Что означает рабочий объем двигателя

Что такое степень сжатия

Движение поршня происходит в результате давления газов, которые образуются при сгорании топливно-воздушной смеси. Перед воспламенением смесь сжимается поршнем в цилиндре. Оставшийся объем в цилиндре после полного сжатия топлива (объем над поршнем в ВМТ) называется камерой сгорания.

Степень сжатия — это отношение объема камеры сгорания к полному объему цилиндра. Она рассчитывается по формуле:  ξ = (Vр Vс) : Vс, где Vр – это рабочий объем, Vс – объем камеры сгорания.

Степень сжатия
Степень сжатия

Она оказывает влияние на количество работы, производимой двигателем. Чем выше степень сжатия, тем больше энергии выделяется при сжигании топливно-воздушной смеси. Соответственно, это отражается на мощности силового агрегата. В конце прошлого века автопроизводители добивались увеличения мощности именно путем повышения степени сжатия.

Зависимость КПД двигателя от степени сжатия
Производительность двигателя и степень сжатия

Этот метод имеет определенные ограничения. Дело в том, что нельзя сжимать смесь до бесконечности. Есть определенный предел и если этот предел превысить, то происходит самопроизвольное воспламенение смеси (детонация). Но это правило относится только к бензиновым двигателям.

Известно, что каждому бензиновому двигателю соответствует определенное октановое число топлива.

Чем выше степень сжатия и компрессия, тем большим октановым числом должно обладать топливо. Например, низкооктановое топливо вызовет детонацию в двигателе с высоким уровнем сжатия, т.к. воспламенится раньше времени. Если же компрессия и сжатие невысокое, а используется высокооктановое топливо, то двигатель не сможет достичь полной мощности, т.к.

топливо с большим октановым числом обычно горит с меньшей температурой и медленнее. Из-за скорости горения ниже расчетной может получиться так, что на фазе выпуска через клапан вместо отработанных газов будет выпущена еще горящая смесь. Следовательно, детали двигателя будут перегреваться, особенно клапаны и возможен их прогар.

Степень сжатия Октановое число
5,5 – 7 66 – 62
7 – 7,5 72 – 76
7,5 – 8,5 76 – 85
10 92
10,5 – 12,5 95
12 – 14,5 98

Как видно, степень сжатия является важным параметром двигателя. От нее во многом зависит мощность двигателя. Со степенью сжатия также напрямую связано октановое число топлива и другие параметры. Каждому автолюбителю имеет смысл разбираться в этом понятии и иметь представление о его значении.

Для чего требуется проверка рабочего объёма мотора

Распространённое определение рабочего объёма двигателя звучит следующим образом: им обозначают суммарное значение объёмов цилиндров силового агрегата, а под объёмом поршня следует понимать произведение длины его хода на площадь верхней проекции. Ход поршня, в свою очередь – это расстояние между верхней и нижней мёртвыми точками.

В такте впуска происходит наполнение цилиндра топливовоздушной смесью, который завершается, когда поршень находится в нижней МТ. При движении поршня в обратном направлении происходит сжатие горючей смеси и её воспламенение.

Степень сжатия определяется при делении полного объёма цилиндра (когда поршень пребывает в НМТ) к объёму камеры сгорания (ВМТ). Чем больше степень сжатия, тем с большей силой смесь при возгорании и расширении давит на поршень, то есть от этого показателя напрямую зависит мощность мотора.

Таким образом, для увеличения мощности двигателей достаточно увеличивать степень сжатии. Но на деле всё упирается в некий предел сжатия, при превышении которого смесь самовозгорается без искры или сгорает настолько быстро, что двигатель начинает детонировать и работать неустойчиво.

Симптомы детонационных процессов – постукивания, доносящиеся из двигателя, наличие густого выхлопа чёрного цвета, а также падение мощности. Автопроизводители тратят много усилий, чтобы увеличить степень сжатия и при этом избавиться от детонации, но делать это им становится всё труднее.

Рост мощности зависит также от скорости вращения коленвала, но и этот показатель бесконечно увеличивать нельзя: горючая смесь не будет успевать попадать в цилиндр, возникают проблемы с выводом отработанных газов, да и износ деталей при увеличении скорости вращения также увеличивается.

Что означает рабочий объем двигателя

Современные моторы – многоцилиндровые. Это означает, что рабочий объём двигателя является арифметической суммой полных объёмов всех цилиндров, и чем он больше, тем выше класс автомобиля и мощнее силовой агрегат.

Рядовому автомобилисту этот показатель, строго говоря, не нужен, но есть категория водителей, стремящихся выжать из своего мотора всё до капельки. Вот им знать рабочий объём камеры сгорания нужно для увеличения степени сжатия, достигаемого таким хитрым способом, как расточка цилиндров.

Подобный приём считается едва ли не единственным доступным способом увеличения мощности мотора, причём экономически очень выгодным – ведь при том же объёме топливной смеси полезной работы выполняется намного больше. Но, как мы уже отмечали, здесь необходимо соблюдать меру: при увеличении степени сжатия сверх пороговой смесь будет самовоспламеняться, что приведёт к нестабильной работе, уменьшению мощности и даже разрушением силового агрегата.

