721149

VR-образный двигатель — обладает
небольшим углом развала (порядка 15°), что позволяет уменьшить как
продольный, так и поперечный размеры агрегата. Получили распространение
компоновки VR5 и VR6.

vr5-12453

vr6-153624

Оппозитный двигатель имеет угол
развала 180°, благодаря этому у него высота агрегата наименьшая среди
всех компоновок. Противолежащие друг другу цилиндры располагаются
горизонтально. Как правило, выпускаются 4-х и 6-и цилиндровые варианты
оппозитных двигателей.

f4-1234

f4-1324

f4-1423

f4-1432

f6-145236

f6-162435

W-образный двигатель имеет два
варианта компоновки — три ряда цилиндров с большим углом развала
или как бы две VR-компоновки. Обеспечивает хорошую
компактность даже при большом количестве цилиндров. В настоящее время
серийно выпускают W8 и W12.

w8-1-5-2-6-4-8-3-7

w12-1-12-5-8-3-10-6-7-2-11-4-9

w12-1-7-4-10-2-8-6-12-3-9-5-11

w12-1-7-5-11-3-9-6-12-2-8-4-10

w16-1-14-9-4-7-12-15-6-13-8-3-16-11-2-5-10

Тип привода ГРМ.

В современной мировой практике для уточнения типа клапанного механизма применяются следующие сокращения:
OHV обозначает верхнее расположение клапанов в двигателе.
OHC обозначает верхнее расположение распредвала.
SOHC обозначает один распределительный вал верхнего расположения.
DOHC обозначает конструкцию газораспределительного механизма с двумя распределительными валами расположенными сверху.

Степень сжатия двигателя, компрессия.

Понятие степени сжатия не следует путать с понятием «компрессия», которое указывает максимальное давление создаваемое поршнем в цилиндре при данной степени сжатия (например: степень сжатия для двигателя 10:1, значение «компрессии» при этом соответствует значению в 14 атмосфер. ).

Степень сжатия ( ε ) — отношение полного объема цилиндра двигателя к объему камеры сгорания. Этот параметр показывает, во сколько раз уменьшается полный объем цилиндра при перемещении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку. Для бензиновых двигателей степень сжатия определяет октановое число применяемого топлива. Для бензиновых двигателей значение степени сжатия определяется в пределах от 8:1 до 12:1, а для дизельных двигателей в пределах от 16:1 до 23:1. Общая мировая тенденция в двигателестроении это увеличение степени сжатия как у бензиновых так и у дизельных двигателей, вызванное ужесточением экологических норм.

Компрессия (давление в цилиндре в конце такта сжатия) ( p _c ) является одним из показателей технического состояния (изношенности) цилиндропоршневой группы и клапанов. У двигателей с серьезным пробегом, как правило, уже имеется неравномерный износ гильзы цилиндра и поршневых колец, в связи, с чем поршневое кольцо не плотно прилегает к поверхности цилиндра. Также изнашивается клапанный механизм, а точнее стержень клапана и направляющая втулка клапана. Вследствие перечисленных причин возникают потери герметичности камеры сгорания. p _c = p₀ * ε ⁿ
Где:
p₀ — это начальное давление в цилиндре в начале такта сжатия.
ε— степень сжатия двигателя.

Мощность двигателя. ( P )

Мощность — это физическая величина, равная отношению произведенной работы или произошедшего изменения энергии к промежутку времени, в течение которого была произведена работа или происходило изменение энергии.
Обычно мощность измеряется в Лошадиных силах ( Horse Power – англ).
Значение 1 л.с.( HP) = 0,735 кВт) или в Киловаттах ( 1 кВт = 1,36 л.с.( (HP)). Максимальное значение мощности и максимальный крутящий момент достигаются при различных оборотах двигателя.

P = M * ω = 2 * π * M * n

Где:
M – это крутящий момент ( Н * м ).
ω — угловая скорость ( рад / сек ).
n — частота вращения коленчатого вала двигателя. ( мин ^-1)

Как правило, во всех справочных автомобильных источниках, а также технических документации на транспортное средство указывается эффективная мощность.
Эффективная мощность двигателя – это мощность, снимаемая с коленчатого вала двигателя. Не путать с номинальной мощностью двигателя.

