Вот в чем преимущества мотора с большим объемом

Новости

Автор,
20 февраля 2020 — 06:11

Для многих непонятно, зачем в автомобиле требуется двигатель большого объема, особенно, если учесть, что некоторые транспортные средства европейских и японских марок могут выдавать до 300 лошадиных сил при 2-3 литрах объема двигателя, тогда как американские модели при таком же объеме выдают намного меньше мощности.

Однако сравнивать американские двигатели с европейскими или японскими некорректно. Причина этого кроется в том, что двигатели имеют различные конструкции и имеют очень существенные отличия. Чтобы разобраться в особенностях американского двигателестроения, необходимо немного углубиться в историю.

С 50-х годов в США активно строились большие автомобили с мощными двигателями, которые для своего времени были практически совершенными. При этом машины в Америке с родными двигателями строили в огромных количествах.

Автомобильная промышленность в Японии от американской отличалась очень сильно. В 50-70х годах в стране только зарождалось автомобилестроение, что по сути актуально и для европейских стран, где авто не выпускали в широком разнообразии.

Естественно, американские автомобилисты были патриотами во всем, в США бытовало мнение, что действительно хорошее транспортное средство могло быть сделано только в Америке, и больше нигде. При этом, лучшими считались именно большие американские авто. Чем автомобиль был больше, тем он был лучше. В итоге широкое распространение в Штатах получили автомобили, вес которых почти достигал 3х тонн, что вынуждало автопроизводителей оснащать свои детища максимально мощными моторами.

В такой ситуации американцы пошли по самому простому пути – для увеличения мощности транспортных средств они просто увеличивали объем двигателя. Отсюда на рынке появились машины с двигателями объемом в 7 и 8 литров, способные выдавать до 400 л. с. Эти двигатели позволяли разгонять тяжелые и широкие американские автомобили до 100 километров в час всего за 9 секунд. Но это в итоге привело к тому, что автомобили стали потреблять очень много топлива – до 40 литров бензина. Но топлива было много, оно было доступным и подобный расход никого не смущал.

В Европе подобный подход к автомобилестроению в принципе не мог появиться. Тому есть две основные причины. Во-первых, после Второй Мировой войны практически все европейские страны испытывали экономические трудности, европейцам приходилось восстанавливать страны, а не строить крайне прожорливые автомобили. Во-вторых, европейцы традиционно отличаются прижимистостью и экономностью, из-за чего они не могли позволить себе содержать подобных американским монстров.

Итогом стало распространение производства по всей Европе небольших автомобилей с маленькими моторчиками, которые уже позднее стали модернизировать без существенного увеличения объема.

В 70х годах произошел известный топливный кризис, в результате которого даже американцы задумались о том, как им тратить меньше бензина на машины. Параллельно с этим в Штатах набирало силу движение зеленых, борющихся за сохранение окружающей среды, которым очень не нравились легенды американского автопрома – прожорливые и неэкологичные. Все это в итоге привело к снижению мощности двигателей, но сохранению их объема. К примеру, Бьюик Ривера в 1974 году сохранил объем двигателя в 7,5 литров, однако его мощность была снижена до 245 л. с.

Урезание мощности двигателей в итоге привело к самым разным последствиям, в том числе, и к положительным. В первую очередь большие моторы с низкими параметрами мощности характеризовались очень высоким крутящим моментом на малых оборотах, благодаря чему машины получили очень высокую динамику разгона.

Реклама

Кроме того, из-за низкооборотистости двигателей, машины во время движения создавали минимальный шум при постоянных показателях скорости. Склонные к комфорту и удобству во всем американцы «на ура» восприняли это.

В итоге, американские производители автомобилей сохранили традицию производства двигателей с большим объемом. Сегодня знаменитый во всем мире «Гранд Чероки» имеет мотор объемом 5,2 литра при мощности всего 220 л. с. Однако у него есть важные достоинства – великолепный крутящий момент.

И напротив, BMW обладает большей мощностью и меньшим объемом мотора, но его пик крутящего момента выше, чем у «Чероки». Вот эта особенность касается практически всех автомобилей японского и европейского производства.

