Что такое рабочий объем двигателя и как его расчитать

Самую первую сборку двигателя внутреннего сгорания (ДВС) относят к далекому 1885 г. и осуществил ее инженер из Германии Карл Бенц. С того времени инженеры постоянно пытаются улучшить динамику моторов. И всегда на слуху выражение «рабочий объем двигателя», но что такое объем двигателя в реальности и из каких параметров он складывается, знает далеко не каждый.

Объем двигателя – это конструктивный параметр ДВС, определяющий его мощность.

Во многих странах налогообложение автомобилей определяется рабочим объемом их моторов. Например, в Японии владельцы автомобилей «Кei Сar», которые относятся к классу малолитражек и имеют объем мотора 0.66 см кубических, не платят дорожный налог. В некоторых странах мира налоговое законодательство устроено так, что чем больше рабочий объем двигателя, тем выше дорожный налог.

Что касается России, то здесь величину дорожного налога определяет количество лошадиных сил, хотя эти два параметра полностью взаимосвязаны. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что объем двигателя это показатель мощности автомобиля, а так же платежеспособности его владельца.

Один из перспективных векторов развития конструкции ДВС – это создание двигателей с изменяемым объемом, что достигается применением системы автоматического отключения нескольких цилиндров в режиме частичной нагрузки мотора.

Такая технология уже используется на некоторых новых внедорожниках американского производства, благодаря которой можно экономить около 20% топливной смеси.

В настоящее время в опытно-экспериментальной стадии используются особые двигатели с механическим изменением рабочего хода поршня. Но ДВС с изменяемым рабочим объемом некоторое время уже используют в качестве лабораторного оборудования, например, при определении октанового числа бензина «моторным методом».

Характеристики объема двигателя

Рабочий объем всех типов двигателей принято измерять в кубических сантиметрах, или литрах. Именно по этим параметрам машины можно разделить на следующие категории:

• микролитражки (не более 1.1 литра);
• малолитражки (от 1.2 до 1.7 литра);
• среднего объема (от 1.8 до 3.5 литра);
• крупно-литражные ( от 3.6 и более литров).

Разделение это довольно условно и касается в основном моторов, работающих на бензине. С дизельными двигателями ситуация немного отличается. Показатель литража силовых установок одна из важнейших деталей автомобиля. Чем больше топливной смеси помещается в камере сгорания, тем больше автомобиль потребляет бензина. Но вместе с расходом топлива увеличивается и мощность авто, потому как большее количество горючего будет производить большее количество высвобождающейся энергии.

К минусам крупно-литражных автомобилей, кроме расхода топлива, можно отнести и его более высокую себестоимость. Так, логично предположить, что для его изготовления потребуется гораздо больше материалов, да и требования к качеству изготавливаемых деталей, соответственно, будут намного выше.

Как рассчитать объем двигателя

Любая силовая установка имеет определенное количество цилиндров и чтобы вычислить ее суммарную мощность, необходимо учесть параметры каждого из них.

В свою очередь, рабочий объём цилиндра определяется как произведение площади сечения цилиндра на длину рабочего хода поршня (от НМТ до ВМТ).

Так как же узнать суммарный объем двигателя? Для этого нужно сделать несколько несложных вычислений:

• Например, если на авто установлен рядный четырех-цилиндровый мотор, и объем каждого отдельного цилиндра составляет 499 кубических сантиметров, нам следует умножить это число на четыре.
• В итоге мы получим значение определяющее значение литража, в нашем случае это 1996, далее округляем его до ближайшей целой величины. В нашем случае это 2000, затем делим эту величину на 1000, и это значит, что этот мотор будет иметь объем два литра.

Принцип работы ДВС

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания:

• Камера сгорания силового агрегата заполняется топливной смесью (бензин с воздухом). Камера устроена так, что она имеет подвижный элемент (поршень).
• Затем при помощи специального приспособления, которое называется «свеча зажигания», топливная смесь возгорается.
• Высвободившаяся в результате «взрыва» энергия толкает поршень вниз, он в свою очередь передает движение коленвалу, а тот через различные редуктора начинает крутить колеса.