P _eff = V_H * p_e * n / K

Где:
V_H – рабочий объем двигателя ( см ³).
p_e — среднее эффективное давление ( бар ).
n — частота вращения коленчатого вала двигателя. ( мин ^-1)
K — тактовый коэффициент. ( K=1 для двухтактного ; K= 2 для четырехтактного двигателя )

Номинальная мощность двигателя это гарантируемая изготовителем мощность двигателя в режиме полного дросселя и заданной частоты вращения, то есть, при работе двигателя на номинальной частоте вращения при полной подаче топлива.

Для оценки экономичности ДВС используется показатель “Удельный расход топлива” обозначающий расход единицы топлива на единицу мощности в час. Который измеряется в г/(кВт·ч) и составляет;

250- 325 г/(кВт×ч) для бензиновых двигателей.

200–270 г/(кВт×ч) для дизельных.

Предлагаем услуги:

Где Вы предпочитаете обслуживать двигатель?

На специализированной СТО

На фирменной СТО

По рекомендации

Где дешевле

Несложные работы — сам

Обслуживаю полностью сам

Цилиндр (двигатель) — frwiki.wiki

Для одноименных статей см Cylindre (значения) .

Изображение цилиндра с разрезом поршня

Цилиндр является центральным элементом двигателя внутреннего сгорания и взрыва, из парового двигателя или отдельных компрессоров, в котором поршень движется .

Для многоцилиндровых двигателей / компрессоров цилиндры могут быть сгруппированы несколькими способами (рядные, V, W и т. {2} \ cdot N} {4}}}

с участием:

V{\ displaystyle V} : объем в см ³
ПРОТИВ{\ displaystyle C} : ход в см
В{\ displaystyle A} : диаметр отверстия в см
НЕТ{\ displaystyle N} : количество цилиндров

Переменные

Отверстие: Это внутренний диаметр каждого цилиндра; формула относится к случаю идеально круглого цилиндра .

Раса: Это максимальное расстояние, пройденное поршнем в цилиндре между « верхней мертвой точкой » и « нижней мертвой точкой ».

Количество цилиндров: Это количество мест, где поршень скользит в цилиндре независимо от конфигурации двигателя.

Эти параметры определяют объем, перемещаемый при движении поршня, а также рабочий объем двигателя путем умножения объема цилиндра на количество цилиндров в двигателе / компрессоре.

Степень сжатия

В поршневом двигателе теплового, то степень сжатия является соотношением между внутренним объемом цилиндра, когда поршень находится в «нижней мертвой точке» и остающемся в «верхней мертвой точке» объеме. Эта цифра часто является теоретической, поскольку не учитывает открытие / закрытие клапанов.

Частный случай

Для некоторых типов двигателей (таких как двигатели с циклом Аткинсона ) время открытия впускного клапана и закрытия выпускного клапана также должно приниматься во внимание для расчета фактической степени сжатия .

Для других типов двигателей, таких как двигатель Ванкеля, говорить о степени сжатия не имеет особого смысла, потому что он не использует систему шатун-кривошип .

Примечания и ссылки

Заметки

↑ ^{a и b} Несмотря ни на что, эта цифра остается теоретической, поскольку она не учитывает ни давление и температуру впускаемого газа, ни двигатель, ни расширение, связанное с нагревом во время сжатия газа.

Связанная статья

Архитектура поршневых двигателей

<img src=»https://fr. wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1×1″ alt=»» title=»»>

Что такое Рабочий объем двигателя

Дом,
Библиотека, Автозапчасти, Аксессуары, Инструменты и оборудование, Книги, Автомобильный БЛОГ, Ссылки, Индекс
Ларри Карли авторское право AA1Car.com

Когда говорят о двигателях, часто упоминают размер двигателя или его «рабочий объем». Что такое смещение? Это объем воздуха, который двигатель потребляет или прокачивает через себя каждые два оборота. Почему два оборота кривошипа? Потому что для завершения 4-тактного цикла сгорания для всех цилиндров двигателя требуется два оборота коленчатого вала. Это относится ко всем четырехтактным двигателям (четверки, рядные шестерки, V6, V8, V10, V12 и V16).

Объем двигателя обычно указывается либо в кубических дюймах рабочего объема (CID), либо в литрах.