Другими словами: чем больше мощность при меньшем объеме двигателя, тем быстрее вращается мотор.

То есть, чтобы любой авто японского производства с 200 л.с. и двумя литрами мотора мог разогнаться также, как американский «Чероки», его двигатель должен работать на 8000 оборотов. При этом «Чероки» достигает великолепного разгона всего при 3000 оборотов.

Подводя итог, можно отметить самое важное:

• На скорость разгона транспортного средства непосредственное влияние оказывает не его максимальная мощность, а крутящий момент. Чем ниже находится пик крутящего момента по оборотам мотора, тем быстрее авто разгонится. Это основное достоинство американских машин с большими двигателями.
• Мощность двигателя в первую очередь определяет максимальную скорость, а не динамику набора скорости.
• Американские двигатели характеризуются низкой мощностью, однако они обладают большим крутящим моментом на низких оборотах, что крайне положительно сказывается на их долговечности.

Проще говоря, двигатель в машинах из США крутится медленно, но позволяет автомобилю максимально быстро разгоняться. В этом и состоит основное отличие штатовских авто от европейских и японских.

zen.yandex.ru

Теперь новости Зеленодольска вы можете узнать в нашем Telegram-канале

Новости СМИ2

Следите за самым важным и интересным в Telegram-каналеТатмедиа

Оставляйте реакции

К сожалению, реакцию можно поставить не более одного раза 🙁
Мы работаем над улучшением нашего сервиса

Узнаем как ие бывают объемы двигателя и чем они отличаются?

Мотор — это сердце каждого автомобиля. Его основными характеристиками являются мощность, которая измеряется в лошадиных силах (л.с.), и объем, измеряемый литрами или кубическими сантиметрами. Бытует мнение, что чем выше последний показатель, тем лучше машина. С этим можно согласиться, но лишь отчасти. Все зависит от того, какая цель от эксплуатации авто преследуется. У мощных агрегатов есть как свои плюсы, так и свои минусы. Небольшие объемы двигателя вполне жизнеспособны и пользуются определенной популярностью среди всех слоев населения.

Классификация авто по объему мотора

Сразу нужно разобраться, как получается эта величина. Каждый «движок» состоит из определенного количества цилиндров. Суммарный показатель их внутреннего размера и определяет эту важнейшую характеристику для детали. Важно, что дизельные и бензиновые авто имеют разную классификацию. Если говорить о последних, то принято выделять: микролитражки (до 1,1 л), малолитражки (от 1,2 до 1,7 л), среднелитражки (от 1,8 до 3,5 л) и крупнолитражки (свыше 3,5 л). Также объемы двигателя зависят от класса авто — чем он выше, тем сильнее мотор. Это напрямую влияет на скорость движения и расход топлива. Очевидно, что более объемистый механизм позволит довольно быстро разогнаться, а малолитражки не предназначены для гонок. Но стоит отдать должное современным моделям, которые также показывают убедительные цифры на спидометре и при небольших «движках».

Многие сразу ответят, что  прямо пропорционально. И будут правы. Известно, что мощные машины и потребляют больше. Но вот на трассе происходит обратный эффект — они немного экономичней. Эта разница не чувствуется из-за того, что в условиях города все оказывается с точностью до наоборот.

Но не стоит думать, что мощность зависит только от одного этого показателя. Немаловажны и крутящий момент, и передаточные числа коробки передач. Иногда бывает, что слабый мотор, который хорошо тянет на «низах», намного лучше более объемного собрата, но с плохой тягой.

Принято считать, что объем двигателя дизельного автомобиля должен быть обязательно большим. Но современные модели отлично ездят и на 1,1-литровых малютках без проблем, а в мотоциклах даже устанавливают моторы по 0,6 л.

Как зависит цена авто от объема мотора?

Ни для кого не секрет, что более мощные агрегаты дороже. Это происходит из-за того, что объемы двигателя более 2,5 л применяются для машин высокого класса, которые требуют и остальных дорогостоящих механизмов в сборке. Кто-то может сказать, что потратиться придется не только при покупке, но и во время эксплуатации на топливо. Но за комфорт ведь приходить всегда платить?

