Что такое объем двигателя и как рассчитать

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.

Почему современные обозначения моделей не привязаны к объему мотора

После активного внедрения на рынок турбомоторов в виде турбодизельных и турбобензиновых двигателей ситуация несколько изменилась, причем как в начальном и среднем классе, так и в премиальном сегменте. Начнем стого, что ориентиоваться по «шильдикам» на авто стало сложнее. Изначально у мнгоих автопроизводителей сложилось так, что буквенно-цифровой индекс четко соотвествовал модели и объему двигателя. Например, BMW 535 (5-я серия с объемом 3.5).

Сегодня мощная модель с атмосферным двигателем объемом 5.0 литров после установки турбины получает объем 4.4 литра, при этом все равно обозначается как и предыдущая. Данную ситуацию хорошо иллюстрирует факт, когда цифровое обозначение популярной модели Mercedes-Benz потеряло привязку к объему двигателя. Речь идет о 63-м AMG. Под капотом модели уже давно ставится не атмосферный агрегат с объемом 6,2 литра, а двигатель битурбо с рабочим объемом 5.5 литра. При этом машина все равно называется Мерседес 63 AMG.

Добавим, что сегодня можно встретить высокофорсированный двигатель с рабочим объемом всего 1л. (например, моторы линейки Ecoboost на моделях Ford), который может устанавливаться на среднеразмерный седан или хэтчбек класса «С»/«D». Дело в том, что установка турбонаддува позволила обеспечить такие характеристики, когда КПД, мощность и крутящий момент двигателя стало возможным существенно увеличить без необходимости увеличения физического объема камеры сгорания.

Другими словами, атмосферный 1.6 имеет мощность 115 л.с, в то время как 1.0-литровый Ecoboost выдает целых 125 л.с. Параллельно с этим крутящий момент турбомоторов выше и доступен с самых «низов», тогда как атмосферные двигатели нужно крутить до средних оборотов для получения приемлемой динамики.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое форсированный двигатель. Из этой статьи вы узнаете о том, какими способами можно повысить мощность атмосферного или турбированного ДВС.

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.

Сечения цилиндра

При сечении цилиндра плоскостью, проходящей через оба основания цилиндра под углом в 90 градусов, всегда получатся

При сечении цилиндра плоскостью, проходящей через оба основания цилиндра под углом отличным от 90 градусов, получатся фигура,

, но две боковые стороны которого будут являться кривыми линиями.

Если секущая поверхность проходит параллельно основаниям цилиндра, то сечением будет .

Если секущая поверхность проходит через боковую поверхность, но при этом не параллельна основанию цилиндра, то в сечении получается .

Если секущая поверхность проходит через одно основание цилиндра и боковую поверхность, то в сечение будет фигура в виде .

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.

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.

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:

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.
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.

Оптимальный литраж

Практически все производители предлагают несколько моторов для одной и той же модели автомобиля, и выбрать оптимальный двигатель не всегда просто. Условно автомобили делятся на несколько классов:

микролитражные, с объемом мотора не более 1100 куб. см;
малолитражные, с объемом 1200 – 1700 куб. см;
среднелитражные, с объемом 1800 – 3500 куб. см;
крупнолитражные, с объемом более 3500 куб. см.

Существует градация силовых агрегатов по классам автомобилей. Для машин класса В обычно предлагаются моторы от 1,0 до 1,6 л, С-класс оснащается моторами объемом от 1,4 до 2 литров, D-класс – 1,6 – 2,5 л, Е-класс – от 2 литров.

Выбирая подходящий двигатель для себя, будущий автовладелец должен определить, в каких условиях авто будет преимущественно использоваться. Для езды в городских условиях вполне подойдет мотор с меньшим литражом (например, 1,4 л), если он обладает хорошей тягой на низких оборотах. Если же на низах тяга недостаточная, двигатель постоянно придется «крутить», и об обещанных восьми литрах топлива на 100 км пробега по городу можно забыть.

Необходимо учитывать и то, что включенная климатическая установка отнимает значительную часть мощности и увеличивает расход горючего. На автомобиле с маломощным мотором ездить при этом становится неприятно, поскольку водитель постоянно будет вынужден включать низшие передачи.

Если машина преимущественно будет эксплуатироваться в условиях трассы, для нее лучше выбрать двигатель побольше.

Во-первых, разница в расходе будет не такой значительной;
во-вторых, под капотом автомобиля постоянно будет запас мощности, который позволит водителю более уверенно выходить на обгон;
к тому же, включение кондиционера или системы климат-контроля, практически не отражается на динамике авто.

Особенности эксплуатации крупнолитражных автомобилей

По сравнению с двигателями малого литража крупнолитражные моторы отличаются большей мягкостью работы и менее заметным износом, так как им намного реже приходится работать на пределе мощности. Максимум возможностей двигатель с большой камерой сгорания выдает только в том случае, когда участвует в гонках, т.е. в спортивных состязаниях. При езде в нормальном режиме у двигателя сохраняется запас мощности, поэтому он не работает на износ. Потребление топлива, конечно, остается более высоким, чем у малолитражных движков, однако его можно снизить, правильно отрегулировав коробку передач.