Производители автомобилей обычно округляют рабочий объем двигателя в своей рекламной литературе до ближайшего кубического дюйма или до двух десятичных литров. Например, 5,7-литровый двигатель Dodge Hemi последней модели фактически имеет рабочий объем 5654 кубических сантиметра (см3) или 345 CID. Другим примером может служить двигатель Corvette 6,2 л, который на самом деле имеет рабочий объем 6162 куб. см или 376 CID.

Рабочий объем двигателя Таблица литров в кубических дюймах:

1,0 л = 61,0 CID

1,5 л = 91,5 CID

2,0 л = 122,0 CID

2,5 л = 152,6 CID

3,0 л = 183,1 CID

3,5 л = 213,6 CID

4,0 л = 244,1 CID

4,5 л = 274,6 CID

5,0 л = 305,1 CID

5,5 л = 335,6 CID

6,0 л = 366,1 CID

6,5 л = 396,6 CID

7,0 л = 427,2 CID

7,5 л = 457,7 CID

8,0 л = 488,2 CID

Таблица рабочего объема двигателя кубических дюймов в литрах:

100 CID = 1,6 л

150 CID = 2,5 л

200 CID = 3,3 л

250 CID = 4,1 л

300 CID = 4,9 л

350 CID = 5,7 л

400 CID = 6,6 л

450 CID = 7,4 л

Что определяет объем двигателя?

Рабочий объем двигателя равен объему каждого цилиндра, умноженному на количество цилиндров.

Объем каждого цилиндра определяется «отверстием» (шириной) цилиндра и «ходом» (расстоянием, которое поршень перемещает вверх и вниз по цилиндру). Расстояние, пройденное поршнем, определяется «ходом» или смещением каждой шатунной шейки на коленчатом валу. Если смещение шатунной шейки составляет 4 дюйма от мертвой точки кривошипа, поршень будет перемещаться вверх и вниз на четыре дюйма за каждый оборот коленчатого вала.

Диаметр цилиндра и ход поршня определяют объем двигателя.

Как измерить объем двигателя

Основная формула:

Объем двигателя = 0,7854 x (диаметр отверстия x диаметр отверстия) x ход x количество цилиндров

В основном вы вычисляете объем каждого цилиндра, а затем умножаете на количество цилиндров.

Размеры отверстия и хода могут быть измерены в дюймах или миллиметрах, затем вы выполняете математические действия, чтобы определить количество кубических дюймов, кубических сантиметров или литров. Или используйте таблицу преобразования, чтобы преобразовать литры в кубические дюймы или наоборот.

Как измерить отверстие

Ширина или диаметр отверстия могут быть измерены штангенциркулем, нутромером, рулеткой или линейкой (калипер или нутромер будут намного точнее, чем рулетка или линейка!).

Как измерить ход

Ход поршня можно измерить, повернув коленчатый вал до тех пор, пока поршень не окажется в верхней мертвой точке (ВМТ), то есть настолько высоко, насколько он может войти в отверстие. Затем вы можете использовать циферблатный индикатор, рулетку или линейку, чтобы измерить, насколько поршень перемещается вниз, когда кривошип вращается, чтобы переместить поршень в нижнюю мертвую точку (НМТ).

Если двигатель собран и вы хотите определить его ход, снимите свечу зажигания и с помощью небольшого кусочка жесткой проволоки или пластиковой соломинки «почувствуйте», как далеко поршень проходит от ВМТ до НМТ. Используйте маркер, чтобы отметить положение проволоки или соломинки, когда поршень находится в ВМТ, а затем еще раз, когда поршень достигает НМТ. Затем измерьте расстояние между двумя метками, чтобы увидеть, как далеко прошел поршень.

Проверка объема цилиндра

Другим методом измерения рабочего объема собранного двигателя является проверка объема цилиндра:

Снимите свечу зажигания и проверните коленчатый вал, пока поршень не окажется в ВМТ.
Поверните кривошип на 180 градусов, чтобы опустить поршень до НМТ
Заливайте жидкое масло в цилиндр через свечное отверстие до тех пор, пока цилиндр не заполнится.
Медленно вращайте рукоятку вручную, чтобы вытолкнуть масло из отверстия для свечи зажигания в емкость, чтобы вы могли измерить объем масла, вытесненного цилиндром.
Затем умножьте объем масла на количество цилиндров, чтобы определить рабочий объем двигателя.

Можно ли определить рабочий объем двигателя, глядя на двигатель?

Трудно судить о книге по обложке, но объем двигателя можно определить, ЕСЛИ двигатель оригинальный, немодифицированный и можно прочитать серийный номер двигателя на блоке или VIN-код двигателя на идентификационной табличке автомобиля. Вы также можете указать год/марку/модель автомобиля в Google, чтобы узнать, какие размеры двигателей были доступны для этого приложения. Если предлагался двигатель только одного размера, это был двигатель такого размера. Если бы были дополнительные двигатели, такие как четырехцилиндровый двигатель, V6 или V8, просто посчитайте свечи зажигания, чтобы выяснить, какой это двигатель.

В приложениях, где один и тот же блок может использоваться для разных рабочих объемов (например, более старые Chevy с малым блоком и большим блоком V8), отверстия и ходы могут немного различаться. Chevy с большим блоком может быть 396, 402, 427, 454 или чем-то еще, если двигатель был расточен или оснащен другим кривошипом. Внешний вид двигателя и серийный номер на блоке могут не помочь, если двигатель был модифицирован. Кто-то, продающий подержанный двигатель, может также заявить, что двигатель не тот, чем он является на самом деле, поэтому вам, возможно, придется использовать тест объема цилиндра, чтобы точно определить рабочий объем двигателя.

Почему объем двигателя важен

Рабочий объем двигателя — это просто способ сравнения размеров двигателей. Вообще говоря, больший рабочий объем означает большую мощность и крутящий момент, потому что более крупный двигатель способен перекачивать и сжигать в своих цилиндрах больше воздушно-топливной смеси. Несмотря на это, нет прямой корреляции между объемом двигателя и мощностью, потому что множество переменных влияет на то, сколько мощности фактически будет производить любой двигатель данного размера. Выходная мощность двигателя зависит от его «объемного КПД» и «теплового КПД», а также от кривых мощности и крутящего момента в диапазоне оборотов.

Объемная эффективность

Объемная эффективность (VE) показывает, насколько эффективно двигатель дышит, прокачивая воздух через себя. Объемная эффективность обычно колеблется от 80 процентов до почти 100 процентов. Двигатели с тремя или четырьмя клапанами на цилиндр обычно пропускают воздух лучше, чем двигатели с двумя клапанами на цилиндр, поэтому они обычно имеют лучшие показатели объемного КПД, особенно при более высоких оборотах двигателя. Двигатель с двумя клапанами на цилиндр обычно достигает КН от 80 до 85 процентов. Двигатель с четырьмя клапанами на цилиндр лучше справляется с VE от 85 до 9.0 процентов. Двигатель с четырьмя клапанами на цилиндр и регулируемой фазой газораспределения часто может достигать VE в диапазоне от 95 до 100 процентов.

В модифицированных безнаддувных дорожных и гоночных двигателях VE может превышать 100 процентов и достигать 115–120 процентов.

Двигатели с турбонаддувом и наддувом создают давление наддува, чтобы нагнетать в двигатель еще больше воздуха, позволяя ему дышать с объемной эффективностью, намного превышающей 100 процентов. Чем выше давление наддува, тем выше объемный КПД. Турбина, обеспечивающая давление наддува от 8 до 10 фунтов на квадратный дюйм, может увеличить объемный КПД двигателя на 140–160 процентов.

Формула для расчета объемного КПД безнаддувного двигателя:

VE = (CFM x 3456), деленное на (CID x RPM)

CFM — это количество воздуха, проходящего через двигатель в кубических футах в минуту. Это можно измерить с помощью специального оборудования для определения расхода воздуха на динамометре или оценить (см. формулу ниже). CID — это рабочий объем в кубических дюймах, а RPM — количество оборотов в минуту.

Чтобы оценить, сколько воздуха проходит через двигатель, используйте следующую формулу:
Расчетный расход воздуха двигателя в кубических футах в минуту = (об/мин x рабочий объем), разделенный на 3456
Для стандартных уличных двигателей умножьте расчетный расход воздуха двигателя в кубических футах в минуту на 0,85
Для безнаддувного гоночного двигателя умножьте расчетный расход воздуха двигателя в кубических футах в минуту на 1,1.

