Объем двигателя - как работает и что это такое, на что влияет

Плюсы и минусы ДВС с большим и малым объемом

Каждый тип моторов имеет свои достоинства и определенные недостатки, что может существенно повлиять на выбор нового авто.

Достоинства малолитражных двс:

дешевле стоимость и обслуживание других деталей, например, коробки и ходовой;
экономичный расход топлива;
турбированный вариант сочетает в себе высокую производительность при минимальных нагрузках и небольшом рабочем объеме.

Недостатки двигателей с маленьким литражом:

слабая мощность, из-за чего автомобиль обладает маленькой грузоподъемностью;
недостаточная динамика;
низкий ресурс мотора из-за частой езды на повышенных оборотах;
турбированный вариант очень дорогой в обслуживании.

Достоинства объемных моторов:

мощность выше, чем у экономичных аналогов;
увеличенный ресурс (двигатель реже работает на максимальных оборотах, поэтому будет дольше служить);
отличная динамика (для выполнения обгона реже нужно переключаться на пониженную скорость);
зимой быстрее прогреваются;
атмосферные модификации не прихотливы к качеству топлива.

Недостатки объемных силовых агрегатов:

обслуживание дороже, чем в случае с экономным аналогом (нужно заливать больше масла и охлаждающей жидкости, устанавливать более качественную коробку, подвеску и тормоза);
высокие налоги при перерегистрации (покупка на вторичном рынке) и растаможке;
увеличенный расход топлива.

Как видно, объем мотора тесно связан с дополнительными растратами, как в случае с малолитражками, так и с более «прожорливыми» аналогами. В виду этого, подбирая модификацию авто по литражу, каждый автомобилист должен исходить из условий, в которых будет эксплуатироваться машина.

По каким параметрам подбирать автомобиль – смотрите в данном видео:

Как выбрать автомобиль, какой двигатель лучше?

Главная » Статьи » Что значит объем двигателя

Происхождение двигателей внутреннего сгорания

Большинство водителей любит обсуждать мощность своих транспортных средств с друзьями, а также читать соответствующие статьи и изучать рейтинги. При этом не каждый знает, как и в каком виде существовали дизельные и бензиновые двигатели ранее.

Вид двигателя внутреннего сгорания История двигателей внутреннего сгорания уходит корнями в самый конец восемнадцатого века. Так, в 1799 году француз Филипп Лебон запатентовал своё изобретение — мотор, который работает на светильном газе, также открытым инженером. С тех пор последовало множество исследований (преимущественно неудачных) и ряд изобретений, благодаря которым двигатель стал таким, которым мы его знаем.

Рекомендуем: Смешивание антифризов разных стандартов и цветов

Первый бензиновый двигатель появился после череды испытаний и предложений от инженеров того времени — они искали новые виды топлива. В числе прочих смесей был испробован керосин, но он отличался тем, что плохо испарялся. На замену ему пришёл бензин, ранее известный только домохозяйкам — он продавался в аптеках как чистящее средство. В 1888 году россиянин Огнеслав Костович посетил Департамент торговли и мануфактур с просьбой выдать разрешение на использование нового двигателя. «Усовершенствованный, действующий керосином, бензином, нефтью, светильными и прочими газами и взрывчатыми веществами» — этот мотор стал основополагающим в современном производстве. Разрешение Костович получил только в 1892 году. За срок 4 года он успел запатентовать изобретение в Великобритании и США.

Бензиновый двигатель Огнеслав Костович изобрёл не для того, чтобы облегчить жизнь автомобилистов, а для создания своего дирижабля с инновационной конструкцией, в том числе типом питания. Проект так и не увидел свет, но мотор отлично подошёл для наземных транспортных средств. Двигатель Костовича имел систему водяного охлаждения, электрическое зажигание и оппозитное расположение цилиндров.