Мощный двигатель, который редко эксплуатируется в жестком режиме, способен «накрутить» до миллиона километров пробега без необходимости капитального ремонта. Поэтому затраты, понесенные при покупке мощного крупнолитражного авто, окупаются впоследствии длительной эксплуатацией машины.

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/см2).

Компрессия — это давление в цилиндре, степень сжатия — безразмерный параметр, описывающий геометрические характеристики цилиндра.

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.

Онлайн-калкулятор

Определение объема цилиндра онлайн калькулятором – метод, пользующийся популярностью у автомобилистов. Для расчета можно воспользоваться и обычным математическим калькулятором, который позволяет определить объем цилиндра по имеющимся параметрам.

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.

Другие методы

Существует еще несколько секретов, способствующих увеличению лошадиных сил в машине. К ним относятся:

снижение силы трения поршня о стенки цилиндра за счет использования специальных присадок;
установка облегченного маховика;
замена турбонаддува на более мощный.

Количество лошадиных сил – это один из наиболее важных критериев для владельца или потенциального покупателя.

Для расчета мощности двигателя применяется параметр, именуемый лошадиной силой. Каждый человек, приближенный к автомобильной тематике, знает, что в документах на транспортное средство обязательно указывается данный параметр. Однако далеко не всегда мощность определяют лошадиными силами.

Так, мощность мотора можно измерить в киловаттах в час. Для получения точных расчетов понадобится кое-что знать.

транспортное средство;
станция ТО.

Для четкого понимания процесса измерения мощности двигателя автомобиля ниже приведен последовательный алгоритм шагов, позволяющий максимально быстро понять интересующий процесс. Порядок действий:

Для подобного расчета получения данных относительно мощности двигателя пользуются отечественной, либо европейской системой измерения. Обе системы приравнивают одну лошадиную силу к 75 кг х м/с (одна лошадиная сила приравнивается к весу 75 кг, поднятому на высоту 1 м за 1 сек);
Аналогичным образом лошадиные силы могут быть переведены в киловатты: 1 лошадиная сила = 0,735,5 кВт (735 Вт);
Для того чтобы узнать параметр мощности машины, понадобится произвести перевод указанных цифр соответственно уравнениям, указанным выше. Если мощность автомобиля указана в кВт, то для определения количества лошадиных сил требуется значение, указанное в паспорте автомобиля, разделить на 0,735;
Чтобы более просто узнать количество «лошадей» двигателя своего автомобиля, следует отправиться на близлежащую станцию технического обслуживания (СТО), где, как правило, есть специализированная компьютерная установка, предназначенная для определения данного параметра;
Если вы ума не приложите, как производится проверка, можно воспользоваться подсказкой специалистов СТО. Авто размещается на специальной платформе установки, после чего педаль газа выжимается до упора. Во время эксплуатации автомобиля в подобных условиях компьютер обработает все параметры авто, а затем выдаст результаты и оценку мощности двигателя, опираясь на пученные данные.

Интересно знать! В 1789 году в Шотландии Джеймс Уатт первым применил понятие «лошадиная сила» для определения мощности двигателя автомобиля. Вот так, пользуясь знаниями, полученными в средней школе на уроках математики, а также потратив немного времени, можно определить важный параметр своего транспортного средства – мощность двигателя.

Понятие «лошадиная сила автомобиля» было введено ещё в 18 веке Джеймсом Уаттом. Это параметр, показывающий мощность автомобиля, сравниваемую с силой лошади.

Калькулятор перевода киловатт в лошадиные силы

Лошадиная сила представляет собой внесистемную единицу измерения параметра мощности. На самом деле во всём мире сразу несколько разных единиц называют «лошадиной силой». В РФ обычно термин «лошадиная сила» подразумевает «метрическую» л. с., которая эквивалентна 735,49875 Вт.

Сейчас в РФ формально эту единицу вывели из применения, но поныне её используют для расчётов сумм транспортных налогов, а также ОСАГО. Система СИ давно в качестве официальной единицы установила Ватт.

Английская система измерения в качестве единицы мощности признает фунто-фут/сек, однако в действительности в Великобритании данную единицу уже не используют, в США — используют чрезвычайно редко.

Расчет по массе и времени разгона от нуля до сотни

Определить как измеряется мощность двигателя, можно также по общей массе авто и времени его разгона до 100 километров в час. К сожалению, у этого способа есть один крупный недостаток — итоговая формула является достаточно сложной и она может сильно меняться в зависимости от технических особенностей авто (тип привода, характер трансмиссии и так далее).

Поэтому мы Вам рекомендуем производить расчет мощности по массе и времени разгона не вручную, а с помощью готового калькулятора на нашем сайте.

Оптимальный алгоритм действий:

Выполните разгон своего автомобиля от 0 до 100 километров в час. Определите время разгона любым удобным способом (обычно это делается с помощью бортового компьютера).
Узнайте массу своей машины — сделать это можно с помощью все того же бортового компьютера, с помощью технической документации и так далее.
Воспользуйтесь нашим калькулятором — введите массу и время разгона, выберите тип привода, укажите трансмиссию.

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

Например, полный объем цилиндра равен 500 кубических сантиметров, а объем камеры сгорания 50 кубических сантиметров. Сжатие в 10 раз. Значит, степень сжатия будет равна 10:1.

Степень сжатия является соотношением и относительной величиной.