Тепловой КПД

Тепловой КПД (TE) показывает, сколько полезной мощности двигатель вырабатывает из определенного количества топлива, сжигаемого в цилиндре. Двигатели внутреннего сгорания не очень эффективны и обычно теряют почти две трети тепловой энергии, производимой за каждый цикл сгорания. Почти треть тепловой энергии, произведенной при сгорании, выходит из выхлопной трубы в виде горячего выхлопа. Еще треть тепловой энергии поглощается самим двигателем и уносится системой охлаждения к радиатору. Это оставляет только около трети энергии для толкания поршней вниз и движения автомобиля вперед.

Дизельные двигатели

более термически эффективны, чем бензиновые двигатели, из-за их гораздо более высокой степени сжатия (16: 1 или выше для дизеля по сравнению с 10 или 11: 1 для большинства бензиновых двигателей последних моделей). Более высокая степень сжатия снижает тепловые потери в камере сгорания, повышая эффективность использования топлива, мощность и экономию топлива. Однако последние модели бензиновых двигателей с непосредственным впрыском (GDI) также имеют более высокую степень сжатия (некоторые из них достигают 14: 1), что делает их тепловую эффективность почти такой же хорошей, как у дизеля.

Объем двигателя и мощность

Фактическая мощность двигателя данного рабочего объема зависит от многих переменных, включая конструкцию головок цилиндров и их характеристики потока, размер и количество клапанов на цилиндр, подъем клапанов распределительного вала, продолжительность и перекрытие, фазы газораспределения, угол опережения зажигания, тип карбюратора или впрыска топлива (распределенный впрыск или непосредственный впрыск), соотношение воздух/топливо при частичном и полном открытии дроссельной заслонки, конструкция впускного и выпускного коллекторов, степень сжатия двигателя и тип топлива (бензин, спирт, смесь газа/этанола, гоночный газ, дизельное топливо, пропан или природный газ). Следовательно, «безнаддувный» (не с турбонаддувом и не с наддувом) 350 CID V8 может развивать от 250 до 450 пиковых лошадиных сил в зависимости от того, как все эти переменные влияют на объемную и тепловую эффективность.

Турбокомпрессор увеличивает объемную эффективность для увеличения мощности.

Усиление потока воздуха увеличивает рабочий объем двигателя

В форсированном двигателе (с турбокомпрессором или нагнетателем) при необходимости в двигатель может под давлением подаваться дополнительный воздух. Этот трюк заставляет двигатель малого объема дышать и производить мощность, как двигатель гораздо большего объема. Если вы используете турбонаддув или нагнетатель, чтобы втиснуть в двигатель на 50 процентов больше воздуха, он должен увеличить мощность примерно на 40–50 процентов. Это позволяет 2,0-литровому четырехцилиндровому двигателю с турбонаддувом работать как гораздо более крупный двигатель V6 или V8.

Четырехцилиндровый двигатель Ford Ecoboost объемом 2,3 л (с турбонаддувом) в последних моделях Mustang использует давление наддува до 20 фунтов на квадратный дюйм для создания 310 лошадиных сил и 350 фунт-фут крутящего момента, что эквивалентно мощности и крутящему моменту стандартного безнаддувного двигателя. 4,6 л V8. В качестве дополнительного преимущества двигатель с турбонаддувом меньшего рабочего объема обеспечивает гораздо лучшую экономию топлива, чем V6 или V8, поскольку он использует дополнительное давление наддува только при ускорении автомобиля. Вот почему так много автомобилей последних моделей больше не имеют двигателей V6 или V8. Автопроизводители перешли на двигатели с турбонаддувом меньшего рабочего объема, чтобы повысить экономию топлива без ущерба для производительности.

Как дышит двигатель

В безнаддувном двигателе воздух «всасывается» в двигатель, когда поршни опускаются во время такта впуска. Атмосферное давление (14,7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря) выталкивает воздух через систему впуска в двигатель, чтобы заполнить пустоту (вакуум), образующуюся в цилиндрах, когда поршни опускаются в отверстиях. Следовательно, безнаддувный двигатель может вдыхать только объем воздуха, равный или меньший его фактического рабочего объема. Сколько воздуха он фактически использует, зависит от его объемной эффективности и открытия дроссельной заслонки.