Это самое простое описание работы мотора, на самом деле там огромное количество нюансов, но и оно позволяет ответить на вопрос, как узнать объем бензинового двигателя.

Теперь понятно, что объем любого двигателя это суммарное значение всех камер сгорания мотора. На что влияет этот показатель? В первую очередь на мощность автомобиля. Хотя в современных машинах все чаще применяется турбонаддув, что позволяет изобретателям увеличивать мощность, оставляя объем камеры сгорания неизменным.

Как померять ход коленвала.

Если вы не слышали слово коленвал, эта статья Вам не нужна. Если Вы понимаете, что придется когда-то ремонтировать мотор, а не менять мотоцикл, написанное здесь может пригодится. Если же вы собираетесь покупать запчасти в Харькове или в Одессе – читать непременно!

Теория. Коленвал это деталь, превращающая поступательные движения во вращение. На пример возьмите нитку, привяжите гаечку, покрутите. Или посмотрите старое кино с паровозом, как там вращаются колеса. Взрыв паров бензина толкает поршень, который поступательно передвигается, а через палец он связан с шатуном коленвала, который начинает вращательное движение. Я знаю, что знаете, читайте дальшее. Так вот эти движения отличаются длиной хода. (длиной нитки с гаечкой). Ведь объем двигателя зависит от диаметра поршня и хода вот этого поршня связанного с шатуном. Поэтому двигатели с одним объемом могут иметь разные коленвалы, и двигателя с одним и тем же коленвалом могут иметь разные объемы. На практике это и есть возможность форсировки моторов, вместо одного коленвала поставить иной, увеличив объем мотора, а соответственно и мощность. На китайских двигателях так делается, сплошь и рядом, есть и у японцев такое.

Практика. Промерять ход шатуна коленвала немного сложней, чем поршня. Линейку к поршню приложил, и уже есть размер. Чтобы помереть ход шатуна коленвала нам надо сделать два измерения, а потом с помощью калькулятора получить результат (отнять

один результат измерений от иного). Переводим коленвал в верхнюю мертвую точку. (Шатун максимально далеко от щек). Сначала надо померить расстояние от верхней точки на шатуне под палец до ближайшей точки на щеке коленвала, как на первой фотографии. Полученный результат записываем в калькулятор. Переводим коленвал в нижнюю мертвую точку. Фото 2.(Шатун максимально близко к щекам). Для максимальной точности вставьте палец поршня, у меня его нет под рукой, поэтому можно помереть и так. Меряем теперь расстояние между теми же точками, что мерили в предыдущем замирении, то есть между верхней точки на шатуне под палец до ближайшей точки на щеке коленвала. Полученый второй результат измерений отнимаем с помощью каклькулятора и получаем ход коленвала. Чем точнее измерения, тем точнее результат. Зная все это, теперь вам не страшен никакой нечестный продавец, даже если не пригодятся эти знания, все равно теперь Вы опытней!

Как увеличить объем двигателя

Таким вопросом часто задаются автовладельцы, поставившие перед собой цель во чтобы то ни стало увеличить мощность своего «железного друга».

Как известно мотор машины состоит из нескольких цилиндров, они размещаются в едином блоке (блоке цилиндров). Внутри каждого цилиндра расположен поршень. А вся эта система в совокупности называется камерой сгорания и определяет литраж силовой установки.

Сделать самостоятельный расчет объема мотора довольно просто, для этого существует формула, которая была описана выше.

В итоге как же можно увеличить мощность двигателя самостоятельно? Как правило, есть несколько способов решить эту проблему. Все зависит от того, насколько вы хотите увеличить силовую отдачу двигателя и конечно от размера вашего кошелька:

1. Самый простой и дешевый вариант, это обыкновенная расточка блока цилиндров для увеличения камеры сгорания. В таком случае ваши затраты будут связаны только с приобретением новых поршней большего диаметра.
2. Более затратный вариант, это замена «родного» коленчатого вала на вал с большим радиусом кривошипа. Ну а так как диаметр шатунов увеличится, то придется менять и всю поршневую группу. После такой процедуры рабочий ход поршней увеличится, а соответственно и литраж силового агрегата станет больше.