Первый дизельный двигатель, технология которых также широко распространена сегодня, имеет более популярную историю происхождения. Создал его известный многим Рудольф Дизель — технология и вид топлива назван в его честь. В 1890 Дизель подал идею о том, что для лучшей экономии топлива нужно применять технологию быстрого сжатия. В 1893 году Рудольф получил патент на Дизель-мотор, спустя 4 года выпустив первый рабочий прототип. Двигатель отличался высоким КПД, но имел слишком большие габариты, поэтому долгое время в приоритете были бензиновые агрегаты.

Единицы измерения: в литрах или в куб дюймах

Существуют различные меры объема. Для двигателей, обычно, применяются литры и см3 (в одном литре 1000 см3). Довольно часто в технических характеристиках машин можно встретить указание в кубических дюймах. Эта единица измерения используется британскими и американскими автопроизводителями. В одном литре около 61 in3.

Объем двигателя и расход топлива

Мотор может иметь различное количество цилиндров. Чаще всего их четыре, шесть или восемь. На более крупных автомобилях число может быть увеличено до десяти-двенадцати. Гораздо реже встречаются машины с тремя или пятью цилиндрами.

Чем больше цилиндров в моторе, тем больше его рабочий объем. Соответственно, чтобы приводить в движение поршни, требуется большее количество воздушно-топливной смеси. То есть расход топлива увеличится.

Увеличение объема картера и мощность

Конечно, на мощность существенно влияет объем двигателя. Но, на самом деле, литраж двигателя это не основной показатель, определяющий его мощность. Дело в том, что на современных автомобилях реализованы многие технологии, увеличивающие мощность. Так, инжекторный мотор будет несколько мощнее карбюраторного с такими же размерами. А все из-за того, что электроника позволяет рациональнее осуществлять впрыск.

Рекомендуем: Масло для двигателя: разновидности, свойства, характеристики

Турбина также позволяет увеличить мощность, не меняя рабочий объем цилиндра. Наличие этого элемента увеличивает мощность до 100 л.с. с каждого литра. Причем расход топлива остается прежним. Необходимо отметить, что установка этой детали существенно уменьшает ресурс мотора.

Кроме того, турбина не подходит для установки на внедорожниках и тяжелых авто. Причина в том, что она позволяет раскручивать мотор до больших оборотов. Соответственно, и вся прибавка мощности осуществляется на верхах. А тяжелые автомобили, напротив, требуют основное количество «лошадей» при 2000—3000 оборотах. Поэтому здесь используются только моторы большого размера (установка турбины допустима, но она не сможет показать весь свой потенциал).

Максимальный рабочий объем: что даст несколько куб см?

Многие автомобилисты, проводя модернизацию двигателя, увеличивают его объем. Сделать это действительно можно, но только в разумных пределах.

При производстве моторов, автопроизводители закладывают в него запас прочности. Это касается и картера. То есть объем двигателя в см3 можно несколько увеличить, не повлияв на ресурс. Такая процедура прибавит несколько лошадиных сил.

Для увеличения объема растачивают цилиндры, заменяют поршни и шатуны (на подходящие по диаметру). Чтобы не навредить мотору, достаточно будет сточить 1-2 мм. Если убрать больше, велика вероятность выхода агрегата из строя. Даже когда автовладельцу необходимо существенно увеличить мощность, не стоит пытаться сильно растачивать цилиндры. Лучше использовать другие методы, или вовсе выбрать двигатель автомобиля с подходящими характеристиками.

Объем цилиндров и расход масла

Моторное масло, вырабатываясь, создает пленку на стенках цилиндров. Она уменьшает трение и защищает детали от износа. Норма расхода масла для разных двигателей различна. На это влияют разнообразные факторы. Если расход смазочного материала слишком высок, имеет смысл проверить состояние поршневых колец и убедиться в том, что залитое масло имеет достаточную вязкость. Однако возможны и другие причины возникновения данной проблемы.

Существует такая процедура, как хонингование. Это заключающий этап обработки цилиндров. В данном случае, с помощью абразивного материала наносится мелкая сетка (глубиной до 0,01мм). Благодаря обработке, масло на стенках держится гораздо лучше и не стекает. Соответственно, увеличивается ресурс агрегата.