Большинство безнаддувных бензиновых двигателей легковых автомобилей имеют объемный КПД около 85 процентов. Модифицированный гоночный двигатель может достигать КПД от 95 до 100 процентов, а некоторые могут даже превышать 100 процентов за счет использования эффекта набегающего потока воздуха для нагнетания большего количества воздуха в цилиндры. Длинные впускные каналы (такие как туннельный коллектор) создают большой импульс, когда воздух поступает в двигатель. Увеличение продолжительности (времени открытия) впускных клапанов позволит большему количеству воздуха заполнить цилиндры. Точно так же увеличение перекрытия клапанов (период, в течение которого выпускной клапан все еще закрыт, а впускной клапан открыт) создает эффект сифонирования, который помогает втягивать больше воздуха в цилиндры. Следующий результат заключается в том, что при правильной настройке сильно модифицированный безнаддувный двигатель может достичь объемной эффективности от 110 до 115 процентов при высоких оборотах.

Установите турбонаддув или нагнетатель, затем увеличьте давление наддува, и вы сможете преодолеть ограничения потока воздуха и получить столько мощности, сколько двигатель может безопасно выдержать. Однако в какой-то момент давление в цилиндре превысит пределы прочности стандартного блока, поршней, шатунов и кривошипа, что означает, что эти компоненты должны быть усилены более прочными деталями послепродажного обслуживания. Такие модификации могут превратить стандартный четырехцилиндровый двигатель небольшого объема в монстра мощностью более 1000 лошадиных сил!

Отношение диаметра и хода

Относительное отношение диаметра цилиндра к ходу поршня является еще одним фактором рабочего объема двигателя, влияющим на мощность двигателя, крутящий момент, экономию топлива, выбросы, внутреннее трение и потенциал оборотов.

Вообще говоря, двигатель с большим диаметром цилиндра и более коротким ходом (соотношение ход/диаметр меньше 1) будет иметь более высокие обороты и развивать максимальную мощность. Двигатель с диаметром цилиндра больше, чем его ход, называется двигателем с квадратным сечением.

Двигатель, у которого диаметр цилиндра и ход поршня равны (соотношение ход/диаметр 1 к 1), называется «квадратным» двигателем.

Двигатель, у которого ход поршня больше диаметра цилиндра (соотношение ход/диаметр больше 1), называется двигателем с неквадратом или с длинным ходом поршня. Двигатель с длинным ходом обычно создает более высокий крутящий момент на низких оборотах, но не на таких высоких оборотах. Двигатель с более длинным ходом также создает больше возвратно-поступательных сил, когда поршни и штоки движутся вверх и вниз. Это увеличивает нагрузку на шатуны и кривошип. Для него также может потребоваться физически более высокий блок, тогда как короткоходный двигатель может иметь более короткий и компактный блок.

Хотя более короткий ход уменьшает рычаг шатунных шеек на кривошипе (более длинный ход обеспечивает больший рычаг и, следовательно, большее увеличение крутящего момента), более короткий ход также означает, что поршни должны пройти меньшее расстояние при каждом обороте коленчатого вала. Это уменьшает трение поршня о цилиндр (меньше сопротивление поршневых колец), скорость поршня и напряжение. Это также обеспечивает более быстрое заполнение цилиндра во время такта впуска, поскольку поршни перемещаются на более короткое расстояние, и позволяет быстрее откачивать выхлопные газы из камеры сгорания во время такта выпуска. В результате короткоходный двигатель с большим диаметром цилиндра обычно развивает большую мощность, чем двигатель с таким же рабочим объемом, который имеет меньший диаметр цилиндра и более длинный ход поршня.

Большинство гоночных двигателей Формулы-1 имеют чрезвычайно короткий ход поршня (может быть, всего 1,6 дюйма против 4 дюймов у типичного стандартного V8). Чрезвычайно короткий ход позволяет им развивать скорость до 15 000 об/мин или выше (по сравнению с 6500–7000 у типичного стандартного V8).

Вот почему гонщики обычно строят двигатель с максимально возможным диаметром цилиндра и более коротким ходом поршня, если правила ограничивают общий рабочий объем двигателя для данного класса гоночных автомобилей. Они также могут несколько варьировать диаметр цилиндра и передаточное число хода для одного и того же рабочего объема в зависимости от того, участвует ли автомобиль в гонках на короткой или длинной трассе, и где пиковая мощность и крутящий момент принесут наибольшую пользу.

