Одной из первых характеристик для каждого автомобиля производители пишут объём двигателя.
Мы привыкли называть моторы «полуторалитровыми», «двухлитровыми» или «трехлитровыми», имея в виду именно этот показатель. Однако не для всех начинающих автовладельцев понятно, что именно понимается под «объёмом двигателя?»
Из этой статьи вы узнаете:
- Из чего складывается полезный объём двигателя
- Объём и расход топлива
- Объём и крутящий момент двигателя
- Объём и ресурс
Из чего складывается полезный объём двигателя
Двигатель, а точнее, его блок, состоит из нескольких цилиндров. Чаще всего их четыре, реже — шесть или восемь, а в больших внедорожниках и автомобилях премиум-класса может быть и десять и двенадцать. Иногда встречаются двигатели с тремя или пятью цилиндрами.
Сумма объемов этих цилиндров и составляет рабочий объем двигателя. В свою очередь, объем каждого цилиндра (если точнее, то объем камеры сгорания цилиндра) – это объём пространства между крайними положениями поршня (нижней и верхней мертвыми точками). Расположение цилиндров роли не играет.
Объём цилиндра очень редко когда бывает кратным целому числу, обычно он составляет 0.398л, или 0.579л и т.д. Из-за этого общий объём двигателя так же почти никогда не бывает кратным целому числу, а двигатели привычного объёма 1.6 литра на самом деле являются двигателем с объёмом 1.598 л, двухлитровые – 1.988 л и т.д.
Объём и расход топлива
Камера сгорания – это замкнутое пространство цилиндра, с одной стороны которого – неподвижный блок с клапанами, с другой – подвижный поршень. Через клапана в цилиндр поступает смесь топлива и воздуха и в нужный момент воспламеняется, толкая поршень. Получившаяся в результате сгорания смеси энергия передается с поршня на коленвал и его маховик, дальше посредством трансмиссии – на колеса. ?? так происходит несколько тысяч раз в минуту.
Казалось бы, логично предположить прямую зависимость расхода топлива и мощности двигателя от его объема — чем больше топливо-воздушной смеси можно закачать в цилиндры – тем более мощный двигатель можно получить. В прошлом веке это приблизительно так и было.
Сегодня – век современных технологий, и не стоит удивляться, что некоторые двухлитровые моторы имеют меньший расход топлива, чем некоторые 1,5-литровые. Безусловно, связь между объемом и расходом с мощностью осталась, но на эту прямую связь теперь оказывают влияние множество других факторов.
Например, при одном и том же объеме четырех цилиндров 16-клапанный двигатель будет мощнее и экономичнее, чем 8-клапанный, благодаря более оптимальному процессу закачки топливо-воздушной смеси и удаления отработавших газов.
В свою очередь, инжекторный двигатель будет заметно мощнее и экономичнее карбюраторного, потому что процессами сгорания топлива в инжекторе управляет электроника.
Так же расход двух двигателей одинакового объёма может сильно отличаться в зависимости от настроек системы впрыска, наличия всевозможных систем, уменьшающих загрязнение выбросов двигателя и наличия ряда других показателей, включая тип трансмиссии и стиль вождения конкретного водителя.
Объём и крутящий момент двигателя
Стоит отметить, что объем двигателя напрямую влияет на один их важнейших параметров – крутящий момент. Да, можно и литровый двигатель раскрутить при помощи турбины, четырех клапанов на цилиндр и современной системы впрыска, сняв с этого мотора трехзначное количество лошадиных сил при 6000-7000 оборотов в минуту. Но двухлитровый дизель на 1500 оборотов будет тянуть гораздо сильнее.
Поэтому малолитражные двигатели вполне уместны на автомобилях гольф-класса, но совершенно неприемлемы в тяжелых седанах бизнес-класса, пикапах или минивэнах.
Объём и ресурс
Есть еще один немаловажный показатель, который напрямую зависит от объема двигателя – это его ресурс. Если взять мотор объемом 1,3 литра мощностью 130 сил и такой же по мощности двухлитровый.
При прочих равных условиях второй прослужит заметно дольше, потому что из 1,3-литрового эти силы приходится «выжимать» всевозможными технологиями в ущерб его ресурсу, в то время, как для двухлитрового это его естественная мощность.
Таким образом, общий мировой тренд к уменьшению объёма двигателей с одновременным повышением их мощности, которого придерживаются практически все автопроизводители, неизбежно ведёт к уменьшению ресурса и снижению общего срока эксплуатации автомобиля, что, разумеется, в конечном итоге сказывается на кошельке покупателей.
Эксперты «За рулем» подготовили новую порцию ответов на непраздные вопросы о двигателях.
Что считается рабочим объемом двигателя? Например, 2 литра — это значит, что в цилиндры помещаются 2 литра рабочей смеси?