Еще одно бытует мнение, что большие объемы двигателя обеспечивают ему долгую службу. Это далеко не так. Ведь время работы этой детали зависит не от размера, а от качества ГСМ, применяемых в ходе ее эксплуатации, тщательного ухода и условий, в которых находится авто.

При выборе машины нужно тщательно подумать, который именно объем мотора подойдет оптимально. Не стоит гнаться за престижем и переплачивать за лишние кубические сантиметры. Лучше всего относиться к автомобилю просто как к средству для передвижения.

Узнайте об объемном КПД и о том, как он влияет на производительность двигателя

Объемный КПД — это термин, который довольно часто используется, когда речь идет о двигателях внутреннего сгорания. Однако на удивление мало кто понимает, что такое объемный КПД и как он на самом деле влияет на работу двигателя.

В этом посте мы обсудим объемный КПД, предоставим формулу объемного КПД и покажем несколько примеров ее применения к конкретным примерам двигателей.

Что такое объемная эффективность?

Объемный КПД (VE) — это фактический объем воздуха, проходящего через двигатель, по сравнению с его теоретически максимальным значением. По сути, это показатель того, насколько заполнены цилиндры.

VE выражается в процентах. Двигатель, работающий на 100 % VE, означает, что мы захватили 100 % воздуха, который теоретически может удержать цилиндр при массе . Объем всегда измеряется одинаково, но ограничения уменьшают массу воздуха/топлива по сравнению с тем, что теоретически вмещает цилиндр. Инерционная настройка впуска, головок, распредвала и выхлопа может утяжелить объем. Чем он тяжелее, тем больше в нем воздуха/топлива, который можно сжечь для получения энергии.

Как рассчитывается?

Формула объемного КПД:

VE = (CFM X 3456) / (CID X RPM)

прокачивается через двигатель. Это НЕ оценка CFM карбюратора. Это может быть трудно измерить и требует специального испытательного оборудования.

Как объемная эффективность влияет на производительность?

Объемная эффективность может быть непростой темой. Плотность воздуха меняется в зависимости от температуры и высоты. Следовательно, VE может меняться в зависимости от среды.

На уровне моря воздух более плотный. Это означает, что внутри цилиндра больше молекул воздуха. В горах все наоборот. Тот же двигатель будет работать с более высоким VE на уровне моря, чем в горах.

Вы можете улучшить VE, облегчив поток воздуха. Эта идея лежит в основе впускных коллекторов вторичного рынка, комплектов холодного воздуха, портирования и полировки головок цилиндров и коллекторов. Нагнетание большего количества воздуха также является идеей нагнетателей , турбин и закись азота . Эти усилители мощности нагнетают больше воздуха в цилиндр. Когда топливная система и системы зажигания правильно настроены, это может поднять VE более чем на 100 процентов и создать тонны мощности.

В таблице ниже приведены некоторые общие значения VE для различных типов двигателей:

*Слегка модифицированный =

распредвал , стандартные головки цилиндров с отверстиями, впускной коллектор Performance , коллекторы , модернизация зажигания0012 , послепродажная конфигурация головки блока цилиндров , степень сжатия 14:1 или выше Пример на графике ниже — безнаддувный двигатель объемом 440 кубических дюймов. Мы знаем, что он выдает 592 лошадиных силы, и мы знаем, что он развивает его при 6700 об/мин.

Формула для оценки VE при разных оборотах по динамометрической кривой двигателя:

лошадиная сила x 4235 / CID X RPM = VE

592 x 4,235 = 2 507,120

440 x 6 700 = 2,948 000

2 507,120 / 2 948 000 =. и 5800 об / мин — после того, как пиковый крутящий момент начал падать. Это число бесполезно в калькуляторе карбюратора, но является хорошим показателем производительности. Однако, поскольку теперь мы знаем, что этот двигатель имеет 85 процентов VE немного ниже красной черты, мы могли бы использовать его для определения рейтинга карбюратора в кубических футах в минуту, используя стандартную формулу в кубических футах в минуту:

CID x Redline RPM X VE /3 456

440 x 7000 x .85 = 2 681 000

2681 000/3456 = 757 CFM

A 750 CFM CARB будет малой и в целом наиболее отзывчивым, что Airpower Airpower Airpow требования. Двигатель тратит впустую все большее количество воздуха после пиковой мощности, поэтому немного больший карбюратор может быть преимуществом в чистом гоночном двигателе.