Увеличение рабочего объема двигателя за счет расточки цилиндров

Растачивание цилиндра до большего размера увеличит общий объем двигателя и степень сжатия цилиндров, что обычно обеспечивает увеличение мощности. Однако двигатели большинства последних моделей имеют относительно тонкие стенки цилиндров для снижения веса и не предназначены для расточки или переборки. Многие двигатели последних моделей с алюминиевыми блоками имеют железные или стальные гильзы цилиндров. Втулки могут быть запрессованы или отлиты на месте. Втулки с прессовой посадкой можно снимать и заменять, если они изношены, но литые втулки снимать нельзя. Приходится их вырезать и устанавливать специальные сменные втулки или менять блок целиком. В некоторых алюминиевых блоках последних моделей не используются железные или стальные гильзы, а вместо этого на стенках цилиндров имеется специальное твердое плазменное покрытие из никеля / хрома для повышения износостойкости. Цилиндры с покрытием можно расточить, но затем они должны быть снабжены гильзами, если для повторного нанесения твердого покрытия после сверления не используется специальное оборудование для плазменного напыления.

Для сравнения, большинство старых двигателей с чугунными блоками имеют достаточно толстые стенки цилиндров, что позволяет выполнять некоторую расточку. Большинство этих старых железных блоков можно безопасно расточить до 0,030 дюйма, в то время как другие можно расточить до 0,060 дюйма или более. Блоки цилиндров с более толстыми стенками для вторичного рынка также доступны для нестандартных размеров отверстий цилиндров. В большинстве из них используются железные или стальные запрессованные втулки, являющиеся гильзами цилиндров.

Многие большие дизельные двигатели имеют «мокрые гильзы» для цилиндров. Это тяжелые железные или стальные гильзы, которые не поддерживаются внешним отверстием цилиндра. Сама гильза представляет собой отверстие цилиндра и находится в непосредственном контакте с охлаждающей жидкостью. Мокрые гильзы используются в больших дизельных двигателях, поэтому их можно заменить при ремонте поврежденного цилиндра или при восстановлении двигателя.

Когда цилиндры в блоке цилиндров расточены до слишком большого размера, оригинальные поршни больше не подходят, поэтому их необходимо заменить поршнями большего размера. Высота поршней и конфигурация верхней части поршней (плоская, выпуклая или вогнутая) определяют степень сжатия. Поршни с выпуклой или вогнутой верхней частью снижают степень сжатия, а поршни с выпуклой верхней частью увеличивают степень сжатия. Изменение толщины прокладки головки блока цилиндров также может увеличить или уменьшить компрессию, как и фрезерование головки блока цилиндров или установка головок с камерами сгорания разного объема (камеры меньшего размера увеличивают компрессию, а камеры большего размера уменьшают компрессию).

Увеличение диаметра цилиндра и/или удлинение хода увеличивает рабочий объем и мощность двигателя.
10-процентное увеличение рабочего объема обычно дает вам на 10 процентов больше мощности.

Увеличение рабочего объема двигателя за счет установки кривошипа

Замена стандартного коленчатого вала на «ходовой» кривошип с более длинными шатунными шейками также увеличит объем цилиндра и общий рабочий объем двигателя. Шатуны Stroker хороши для уличного движения, потому что они обеспечивают более низкий и средний крутящий момент и мощность. Но поскольку ход удилища длиннее, это может создать проблемы со столкновением между большими концами удилищ и блоком. Это, в свою очередь, может потребовать шлифовки некоторого количества металла на близлежащих поверхностях блока, чтобы обеспечить достаточный зазор.

Для кривошипа также требуются более короткие шатуны и/или поршни (или поршни с поршневыми пальцами, расположенными выше в корпусе поршня), чтобы верхние части поршней не ударялись о головки цилиндров.

Объем двигателя и изменение климата

Количество углекислого газа (CO2), производимого двигателем, прямо пропорционально его рабочему объему и расходу топлива. Чем больше двигатель, тем больше CO2 он производит на каждый галлон сожженного топлива. Хотя экономия топлива была основной движущей силой уменьшения размеров двигателя в последние годы, уменьшение рабочего объема двигателя также помогает снизить выбросы CO2 и последствия глобального потепления, связанные с выбросами CO2 от легковых и грузовых автомобилей.

Это немаловажное изменение, потому что количество автомобилей в мире сейчас превышает 1,5 МИЛЛИАРДА автомобилей!