Между тем, при расточке картера, хонингованием нередко пренебрегают из-за отсутствия необходимого оборудования и навыков. Хотя данная процедура обязательна. Она всегда проводится автопроизводителями и крупными мастерскими. Если пропустить последний этап обработки, возможно увеличение расхода масла и сокращение ресурса мотора.

В современных автомобилях используются новые технологии, а значит объём двигателя – далеко не самый важный показатель, влияющий на мощность. Однако на расход топлива он влияет существенно

Кроме того, большой объем цилиндров позволяет выдавать мотору больше мощности на малых оборотах, что очень важно для внедорожников, тяжелых седанов и универсалов

Расход масла

Показатель расхода масла указывается производителем автомобиля в технической документации к нему. Нормальным считается потребление смазки в соотношении 0,8–3% от потребляемого количества топлива. Также на этот показатель влияет размер двигателя, он увеличивается на больших, мощных агрегатах, особенно дизельных. Различают расход масла:

Штатный – испарение смазочного материала с цилиндров, выдавливание через картер газами, смазка компрессора турбины;
Нештатный – течи уплотнений, потеря масла через сальники коленвала, маслосъемные поршневые кольца, перемычки поршня, когда происходит их разрушение.

К чрезмерному расходу приводит использование масла низкого качества и несоответствующей требованиям технической эксплуатации марки.

Расчет объема цилиндра двигателя: советы, объяснения, формулы

Как известно, объем двигателя автомобиля представляет собой сумму объемов всех его цилиндров. Однако формула, позволяющая рассчитать объем цилиндра, публикуется в различных вариантах, что порой сбивает с толку, особенно неопытных водителей. И все же, независимо от применяемого варианта, принцип расчета во всех случаях остается одним и тем же.
Сколько тепловоздушной смеси способен пропустить за один раз цилиндр двигателя? Сразу стоит отметить, что чем больше, тем выше будет крутящий момент, а также мощность мотора. Что значит «за один раз»? Четырехтактный мотор совершает полный цикл за 2 оборота коленчатого вала, то есть происходят впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Так что 2 оборота или 4 такта считаются за один раз.

Расчет объема цилиндра

Измеряется данная величина в кубических метрах или сантиметрах либо в литрах. 1000 см3 равняется 1 литру. При указании объема мотора в литрах нужно проводить округление до одной цифры после запятой.
К примеру, если объем двигателя составляет 1486 см3, то при переводе в литры его нужно обозначать как 1,5 литра; если объем равен 2526 см3, то его следует записать как 2,5 литра.
Литраж цилиндров силовых агрегатов автомобилей отличается.

Понятие рабочего объема цилиндра

Рабочий объем цилиндра представляет собой объем между крайними позициями движения поршня. Он наполняется горючей тепловоздушной смесью во время ее впускания при движении поршня из верхней крайней позиции в нижнюю.
Подходя к верхней мертвой позиции, поршень оставляет свободный объем – камеру сгорания, или сжатия. Чтобы рассчитать объем цилиндра полностью, нужно суммировать объем камер и рабочий объем.
Уровень сжатия – это величина, которая определяется как частное полного деления в одном цилиндре и объема камеры сгорания. Этот параметр определяет степень сжатия горючей смеси в цилиндре. От нее зависит мощность двигателя, ведь чем выше уровень сжатия, тем сильнее сгорающая смесь давит на поршень.
Повышение уровня сжатия – дело выгодное, поскольку в этом случае порция топлива может сделать больше полезной работы. Однако если уровень сжатия увеличить чрезмерно, рабочая смесь может самовоспламеняться или сгорать слишком быстро, а топливо детонирует. В результате быстрого сгорания рабочей смеси силовой агрегат работает неустойчиво.

На увеличение мощности мотора влияет увеличение количества оборотов коленчатого вала за одну минуту. Но и здесь есть свои препятствия. Это нехватка времени для попадания горючей смеси внутрь цилиндра, сложность удаления отработанных газов, а также чрезмерное ускорение работы частей и механизмов, ведущее к их быстрому износу.
Для преодоления этих препятствий конструкторы увеличивают количество оборотов коленчатого вала. Для многоцилиндровых силовых агрегатов производят расчет объема цилиндра, после чего эти объемы суммируют, получая литраж мотора. Повышение мощности двигателя является следствием увеличения его литража. А параметр этот определяется классом транспортного средства.

Непостоянный рабочий объем

Обеспечение непостоянного рабочего объема цилиндра является насущной задачей. Для достижения такого эффекта применяется технология автоматической остановки части цилиндров при неполной нагрузке двигателя. Такая система уже используется в некоторых моделях пикапов и внедорожников, экономия топлива при этом составляет в среднем около 20%.
Есть и специальные двигатели, в которых применяется механическая трансформация рабочего хода поршня. Однако они пока еще находятся на стадии разработки. Стоит отметить, что двигатели внутреннего сгорания с непостоянным рабочим объемом цилиндров используются в качестве лабораторного оборудования, позволяя устанавливать «моторным способом» октановое число бензина.

Онлайн-калкулятор

Рассчитать объем цилиндра можно через:

радиус основания и высоту, при этом высота равняется ходу поршня;
площадь основания и высоту.

Но есть и более сложные калькуляторы, обладающие расширенным набором функций. Они позволяют рассчитывать не только объем мотора, но и степень сжатия. Для вычислений необходимы значения следующих параметров:

длину шатуна;
ход поршня;
недоход поршня;
диаметр цилиндра;
объем поршневой камеры;
толщину и диаметр прокладки;
объем камеры в ГБЦ;
количество цилиндров.

Перед тем, как посчитать объем цилиндра или всего двигателя либо вычислить уровень сжатия, следует уточнить и записать все вышеперечисленные параметры. У новичков с этим могут возникнуть сложности, поэтому придется проявить настойчивость.

Как рассчитывается мощность двигателя?

Расчет мощности мотора проводится несколькими способами. Самый доступный способ – через крутящий момент. Умножаем крутящий момент на угловую скорость – получаем мощность двигателя.

N_дв=M∙ω=2∙π∙M∙n_дв

где:

N_дв – мощность двигателя, кВт;

M – крутящий момент, Нм;

ω – угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/сек;

π – математическая постоянная, равная 3,14;

n_дв – частота вращения двигателя, мин-1.

Мощность рассчитывается и через среднее эффективное давление. Камера сгорания имеет определенный объем. Разогретые газы воздействуют на поршень в цилиндре с определенным давлением. Двигатель вращается с некоторой частотой. Произведение объема двигателя, среднего эффективного давления и частоты вращения, поделенное на 120, и даст теоретическую мощность двигателя в кВт.

N_дв=(V_дв∙P_эфф∙n_дв)/120

где:

V_дв – объем двигателя, см3;

P_эфф – эффективное давление в цилиндрах, МПа;

120 – коэффициент, применяемый для расчета мощности четырехтактного двигателя (у двухтактных ДВС этот коэффициент равен 60).

Для расчета лошадиных сил киловатты умножаем на 0,74.

N_(дв л.с.)=N_дв∙0,74

где:

N_дв л.с. – мощность двигателя в лошадиных силах, л. с.

Другие формулы мощности двигателя используются в реальных расчетах реже. Эти формулы включают в себя специфичные переменные. И чтобы измерить мощность двигателя по другим методикам, нужно знать производительность форсунок или массу потребленного двигателем воздуха.

На практике расчет мощности автопроизводители выполняют эмпирическим способом, то есть замеряют на стенде и строят график зависимости по факту, на основании полученных во время испытаний показателей.

Мощность двигателя – величина непостоянная. Для каждого мотора есть кривая, которая отображает на графике зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала. До определенного пика, примерно до 4-5 тысяч оборотов, мощность растет пропорционально оборотам. Далее идет плавное отставание роста мощности, кривая наклоняется. Примерно к 7-8 тысячам оборотов мощность идет на спад. Сказывается перекрытие клапанов на большой частоте вращения коленвала и падение КПД мотора из-за недостаточно интенсивного газообмена.

Чтобы узнать мощность двигателя, обратитесь к инструкции по эксплуатации авто. В разделе с техническими характеристиками мотора будет указана мощность и обороты, при которых она достигает пикового значения. Если мощность указана киловаттах, чтобы рассчитать лошадиные силы двигателя, воспользуйтесь приведенной выше формулой. В некоторых случаях автопроизводитель предоставляет график, на котором есть зависимость мощности двигателя и крутящего момента от частоты оборотов.

Что важнее: лошадиные силы или крутящий момент?

На форумах, особенно в ветках про достоинства бензина и дизеля, можно часто встретить многостраничные споры на тему преимуществ двигателей с большим количеством лошадиных сил (за что ратуют обычно владельцы бензиновых машин) или с большим крутящим моментом (эту сторону отстаивают дизелисты). Давайте попробуем разобраться как же все обстоит на самом деле.

Крутящий момент — это усилие, с которым вращается выходной вал двигателя. Он измеряется в ньютонах на метр. Физически один ньютон на метр можно представить как силу, с которой будет вращать вал прикрепленная к нему метровая палка, на конце которой закреплен груз примерно в 100 грамм. Если пренебречь весом самой палки, конечно. Важный параметр? Конечно да!

Но если посмотреть с другой стороны, крутящий момент, создаваемый взрослым велосипедистом на педалях составляет 130-150 Н/м. Это примерно столько же, сколько и у автомобиля Skoda Fabia с двигателем 1,4 MPI. Но Skoda весит при этом больше и едет значительно быстрее. В чем же дело?

А дело в том, что крутящий момент неразрывно с количеством оборотов в минуту, при которых он достигается. У велосипедиста это примерно 30-40 оборотов в минуту, а у Skoda — где то в районе 3500-4000 оборотов, в зависимости от настроек двигателя.

Собственно, мощность двигателя это и есть:

Выходит, лошади важнее? — радостно оживают «бензиновые» оппоненты?

Тоже не совсем верно. Безусловно, быстрее будет разгоняться машина, у которой больше лошадиных сил, так как такой двигатель производит больше полезной работы в единицу времени. Но где сосредоточены все эти силы? А сосредоточены они у классического бензинового двигателя в верхнем диапазоне оборотов, как правило, за пределами тех цифр, до которых «крутит» двигатель обычный водитель. У той же Шкоды все ее небольшие лошади просыпаются только ближе к 5 000 оборотам. Это уже желтая зона тахометра (Кстати, у Шкоды маркетологи ее убрали, и после белой сразу идет красная), и если часто ездить с такими оборотами — двигатель долго не протянет. При 2-3 тысячах оборотов мощность Фабии всего 26-32 Квт. Это как раз та цифра, которой водитель пользуется, а не та, за которую он платит налоги. Налоги он платит за 63 кВт.

А что же у дизеля? А у аналогичного по объему дизельного двигателя весь момент доступен уже с 2200 оборотов, и он там куда выше, чем у бензинки. И в рабочем диапазоне 2-3 тысячи оборотов мощность составляет уже 42-54 кВт. Это куда больше, чем у бензинового аналога, при этом количество лошадиных сил в квитанции из налоговой — меньше.

Как вывод можно сказать следующее: лошадиные силы и высокие обороты важны, если вы планируете принимать участие в гонках или любите поиграть в шашки на трассе, и ресурс двигателя вас не особо беспокоит. В обычной же жизни куда важнее иметь хороший крутящий момент на низких оборотах. И это никак в наше время не связано с понятием «бензин» или «дизель», так как турбированные двигатели полностью сглаживают разницу, и высокий крутящий момент на большом диапазоне оборотов доступен и тем и другим. в некоторых случаях бензиновые двигатели даже выигрывают.

Источник

Разделяем понятия крутящий момент и показатель мощности двигателя

Начнем, пожалуй, с определения понятий мощности, и как же измеряется данный показатель. Главным показателем двигателя является количество лошадиных сил, т.е. возможность поднятия 75 кг на один метр в течении одной секунды. Числовой показатель этого параметра и показывает, как быстро может выполняться работа. В основе крутящего момента лежит совсем другой тип взаимодействия, главным назначением которой является поворот объекта вокруг своей оси. Простыми словами, это сила, рассчитанная на полный оборот винта или колеса. В современных двигателях используется совмещение этих двух различных сил для создания однонаправленной работы внутреннего сгорания. Создается специфична синергия, дабы достигнуть максимально возможного уровня производительности двигателя на дороге.

Что такое объем мотора

Тепловой двигатель внутреннего сгорания представляет собой внушительный комплекс из различных механизмов, систем и дополнительного навесного оборудования, образуя сложное инженерное решение. Общий принцип работы ДВС предполагает подачу топлива и воздуха в специальную закрытую камеру, где происходит возгорание полученной топливно-воздушной смеси.

В результате сгорания топлива высвобождается энергия, которая толкает поршень, размещенный в цилиндре двигателя. Поршень движется, КШМ преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное, что позволяет крутить коленчатый вал. Далее крутящий момент двигателя передается на трансмиссию и затем на ведущие колеса автомобиля.

Указанный процесс постоянно повторяется после запуска двигателя, то есть мотор все время работает при условии того, что осуществляется подача компонентов и происходит эффективное сгорание топливной смеси в рабочей камере. Указанная камера называется камерой сгорания. Объем камеры сгорания (он же рабочий объем) — произведение площади сечения цилиндра на длину рабочего хода поршня от НМТ в ВМТ (верхняя и нижняя мертвая точка хода поршня). Физический объем камеры сгорания является рабочим объемом двигателя на бензиновых и дизельных автомобилях, мотоциклах и других видах наземного, воздушного или водного транспорта, сельхозтехники, а также других механизмов и приспособлений с использованием ДВС.

Обратите внимание, если двигатель имеет несколько цилиндров, тогда объем камеры сгорания в каждом из них обязательно суммируется с остальными. Другими словами, рабочий объем многоцилиндрового двигателя является суммой объема камер сгорания всех цилиндров такого мотора

Суммарный объем всех цилиндров двигателя обычно выражается в литрах. Рабочий объем камеры сгорания указывается в сантиметрах кубических.

Давайте рассмотрим данное утверждение на примере широко распространенного четырехцилиндрового 2.0-литрового ДВС. Мы не будем приводить точных цифр, а просто представим, что каждая из камер сгорания имеет в рабочем объеме 498 кубических сантиметров. Так как мотор имеет 4 цилиндра, нам необходимо сложить объемы всех цилиндров. В результате получаем 1992 см³. Если говорить о ДВС, то для определения объема общепринятым стандартом стало округление до целых чисел, причем происходит это в большую сторону. Таким образом, мотор с общей суммой объемов всех камер сгорания, которая фактически равна 1992 см³, является двигателем с рабочим объемом 2 литра, то есть двухлитровым.

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.

Расчет объема ДВС калькулятором

Чтобы посчитать объем интересующего вас двигателя нужно внести 3 цифры в соответствующие поля, — результат появится автоматически. Все три значения можно посмотреть в паспортных данных автомобиля или тех. характеристиках конкретной детали либо же определить, какой объем поршневой поможет штангенциркуль.

Таким образом, если к примеру у вас получилось что объем равен 1598 см³, то в литрах он будет обозначен как 1,6 л, а если вышло число 2429 см³, то 2,4 литра.

Длинноходный и короткоходный поршень

Также замете, что при одинаковом количестве цилиндров и рабочем объеме двигателя могут иметь разный диаметр цилиндров, ход поршней и мощность таких моторов так же будет разной. Движок с короткоходными поршнями очень прожорлив и имеет малый КПД, но достигает большой мощности на высоких оборотах. А длинноходные стоят там, где нужна тяга и экономичность.

Следовательно, на вопрос «как узнать объем двигателя по лошадиным силам» можно дать твердый ответ – никак. Ведь лошадиные силы хоть и имеют связь с объемом двигателя, но вычислить его по ним не получится, поскольку формула их взаимоотношения еще включает много разных показателей. Так что определить кубические сантиметры двигателя можно исключительно по параметрам поршневой.

Крутящий момент и лошадиная сила

Автолюбители нередко дискутируют друг с другом: чей двигатель мощнее. Но иногда и не представляют при этом, из чего складывается данный параметр. Общепринятый термин «лошадиная сила» был введён изобретателем Джеймсом Уаттом в XVIII веке. Он придумал его, наблюдая за лошадью, которая была запряжена в поднимающий уголь из шахты механизм. Он рассчитал, что одна лошадь за минуту может поднять 150 кг угля на высоту 30-ти метров. Одна лошадиная сила эквивалентна 735,5 Ватт, или 1 кВт равен 1,36 л.с.

В первую очередь, мощность любого мотора оценивают в лошадиных силах, и лишь потом вспоминают о крутящем моменте. Но эта тяговая характеристика тоже даёт представление о конкретных тягово-динамических возможностях автомобиля. Крутящий момент является показателем работы силового агрегата, а мощность – основным параметром выполнения этой работы. Эти показатели тесно связаны друг с другом. Чем больше производится двигателем лошадиных сил, тем больше и потенциал крутящего момента. Реализуется этот потенциал в реальных условиях через трансмиссию и полуоси машины. Соединение этих элементов вместе и определяет, как именно мощность может переходить в крутящий момент.

Простейший пример – сравнение трактора с гоночной машиной. У гоночного болида лошадиных сил много, но крутящий момент требуется для увеличения скорости через редуктор. Чтобы такая машина двигалась вперёд, надо совсем немного работы, потому что основная часть мощности используется для развития скорости.

Что касается трактора, то у него может быть мотор с таким же рабочим объёмом, который вырабатывает столько же лошадиных сил. Но мощность в этом случае используется не для развития скорости, а для выработки тяги (См. тяговый класс). Для этого она пропускается через многоступенчатую трансмиссию. Поэтому трактор не развивает высоких скоростей, зато он может буксировать большие грузы, пахать и культивировать землю, и т.д.

В двигателях внутреннего сгорания сила передаётся от газов сгорающего топлива поршню, от поршня – передаётся на кривошипный механизм, и далее на коленчатый вал. А коленвал, через трансмиссию и приводы, раскручивает колёса.

Естественно, крутящий момент двигателя не постоянен. Он сильней, когда на плечо действует бо́льшая сила, и слабей – когда сила слабнет или перестаёт действовать. То есть, когда водитель давит на педаль газа, то сила, воздействующая на плечо, повышается, и, соответственно увеличивается крутящий момент двигателя.

Мощность обеспечивает преодоление всевозможных сил, которые мешают двигаться автомобилю. Это и сила трения в двигателе, трансмиссии и в приводах автомобиля, и аэродинамические силы, и силы качения колёс и т.д. Чем больше мощность, тем большее сопротивление сил машина сможет преодолеть и развить большую скорость. Однако мощность – сила не постоянная, а зависящая от оборотов мотора. На холостом ходу мощность одна, а на максимальных оборотах – совершенно другая. Многими автопроизводителями указывается, при каких оборотах достигается максимально возможная мощность автомобиля.

Необходимо учитывать, что максимальная мощность не развивается сразу. Автомобиль стартует с места практически при минимальных оборотах (немного выше холостого хода), и для того, чтобы отмобилизировать полную мощность, требуется время. Тут и вступает в дело крутящий момент двигателя. Именно от него и будет зависеть, за какой отрезок времени автомашина достигнет своей максимальной мощности – то есть, динамика её разгона.

Зачастую водитель сталкивается с такими ситуациями, когда требуется придать автомобилю значительное ускорение для выполнения необходимого маневра. Прижимая педаль акселератора в пол, он чувствует, что автомобиль ускоряется слабо. Для быстрого ускорения нужен мощный крутящий момент. Именно он и характеризует приёмистость автомобиля.