Рабочий объем цилиндра — это пространство, которое освобождает поршень при движении от верхней до нижней мертвой точки. Какая бы ни была сложная форма у днища поршня, на рабочий объем она никак не повлияет. Еще существует объем камеры сгорания. Это всё то пространство между головкой блока цилиндров и поршнем, которое остается в момент, когда поршень находится в верхнем положении — верхней мертвой точке.
Рабочей смеси в цилиндр может поместиться как меньше, так и больше, чем рабочий объем, — всё зависит от степени и фаз открытия клапанов, оборотов, конструкции впуска и так далее. Даже чисто геометрически — когда поршень придет в нижнюю мертвую точку в конце такта впуска, смесь имеет возможность заполнить как рабочий объем цилиндра, так и объем камеры сгорания.
Рабочий объем — это постоянная величина?
Рабочий объем определяется геометрией базовых деталей — коленвала и блока цилиндров. А вот степень сжатия конструкторы мечтают менять «на ходу». Можно — хоть и сложно — менять физическую степень сжатия, то есть соотношение рабочего объема к общему объему цилиндра и камеры сгорания. Для этого в серийном моторе Nissan VC-Turbo отодвигают блок цилиндров от нижней части с коленвалом. А можно играть фактической степенью сжатия, запуская в цилиндр меньше смеси — например, за счет регулирования фаз газораспределения. При этой схеме поршень начнет сжимать смесь в цилиндре только после того, как клапаны будут закрыты.
Как рабочий объем связан с крутящим моментом, мощностью и коэффициентом полезного действия (КПД)?
С ростом суммарного рабочего объема всех цилиндров увеличиваются мощность и крутящий момент двигателя. КПД многоцилиндрового двигателя несколько выше, чем одноцилиндрового — поскольку средние цилиндры изолированы от бесполезной передачи тепла в атмосферу крайними, меньше потери энергии.
Рабочий объем одного цилиндра у дизельного двигателя может быть очень большим. Например, у судовых двигателей диаметр поршня может достигать метра, а ход — 2,5 м. В такой цилиндр может забраться человек. А вот у двигателей, работающих на легком топливе, диаметр цилиндра редко превышает 100 мм. При большем диаметре велика вероятность детонации. Ход поршня обычно ненамного отличается от диаметра цилиндра.
КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ
КПД — это безразмерная величина, говорящая о степени совершенства технического устройства по части передачи энергии или ее преобразования из одной формы в другую. Обычно ее указывают в процентах. КПД паровоза — примерно 8%, двигателей внутреннего сгорания — 30–40%, тепловых электростанций — до 60%, электрических генераторов — 95%. А вот КПД любого электрического нагревателя всегда 100%. Конечная форма превращения энергии — в тепло! Что бы там ни говорили в телерекламе с уважаемым знатоком…
Верно ли, что при равных объемах атмосферного и турбированного моторов у последнего выше мощность и ниже расход на 30%?
Что касается разницы в мощности — да, примерно так. А вот расход топлива для автомобилей одного класса и поколения, с двигателями с наддувом и без него, обычно отличается процентов на 15–20.
Применение турбонаддува — очень эффективный способ создания компактных и мощных моторов. Но на гражданских автомобилях редко можно увидеть, что размер моторного отсека за счет установки наддувного мотора удалось намного сократить. То же самое и с массой силового агрегата. Ведь к весу поршневого двигателя добавляется турбокомпрессор с обслуживающими его системами и интеркулер. И только в автоспорте, где форсировка достигается высокими давлениями наддува, такие моторы намного легче и компактнее. Но ресурс их невелик.
Может ли большой рабочий объем сочетаться с малым размером двигателя?
Всё зависит от конструкции. Наиболее компактными получаются V‑образные моторы при малом угле развала цилиндров. Вспомним фольксвагеновские VR6, где шесть цилиндров V‑образного мотора с углом развала всего 15 градусов накрывает одна головка блока цилиндров. Компактными, но с большим рабочим объемом получаются и W‑образные двигатели. Звездообразные моторы, применявшиеся в авиации, были очень короткими — почти как одноцилиндровые.
ВЫКАЗАТЬ ЗНАКОМСТВО И УМЕНИЕ
Из обязательного постановления о порядке езды по городу С.-Петербургу на автомобилях от 25 июня 1910 г.):
…При проверке теоретических познаний испытуемое лицо должно выказать знакомство с работой двигателя, знание частей автомобиля и особенно частей, важных для безопасности езды.
…При проверке практических познаний испытуемое лицо должно выказать умение проверять тормоза и приборы управления автомобилем, привести в действие и остановить мотор.
…Автомобили в отношении управления разделяются на два класса: а — автомобили с двигателями внутреннего сгорания; б — автомобили с электрическими двигателями.
- Полная история самых больших моторов — тут.
- Хотите пройти техосмотр без проблем? Тогда вам нужна качественная аптечка «За рулем» с оптимальным составом и лучший огнетушитель по результатам наших тестов. Идеальным дополнением станет набор автомобилиста в удобной сумке.