Использование двигателей с турбонаддувом меньшего объема оказывает положительное влияние на снижение как расхода топлива, так и выбросов CO2. К сожалению, многие преимущества в сокращении выбросов CO2, обеспечиваемые за счет использования двигателей меньшего размера в автомобилях последних моделей, сводятся на нет огромным ростом автомобильного парка в Китае, Индии и других развивающихся странах.

Для получения дополнительной информации по этому вопросу см. разделы «Как выбросы CO2 влияют на изменение климата» и «Глобальное потепление и изменение климата».

При поддержке CarleySoftware.com

Статьи по теме двигателя:

Мощность и крутящий момент

Степень сжатия

Проверка компрессии двигателя

Проверка двигателя на герметичность

Измерение прорыва газов

Детонация (детонация)

Наддув

90905 Турбокомпрессор0008

Нажмите здесь, чтобы увидеть больше технических статей Carley Automotive

Обязательно посетите другие наши веб-сайты:

Carley Automotive Software

OBD2HELP

. Объем двигателя? 5 фактов для студентов автомехаников

Слово «объем двигателя» обычно имеет отрицательное значение, но в автомобильном мире чем больше объем двигателя, тем лучше. Рабочий объем двигателя — это термин, относящийся к процессу сгорания транспортного средства, который генерирует мощность, приводящую в движение колеса. Возможно, вы раньше не слышали об этой фразе, но, вероятно, уже много о ней знаете.

Это не то, что можно легко изменить или требует ремонта, но вам нужно знать об этом, если вы хотите стать автомехаником. К счастью, это довольно простая концепция, поэтому давайте рассмотрим пять вещей, которые вам нужно знать о рабочем объеме двигателя.

1. Рабочий объем двигателя и процесс сгорания

Рабочий объем – это то, что происходит с поршнями и цилиндрами в двигателе. Транспортные средства обычно имеют четыре, шесть или восемь цилиндров, каждый из которых содержит поршень, который перемещается вверх и вниз при каждом ходе. В эти цилиндры подается смесь воздуха и топлива, которая воспламеняется свечами зажигания, создавая мощность для автомобиля. Рабочий объем двигателя относится к объему цилиндров, которые разработаны отдельными производителями в большом количестве различных размеров. Например, мощный двигатель Ferrari будет иметь гораздо больший рабочий объем, чем его эквивалент в маленькой Honda.

Поршни в середине хода в цилиндрах двигателя

2. Как рассчитать рабочий объем двигателя

Если вы заинтересованы в обучении автомехаников , вы, вероятно, уже видели мощность двигателя, выраженную в литрах. Это измерение рабочего объема двигателя, и оно рассчитывается с использованием диаметра цилиндра, хода поршня и количества цилиндров. Диаметр цилиндра — это диаметр цилиндра, а ход поршня — это расстояние, которое проходит поршень между верхней и нижней частями цилиндра. Официальный расчет объема двигателя немного сложен, но в конечном итоге он дает показания в литрах или кубических сантиметрах.

3. Влияние рабочего объема двигателя на характеристики автомобиля

Чем больше рабочий объем двигателя, тем больше воздуха может быть нагнетено в цилиндры. Это ускоряет процесс сгорания и позволяет двигателю генерировать больше мощности. Это, конечно, имеет очевидный недостаток. Эффективность использования топлива, вероятно, снизится при увеличении рабочего объема, поэтому водители будут чаще ездить на заправку. В результате двигатели с малым рабочим объемом чаще можно найти в семейных автомобилях, где мощность менее необходима.

4. Объем двигателя всегда остается неизменным

Общий объем цилиндров двигателя всегда остается постоянным, несмотря на все движения поршня. Это одна из самых захватывающих частей конструкции двигателя, потому что два поршня никогда не находятся на одной и той же стадии процесса сгорания. Один может вот-вот начать свой цикл, в то время как другие находятся в середине хода или завершают свой цикл. Эта синхронизация сохраняет объем двигателя одинаковым на протяжении любой поездки в исправном автомобиле.

5. Как объем двигателя влияет на карьеру автомеханика

Помимо полной замены двигателя, автомобилист ничего не может сделать, чтобы увеличить или уменьшить рабочий объем своего автомобиля. Тем не менее, это по-прежнему очень актуальная тема в школах автомобильных механиков , потому что она может объяснить низкую эффективность использования топлива, которую испытывает клиент.