Итаке, рассмотрим методику, как узнать рабочий (не полный) объём двигателя. Общую формулу мы уже называли: это результат умножения объёма 1 цилиндра на их количество в данном ДВС. А объём цилиндра определяется как умножение R2*L*π.

Длину и диаметр поршня принято обозначать в миллиметрах, объём силового агрегата – в кубических сантиметрах, поэтому полученный результат делят на 1000.

Нужно понимать, что понятия полный/рабочий объёмы – не тождественные, поскольку поршень имеет проточки, выпуклости и другие геометрические детали, плюс необходимо учесть объём камеры сгорания. Если влияние геометрии цилиндра минимально, то объём КС учитывать необходимо обязательно: полный объём получается сложением объёма рабочего и камеры сгорания.

Таким образом, определить рабочий объём цилиндра (силового агрегата, разумеется, тоже) можно с помощью калькулятора, достаточно знать исходные данные. Но если этих цифр под рукой нет, можно воспользоваться онлайн калькуляторами, многие из которых могут определять и мощность силового агрегата, поскольку это взаимозависимые показатели.

Найти сайт, предлагающий такой калькулятор, не проблема. Чтобы посчитать рабочий объём двигателя, вам останется ввести три цифры в соответствующие поля и нажать кнопку расчет (иногда результат рассчитывается и автоматически, как только вы ввели последнюю цифру). Исходные данные можно взять в паспортных данных транспортного средства.

Обычно значение в кубических сантиметрах крайне редко получается целым, поэтому при переводе в литры их закругляют с использованием общепринятых правил: 1598 см3 = 1,60 л., 2.429 см3 = 2,40 л.

Бывают двигатели, у которых при равном рабочем литраже и числе цилиндров их диаметр неодинаков – в этом случае будут неодинаковыми ходы поршней, будет различаться и мощность каждого из них. Мотор, у которого ход поршня небольшой, являются более прожорливыми и характеризуются меньшим КПД, но большей мощностью, достигаемой на высоких оборотах. У длинноходных всё наоборот – они экономичнее и обладают лучшей тягой на всех диапазонах оборотов коленвала.

Хотя мощность и зависит от литража двигателя, но зависимость эта не линейна и включает другие показатели, из чего следует, что определить объём мотора по лошадиным силам не получится, точный расчёт производится только на основании данных о поршневой группе.

Процесс сжатия в дизельных двигателях

Как правило, в дизельных двигателях степень сжатия значительно выше. Если в бензиновых двигателях она в среднем составляет 10:1 – 12:1, то у дизелей значение может достигать от 15:1 до 22:1. Рабочий процесс в дизельном моторе происходит следующим образом: вначале в цилиндр попадает чистый воздух, который за счет большой степени сжатия разогревается до 700-900°С.

Дизтопливо впрыскивается под высоким давлением в камеру сгорания при подходе поршня к ВМТ. А так как воздух уже сильно разогрет, после смешивания с ним происходит воспламенение топлива. Возгорание под давлением (без необходимости применения сложной системы зажигания) является главным преимуществом дизельного двигателя.

Кратко о компрессии

Двигатель легкового автомобиля

Если со степенью сжатия все понятно, то перейдем к термину компрессия. Под этим понятием понимается максимальный уровень давления, который возникает в камере сгорания в момент перед сгоранием топлива. Если степень сжатия это условная величина, то компрессия является абсолютной величиной и измеряется в атмосферах, килограммах на кубический сантиметр (кг/см2).

Между этими двумя понятиями есть тесная связь, но на компрессию влияет не только уровень сжатия, но также герметичность компрессионных колец и клапанов, температура двигателя, температура горения топлива и многое другое. Более подробно о компрессии можно почитать в отдельной статье на нашем сайте.

Увеличение литража двигателя

Существует категория автовладельцев, для которых задача увеличения мощности мотора становится самоцелью. Такое мероприятие, имеющее несколько названий (чип-тюнинг, тюнинг мотора, форсировка двигателя), можно выполнить и самостоятельно.

Силовой агрегат состоит из цилиндров (обычно их число кратно 4), которые расположены в общем корпусе (БЦ). Внутри цилиндра вверх-вниз бегает поршень, а всё вместе является камерой сгорания, теххарактеристики которой формируют литраж силового агрегата.

Каким образом можно нарастить мощность мотора, если все его параметры тщательно рассчитываются автопроизводителем? Существует несколько способов добиться желаемой цели, выбор которых зависит от ваших амбиций и финансовых возможностей.

Наиболее простой и дешёвый вариант – расточка цилиндров, позволяющая увеличить литраж КС. Но придётся устанавливать и новые поршни с изменённым в сторону увеличения радиусом.

Что означает рабочий объем двигателя

Более затратный вариант – установка коленвала с увеличенным радиусом кривошипа. При этом увеличивается диаметр шатунов, так что замене подлежит вся поршневая группа. Увеличение мощности достигается за счёт роста хода поршней, что позволяет увеличить литраж мотора.

Отметим, что форсировка мотора в домашних условиях требует использования специализированного оборудования независимо от выбранного метода, а также наличия соответствующего опыта. Малейшая ошибка чревата крайне серьёзными последствиями, поэтому подобные работы принято доверять профессионалам – специалистам тюнинговых ателье.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть