Рабочий объём двигателя: что это за величина, на что она влияет

Двигатель является важнейшей компонентой любого транспортного средства, а его литраж у большинства ассоциируется с мощностью силового агрегата. В целом такой подход можно считать соответствующим истине.

Но за цифрами 1.1, 2.0, 3.5 мы видим только параметр, определяющий класс автомобиля: микролитражка, малолитражка, гольф-класс или крупнолитражное авто. Что же такое объём мотора на физическом уровне, понимают далеко не все.

Понятие рабочего объёма цилиндра

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. Таким образом, рабочим объёмом цилиндра называют объём камеры сгорания, в которой и происходят энергетические процессы – воспламенение горючей смеси и её сгорание.

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.

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.

Для чего требуется проверка рабочего объёма мотора

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.

Расчет объёма цилиндра

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 R 2 *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.

Часто объём мотора называют литражом и указывают не в кубических сантиметрах, а литрах. Таким образом, 1300 см 3 эквивалентно 1,3 л., то есть полученное значение нужно разделить на тысячу.

Расчет объёма мотора онлайн калькулятором

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 см 3 = 1,60 л., 2.429 см 3 = 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.

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.

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.

Все об объеме двигателя

Одной из основных характеристик не только непосредственно двигателя внутреннего сгорания, но и транспортного средства в целом является рабочий объем силового агрегата. От него в значительной степени зависит, какую мощность способен развить двигатель, до какой максимальной скорости возможно разогнать автомобиль. Во многих странах именно рабочий объем мотора является тем параметром, по которому определяются размеры различных налогов и сборов, уплачиваемых владельцем транспортного средства. Важность этой характеристики подчеркивается и тем, что ее величина в том или ином виде часто указана в названии модели.

Тем не менее далеко не все автолюбители четко представляют, что подразумевается под рабочим объемом двигателя, что от него зависит и какой литраж мотора лучше для тех или иных условий эксплуатации.

Что именуют рабочим объемом двигателя

Общий принцип функционирования поршневого ДВС можно описать следующим образом. В цилиндры подается смесь топлива и воздуха в определенной пропорции. Там она подвергается сжатию с помощью поршней. В бензиновых моторах смесь поджигается благодаря электрической искре от свечей зажигания, в дизельных происходит ее самовоспламенение из-за резкого разогрева, вызванного сильным сжатием. Сгорание смеси вызывает интенсивное повышение давления и выталкивание поршня. Тот заставляет двигаться шатун, который в свою очередь приводит в движение коленвал. Далее посредством трансмиссии вращение коленчатого вала передается на колеса.

В своем возвратно-поступательном движении поршень ограничен верхней и нижней мертвой точкой. Расстояние между ВМТ и НМТ называется рабочим ходом поршня. Если умножить площадь сечения цилиндра на величину хода поршня, получим рабочий объем цилиндра.

В большинстве случаев силовой агрегат имеет более одного цилиндра, и тогда его рабочий объем определяется как сумма объемов всех цилиндров.

Он, как правило, указывается в литрах, отчего нередко используют выражение «литраж». Величину объема принято округлять в большую сторону с точностью до десятых долей литра. Иногда в качестве единицы измерения используют кубические сантиметры, например, когда речь идет о мотоциклах.

Объем двигателя и классификация легковых транспортных средств

Любой автопроизводитель в своем модельном ряду имеет машины различного класса, размеров, комплектации, рассчитанные на разные условия использования, потребности и финансовые возможности покупателей.

В настоящее время в мире не существует единой классификации транспортных средств на основе объема двигателя. В Советском Союзе существовала система, которая делила автомобильные моторы на 5 классов:

особо малый с объемом до 1,1 л;

малый — от 1,1 до 1,8 л;

средний — от 1,8 до 3,5 л;

большой — от 3,5 до 5,0 л и выше;

высший — в этом классе объем двигателя не регламентировался.

Такая классификация была актуальна, когда доминировали атмосферные двигатели, работавшие на бензине. Теперь же эту систему можно считать устаревшей, поскольку она не учитывает особенности дизелей, турбированных агрегатов и других моторов, в которых применены новые технологии.

Иногда используют упрощенную классификацию, по которой моторы делятся на три категории. От 1,5 л до 2,5 л — двигатели среднего объема. Всё, что меньше полутора литров, относится к малолитражкам и микролитражкам, а моторы более двух с половиной литров считаются крупнолитражными. Понятно, что и эта система является весьма условной.

Европейская классификация легковых автомобилей подразделяет их по целевым сегментам рынка и не регламентирует жестко какие-либо технические параметры. Модель относят к тому или иному классу на основе цены, габаритов, комплектации и ряда других факторов. Но сами классы при этом не имеют четких рамок, а значит, разделение также можно считать условным. Классификация выглядит следующим образом:

A — особо малые / микро / городские автомобили (Mini cars / City cars);

B — малые / компактные автомобили (Small cars / Supermini);

C — низший средний / гольф-класс (Medium cars / Compact cars / Small family cars);

D — средние / семейные автомобили (Larger cars);

E — высший средний / бизнес-класс (Executive cars);

F — представительские автомобили (Luxury cars);

S — спорткупе / суперкары / кабриолеты / родстеры / гран туризмо.

Если производитель считает, что модель находится на стыке сегментов, то к букве класса может добавить символ «+».

В других странах существуют свои системы классификации, некоторые из них учитывают объем двигателя, некоторые нет.

Литраж и мощность ДВС

Мощность силового агрегата во многом определяется его рабочим объемом. Однако эта зависимость далеко не всегда является пропорциональной. Дело в том, что мощность зависит еще и от среднего эффективного давления в камере сгорания, от потерь энергии, диаметра клапанов и некоторых иных конструктивных особенностей. В частности, она обратно пропорциональна длине рабочего хода поршней, которая в свою очередь определяется соотношением размеров шатуна и шатунных шеек коленвала.

Существуют возможности повышения мощности без увеличения рабочего объема цилиндров и без дополнительного расхода топлива. Наиболее распространенные способы — установка системы турбонаддува или изменяемые фазы газораспределения. Но такие системы значительно увеличивают цену автомобиля, а в случае поломки ремонт также обойдется весьма недешево.

Возможно и обратное действие — автоматическое понижение мощности двигателя, когда он нагружен не полностью. Двигатели, в которых электроника может отключать отдельные цилиндры, уже применяются на некоторых серийных автомобилях, выпускаемых за океаном. Экономия топлива при этом достигает 20%.

Кроме того, созданы опытные образцы ДВС, мощность которых регулируется путем изменения длины рабочего хода поршней.

На что еще влияет рабочий объем

От литража ДВС зависит разгонная динамика автомобиля и максимальная скорость, которую он способен развить. Но тут тоже существует определенная зависимость от параметров кривошипно-шатунного механизма.

И конечно, литраж агрегата сказывается на стоимости машины, причем, очень существенно. И дело не только в увеличении расходов на производство самого двигателя. Для работы с более мощным двигателем нужна и коробка передач посерьезнее. Более динамичный автомобиль требует установки более эффективных и мощных тормозов. Сложнее, мощнее и дороже будут система впрыска, рулевое управление, трансмиссия и подвеска. Шины, очевидно, также будут более дорогими.

Расход топлива в общем случае также определяется размерами цилиндров: чем они больше, тем прожорливее будет автомобиль. Однако и здесь не всё однозначно. При спокойном передвижении по городу малолитражки расходуют примерно 6. 7 л бензина на 100 км. У автомобилей, имеющих двигатель среднего объема, расход составляет 9. 14 л. Крупнолитражные моторы «кушают» 15. 25 литров.

Однако в более напряженной дорожной обстановке на малолитражке часто приходится поддерживать высокие обороты двигателя, газовать, переключаться на пониженные передачи. А если машина нагружена, да еще и включен кондиционер, то расход горючего существенно возрастет. Заметно ухудшится при этом и разгонная динамика.

А вот что касается передвижения по загородным трассам, то на скорости 90. 130 км/час разница в расходе топлива у автомобилей с разным литражом двигателей не так уж велика.

Плюсы и минусы ДВС с большим и малым объемом

Подбирая себе машину для покупки, многие ориентируются на модели с большим объемом двигателя. Для кого-то это вопрос престижа, для кого-то — подсознательный выбор. Но нужен ли вам в действительности такой автомобиль?

Повышенный литраж тесно связан с более высокой мощностью, и это, конечно следует отнести к преимуществам. Мощный двигатель позволяет быстрее разгоняться и увереннее чувствовать себя при обгоне, перестроении и движении на подъеме, а также в различных нестандартных ситуациях. В обычных городских условиях нет необходимости то и дело раскручивать такой мотор до высоких оборотов. Включенный кондиционер и полная загруженность пассажирами не окажет существенного влияния на динамику транспортного средства.

Так как крупнолитражный и среднелитражный агрегат эксплуатируются, как правило, в не слишком напряженном режиме, то и ресурс их оказывается достаточно высоким. Например, многие немецкие автомобили с 5-литровыми и даже 3-литровыми двигателями вполне могут обеспечить пробег в миллион километров и больше без капитального ремонта. А вот моторам малолитражек зачастую приходится трудиться на пределе своих возможностей, а значит, износ даже при заботливом уходе происходит ускоренными темпами.

Кроме того, в холодное время года большой объем позволяет двигателю быстрее прогреваться.

Есть у крупнолитражек и существенные минусы. Главный недостаток моделей, обладающих двигателем большого объема, — высокая цена, которая резко возрастает даже при небольшом увеличении литража.

Но финансовый аспект не ограничивается лишь ценой покупки. Чем больше литраж мотора, тем дороже обойдется обслуживание и ремонт. Возрастет расход антифриза и моторного масла. От рабочего объема агрегата зависят суммы страховых взносов. В зависимости от текущего законодательства сумма транспортного налога также может рассчитываться с учетом литража двигателя.

Повышенный расход горючего также увеличит эксплуатационные расходы крупнолитражного автомобиля. Поэтому, нацелившись на мощного «зверя», прежде всего тщательно оцените свои финансовые возможности.

Проблема выбора

При выборе автомобиля лучше избегать моделей класса A с объемом двигателя около 1 л или меньше. Такая машина плохо разгоняется, она не очень приспособлена для обгона, который в некоторых случаях, может быть даже опасным. Загруженной машине будет явно не хватать мощности. Но если вы собираетесь ездить один, не испытываете тяги к лихачеству, а денег в обрез, то такой вариант вполне приемлем. Расход топлива и эксплуатационные расходы будут небольшими, однако вряд ли стоит рассчитывать на долгую безотказную работу двигателя.

Для многих автолюбителей без повышенных претензий оптимальным выбором будет машина класса B или C, оснащенная движком с литражом 1,3. 1,6 л. Такой мотор уже обладает неплохой мощностью и при этом не разорит владельца чрезмерными расходами на горючее. Такое авто позволит достаточно уверенно чувствовать себя как на городских улицах, так и за городом.

Если позволяют средства, стоит приобрести машину с объемом двигателя от 1,8 до 2,5 л. Такие агрегаты обычно можно встретить в классе D. Разгон со светофора, обгон на трассе или затяжной подъем не будут представлять никакой проблемы. Ненапряженный режим работы обеспечит неплохую долговечность мотора. В целом это оптимальный вариант семейного автомобиля. Правда, расходы на топливо и эксплуатацию будут несколько выше.

Тем, кому требуется приличная мощность, но хочется сэкономить на горючем, следует присмотреться к моделям, оснащенным турбокомпрессором. Турбина способна повысить мощность движка на 40. 50% при том же объеме двигателя и расходе топлива. Правда, турбированный агрегат требует правильной эксплуатации. В противном случае его ресурс может оказаться ограниченным. Этот нюанс нужно учитывать при покупке подержанного авто.

Для использования на бездорожье не обойтись без мощного агрегата с объемом 3,0. 4,5 л. Кроме внедорожников, такие моторы устанавливают на машинах бизнес-класса и представительских. Эти авто по карману далеко не всем, не говоря уже о том, что аппетиты по отношению к топливу у них весьма высоки.

Ну а те, у кого средства не ограничены, на такие мелочи внимания не обращают. Да и вряд ли они станут читать эту статью. Поэтому давать рекомендации относительно покупки транспортного средства с литражом агрегата от 5 л и выше просто нет смысла.

Источник https://drivertip.ru/osnovy/chto-takoe-rabochiy-obyom-dvigatelya.html

Источник https://kitaec.ua/articles/vse-ob-obeme-dvigatelya/

Источник

Источник