Диаграмма давление-объем (pV) и как производится работа в ДВС – x-engineer.org

Двигатель внутреннего сгорания — это тепловой двигатель . Принцип его работы основан на изменении давления и объема внутри цилиндров двигателя. Все тепловые двигатели характеризуются диаграммой давление-объем , также известной как диаграмма pV , которая в основном показывает изменение давления в цилиндре в зависимости от его объема для полного цикла двигателя.

Кроме того, работа , производимая двигателем внутреннего сгорания, напрямую зависит от изменения давления и объема внутри цилиндра.

К концу этого руководства читатель должен уметь:

• понимать значение pV-диаграммы
• как рисуется pV-диаграмма для 4-тактного двигателя внутреннего сгорания
• при впуске и выпуске клапаны приводятся в действие во время цикла двигателя
• когда зажигание/впрыск производится во время цикла двигателя
• как работает производится двигателем внутреннего сгорания
• в чем разница между обозначает и работу тормозов
• что такое механический КПД двигателя

Давайте начнем с рассмотрения pV-диаграммы 4-тактного атмосферного двигателя внутреннего сгорания.

Изображение: Диаграмма давление-объем (pV) для типичного 4-тактного ДВС

где:

S – ход поршня
V _c – рабочий объем
V _d – рабочий объем
p 0 – атмосферное давление
W – работа
ВМТ – верхняя мертвая точка
НМТ – нижняя мертвая точка
IV – впускной клапан
EV – выпускной клапан
IVO – впускной клапан открыт
IVC – впускной клапан закрыт
EVO – выпускной клапан открыт
EVC – выпускной клапан закрыт
IGN (INJ) – зажигание (впрыск)

Диаграмма давление-объем (pV) строится путем измерения давления внутри цилиндра и нанесения его значения в зависимости от угла поворота коленчатого вала в течение полного цикла двигателя (720 °).

Посмотрим, что происходит в цилиндре при каждом ходе поршня, как меняется давление и объем внутри цилиндра.

Обратите внимание, что синхронизация впускного и выпускного клапанов имеет опережение и задержку относительно положения поршня. Например, впускной клапан открывается во время такта выпуска поршня и закрывается во время такта сжатия. В то же время, когда начинается такт впуска, выпускной клапан еще ненадолго открыт. Открытие выпускного клапана происходит до завершения рабочего хода.

ВПУСК (a-b)

Цикл двигателя начинается в точке a . Впускной клапан уже открыт, и поршень движется от ВМТ к НМТ. Объем постоянно увеличивается по мере того, как поршень проходит длину хода. Максимальный объем достигается, когда поршень находится в НМТ. Давление ниже атмосферного на протяжении всего хода, потому что движение поршня создает объем, а воздух втягивается внутрь цилиндра из-за эффекта вакуума.

СЖАТИЕ (b-c)

После прохождения поршнем НМТ начинается такт сжатия. В этой фазе объем начинает уменьшаться, а давление увеличиваться. Требуется некоторое время, пока давление в цилиндре не превысит атмосферное давление, поэтому впускной клапан все еще открыт даже после того, как поршень пройдет НМТ. По мере приближения поршня к ВМТ давление постепенно увеличивается. Примерно за 25° до ВМТ срабатывает зажигание, и давление быстро возрастает до максимального давления.

ПИТАНИЕ (в-д)

После воспламенения/впрыска давление в цилиндре резко возрастает, пока не достигнет максимальных значений p _max . Значение максимального давления зависит от типа двигателя, на каком топливе он работает. Для типичного двигателя легкового автомобиля максимальное давление в цилиндре может составлять около 120 бар (бензин) или 180 бар (дизель). Рабочий такт начинается, когда поршень движется от ВМТ к НМТ. Высокое давление в цилиндре давит на поршень, поэтому объем увеличивается, а давление начинает постепенно падать.

ВЫПУСК (e-a)

После рабочего такта поршень снова находится в НМТ. Объем в цилиндре снова максимальный, а давление около минимального (атмосферное давление). Поршень начинает двигаться к ВМТ и выталкивает отработавшие газы из цилиндра.

Как видите, давление и объем внутри цилиндров двигателя постоянно меняются. Мы увидим, что работа, производимая ДВС, является функцией изменения давления и объема.

Работа Вт [Дж]  – это произведение силы   Ф [Н]  , которая толкает поршень, на рабочий объем, который в нашем случае равен ходу  С [м] .

\[W = F \cdot S \tag{1}\]

Мы знаем, что давление равно силе, деленной на площадь, поэтому:

\[F = p \cdot A_p \tag{2}\]

где p [Па] давление внутри цилиндра и A _p [м ² ] площадь поршня.

Подставляя (2) в (1), получаем:

\[W = p \cdot A_p \cdot S \tag{3}\]

Мы знаем, что умножая расстояние на площадь, мы получаем объем, поэтому :

\[W = p \cdot V \tag{4}\]

Это мгновенная работа , производимая в цилиндре при определенном давлении и объеме. Для определения работы за полный цикл двигателя нам нужно проинтегрировать мгновенную работу:

\[W = \int F \cdot dx = \int p \cdot A_p \cdot dx \tag{5}\]

, где x — ход поршня.

Произведение между ходом поршня и площадью поршня дает дифференциальный объем dV перемещенный поршнем:

\[dV = A_p \cdot dx \tag{6}\]

Замена (6) в (5) дает работу , произведенную в цилиндре за полных циклов :

\[\bbox[#FFFF9D]{W = \int p \cdot dV} \tag{7}\]

Поскольку подавляющее большинство двигателей внутреннего сгорания имеют несколько цилиндров, мы собираемся ввести более подходящий параметр для количественной оценки работы, который равен удельная работа w [Дж/кг] .

\[w = \frac{W}{m} \tag{8}\]

где м [кг] — масса топливно-воздушной смеси внутри цилиндров за полный цикл.

Мы также можем определить удельный объем v [м ³ /кг] как:

\[v = \frac{V}{m} \tag{9}\]

Производная удельный объем будет:

\[dv = \frac{1}{m} \cdot dV \tag{10}\]

откуда можно записать:

\[dV = m \cdot dv \tag{11}\]

Замена (7) в (8) дает:

\[w = \frac{1}{m} \int p \cdot dV \ tag{12}\]

Из (11) и (12) получаем математическое выражение удельной работы за полный цикл двигателя:

\[\bbox[#FFFF9D]{w = \int p \cdot dv}\]

Работа, произведенная внутри цилиндров двигателя, называется указанная конкретная работа , w _i [Дж/кг] . То, что мы получаем на коленчатом валу, это конкретная работа тормоза w _b [Дж/кг] . Он называется «тормозным», потому что при испытании двигателей на стенде их подключают к тормозному устройству (гидравлическому или электрическому), имитирующему нагрузку.

Чтобы получить работу тормоза, надо из указанной работы вычесть все потери двигателя. Потери – это внутреннее трение и вспомогательные устройства, потребляющие мощность от двигателя (масляный насос, водяной насос, нагнетатель, компрессор кондиционера, генератор переменного тока и т. д.). Эти потери эквивалентны удельная работа трения   w _f [Дж/кг] .

\[w_b = w_i – w_f\]

Глядя на указанную выше диаграмму давление-объем (pV), мы можем видеть, что есть две отдельные области:

• верхняя область, образованная во время сжатия и мощность ходы (+W)
• нижняя область, образующаяся во время тактов выпуска и впуска (-W), также называемая работа нагнетания

В зависимости от значения давления на входе, рабочая область нагнетания может быть отрицательной или положительной.