Каким способом увеличения мощности авто воспользоваться личное дело каждого. Но стоит помнить, что выполнить форсирование мотора в домашних условиях просто нереально. Для этого нужно специальное оборудование, а самое главное высококлассные специалисты. Так что, если вы все-таки решились на такой шаг, вам прямая дорога в тюнинговое агенство.

Как определить ход поршня?

Двухтактные двигатели, как правило, устанавливают на более дешевые, простые мотоциклы, на которых в основном и ездят все новички. Область применения четырехтактных моторов — более серьезные машины, требующие уже определенного опыта эксплуатации.

Причины такого разделения «сфер влияния» станут понятны, если мы рассмотрим, чем в принципе отличаются одни двигатели от других.

Главные аргументы двухтактных двигателей — простота конструкции и дешевизна изготовления. Ведь у них все операции рабочего цикла осуществляются одним и тем же элементом — поршнем. Он во время своего движения открывает впускное окно, через которое в кривошипную камеру засасывается рабочая смесь; предварительно сжимает ее в этой камере до 1,25— 1,5 кг/см2; открывает перепускные каналы, по которым рабочая смесь попадает в надпоршневое пространство; сжимает ее снова и, уже при движении вниз, открывает выпускное окно для выхода отработавших газов. В его юбке имеются специальные вырезы, или окна, соответствующие по конфигурации окнам в цилиндре. В канавках для поршневых колец устанавливаются штифты, предохраняющие кольца от проворачивания, попадания стыков в окна и, следовательно, от поломок.

Как видим, процесс впуска и выпуска решен конструктивно и регулировкам не подлежит. Это, конечно, намного упрощает эксплуатацию мотоцикла.

Иное дело — двигатель четырехтактный. В нем впуск и выпуск осуществляются самостоятельными клапанами, приводимыми в движение через рычаги или толкатели от кулачкового (распределительного) вала. Вал этот, в свою очередь, связан с коленчатым валом двигателя и должен обеспечивать открывание и закрывание клапанов в моменты, когда поршень находится в строго определенном положении. Весь этот механизм называется газораспределительным. В процессе работы его детали постепенно изнашиваются, и со временем приходится делать регулировку. Операция эта, конечно, стоит не в одном ряду с хирургическими, но все же требует навыка. Неумелая регулировка сразу скажется — двигатель потеряет мощность, «застучит», а то и вовсе выйдет из строя. Из сказанного, вроде бы, можно сделать вывод, что двухтактный мотор — мечта мотоциклиста. Но посмотрим на дело с другой стороны. Вернитесь к той фразе, где мы даем определение двух- и четырехтактным двигателям. Нашли ее? Обратите внимание: ведь по этому определению получается, что двухтактные двигатели при одних и тех же размерах с четырехтактными должны быть вдвое мощнее! А на практике это далеко не так! В чем же тут дело?

Причина этого кажущегося парадокса в той самой простоте устройства, которая так подкупила при первом знакомстве. Поршень выполняет слишком много функций. Он не в состоянии «заткнуть все дыры». Несмотря на различные ухищрения, улучшающие продувку (особое направление перепускных каналов, специальные выступы на головке поршня и т. д.), цилиндры двухтактных двигателей все-таки плохо очищаются от продуктов сгорания. Как следствие, в них поступает относительно меньше свежей смеси, процесс горения протекает хуже, и, значит, неизбежно падает мощность. В то же время при выпуске отработавших газов вместе с ними «вылетает в трубу» большое количество свежей смеси — происходит так называемый «прямой выброс». Он один увеличивает расход топлива на 20—30%. А кроме него еще существует и обратный выброс — в карбюратор1 На мотоциклах старых типов с открытым сетчатым воздухофильтром потери от обратного выброса доходили до 20—25%.

Но двухтактный двигатель не только гораздо «прожорливее» четырехтактного. По причинам*, только что рассмотренным, он еще и заметно сильнее загрязняет воздух. Этот последний довод всего десяток лет назад мало кем воспринимался всерьез. А сейчас он становится одним из главных и, надо полагать, со временем может существенно повлиять на долю тех или иных двигателей в общем выпуске.