Основную силу в двигателе внутреннего сгорания вырабатывает камера сгорания, в которой воспламеняется топливно-воздушная смесь. Она приводит в действие кривошипно-шатунный механизм, а через него – коленчатый вал. Рычагом является длина кривошипа, то есть, если длина будет больше, то и крутящий момент тоже увеличится.

Однако увеличивать кривошипный рычаг до бесконечности невозможно. Ведь тогда придётся увеличивать рабочий ход поршня, а вместе с ним и размеры двигателя. При этом уменьшатся и обороты двигателя. Двигатели с большим рычагом кривошипного механизма можно применить только лишь в крупномерных плавательных средствах. А в легковых автомашинах с небольшими размерами коленчатого вала не поэкспериментируешь.

На какие характеристики влияет литраж?

Основной параметр, от которого будет зависеть мощность авто – объем двигателя. Например, если под капотом будет установлена модификация на 1,5 литра и 120 л.с., то аналог с увеличенным объемом до двух литров, естественно, будет мощнее.

Однако не стоит считать литраж единственным фактором, влияющим на мощность. Характеристики мотора могут существенно измениться при наличии турбины, измененных размеров кривошипно-шатунного механизма и системы смены фаз газораспределения .

На что еще влияет объем двигателя?

Динамика. Совокупность современных технологий газораспределения и большого объема цилиндров позволяет повысить пиковую скорость авто и сократить время разгона. Эти параметры также могут значительно измениться, если производитель установит в мотор особенные шатуны и коленвал.
Стоимость автомобиля. Для моделей с мощным мотором потребуется более надежная коробка передач, улучшенная тормозная система, подвеска, и шины. Это необходимо, потому что водитель будет пытаться использовать весь потенциал транспорта, а значит, машина будет быстро ездить. Изготовление и обслуживание такого транспорта будет дороже.
Расход топлива. Машины с 1,5-литровыми силовыми агрегатами в городском режиме расходуют в среднем 6-7 литров на 100км., а среднелитражные – порядка 9-14 л./100км. «Прожорливость» крупнолитражных моделей стартует от показателя в 15 литров. Однако и эти параметры относительны. Так, для динамичной езды на малолитражке водителю придется часто «крутить» мотор на повышенных оборотах, что обязательно приведет к перерасходу топлива. А если машина оснащена кондиционером, то малолитражка будет не менее прожорливой, чем аналог классом выше.

Подробней о связи расхода и объема двс рассказывается в видео:

Как связаны расход топлива и объем двигателя? Watch this video on YouTube

Понятие рабочего объема цилиндра

Уровень сжатия – это величина, которая определяется как частное полного деления в одном цилиндре и объема камеры сгорания. Этот параметр определяет степень сжатия горючей смеси в цилиндре. От нее зависит мощность двигателя, ведь чем выше уровень сжатия, тем сильнее сгорающая смесь давит на поршень.

Повышение уровня сжатия – дело выгодное, поскольку в этом случае порция топлива может сделать больше полезной работы. Однако если уровень сжатия увеличить чрезмерно, рабочая смесь может самовоспламеняться или сгорать слишком быстро, а топливо детонирует. В результате быстрого сгорания рабочей смеси силовой агрегат работает неустойчиво.

Детонацию можно определить по резким постукиваниям, уменьшению мощности двигателя и густому черному дыму из выхлопной трубы. Проектировщики автомобилей постоянно ищут способы устранения детонации топлива при повышении степени сжатия. Уровень сжатия определяет необходимость использовать конкретный сорт топлива.

Для преодоления этих препятствий конструкторы увеличивают количество оборотов коленчатого вала. Для многоцилиндровых силовых агрегатов производят расчет объема цилиндра, после чего эти объемы суммируют, получая литраж мотора. Повышение мощности двигателя является следствием увеличения его литража. А параметр этот определяется классом транспортного средства.

Кратко о компрессии

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/см 2 ).

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.