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.
Советы начинающему автолюбителю
Как уже упоминалось в статье, с самого начала вы должны решить, какие цели вы будете преследовать, покупая автомобиль. Если вы покупаете машину только для поездок по городской местности (с работы домой и тому подобное), то вам хватит малолитражного двигателя. Сейчас разберемся, почему. Все дело в том, что среднелитражные и крупнолитражные двигатели очень хорошо подходят для поездок на 100 и больше километров. Вы почувствуете экономию, если каждый день будете выкатывать данное расстояние. Но, согласитесь, мало кто из нас будет ездить на такие далекие расстояния повседневно. Таким образом, в качестве экономии оптимальным вариантом для вас станет автомобиль с объемом в 1,2 – 1,7 л. Если же вы твердо решили, что будете осваивать дальние территории, то вам придется по вкусу автомобиль со среднелитражным двигателем объемом примерно в 2,4 – 2,8 л. Такие машины способны проделать большую работу и разместить большее количество пассажиров (это, например, джип или микроавтобус). Удачно вам выбрать первый автомобиль и успехов на дорогах!
Малый класс городских хэтчбеков – что такое «золотая середина»?
Для малого класса оптимальным комплектом лошадиных сил считается мощность от 80 до 110 лошадок. Все, что находится выше этого показателя, оказывается излишним. Все, что ниже – раздражает и напрягает при поездке. Поэтому тот самый Матиз с его 52 лошадками просто не попадает в хорошие отзывы из-за малой мощности. Оптимальные качества для машины следующие:
- разгон до 100 км/ч не более чем за 11-12 секунд, иначе динамика будет слишком малой для получения более или менее качественной поездки по городским улицам;
- удобная коробка передач с короткими переключениями, которая не заставит водителя работать на переключения и уставать от этого дела, все должно быть четко;
- при обгоне не должно возникать проблем, которые могут привести к ДТП и другим неприятным последствиям, всегда должен оставаться определенный запас мощности;
- расход топлива – центральный вопрос для многих покупателей автомобилей сегодня, это действительно важный показатель, он не должен превышать 7 л на 100 км в городе.
Такие параметры маленького городского автомобиля открывают нам достаточно большой выбор. Есть европейские, корейские, китайские автомобили, которые достойны вашего внимания
Но следует обратить определенное внимание и на качество сборки, достойное исполнение интерьера. У каждого покупателя будет свой комплект критериев, который стоит учитывать
Плюсы и минусы двигателей различных объёмов
У моторов с большим объёмом есть один недостаток — чем больше их объём, тем больше затраты на бензин, кроме этого во многих российских регионах установлен повышенный налог на двигатели большой мощности, что делает объёмистые двигатели порой невыгодными. Если же вы собираетесь на машине ездить не более 10 тыс. км. год то лучше выбрать автомобиль с большим объёмом двигателя, но если Ваш пробег будет выше 30 тыс. км. в год, то затраты на топливо будут очень немалыми и выгоднее будет приобрести малолитражку.
Очень важным аспектом при выборе объёма двигателя является долговечность. Выбрав машину с большим объёмом двигателя, вы должны понимать, что служить она вам будет долго. При многолитровом объёме двигатель будет работать в половину силы, и поэтому не будет возникать перегруза и капитальный ремонт потребуется лишь в далёком будущем. Иначе обстоит дело с малолитражными автомобилями. При малой мощности двигателя он постоянно вынужден работать под большой нагрузкой, что заметно сокращает жизнь двигателя. Даже при аккуратной эксплуатации пробег автомобиля вряд ли будет больше 300 тыс. км.
Также большую часть мощности двигателя съедают кондиционер и АКПП, поэтому если Вы собираетесь использовать такие системы, лучше выбрать автомобиль с большим литражом. Малолитражные автомобили лучше выбирать с ручной КПП, а при наличии кондиционера — отключить его, это заметно увеличит тяговую силу двигателя.
Зимой Вы можете встретиться с проблемой долгого прогревания двигателя у малолитражных автомобилей. Для того, чтобы двигатель малого объёма разогрелся по 60 градусов на морозе, требуется от 10 минут, в то время как мотор с объёмом 2-3 литра разогревается до такой же температуры за пару минут.
Какой литраж мотора лучше для движения по городу
Размер камер внутреннего сгорания двигателя измеряется в литрах или кубических сантиметрах. Давайте более подробно разберёмся, на что влияет рабочий ДВС автомобиля при эксплуатации его в обычных повседневных условиях. Городские машины обычно имеют небольшой его размер, обычно 1.2 – 1.6 литра, так как для них самым большим приоритетом является не мощность, а потребление топлива. Поэтому этот объём двигателя лучший для города.
Также существует большое количество авто с 0.8 – 1.0 литра. Примером может служить популярный автомобиль в странах СНГ – Daewoo Matiz (Дэу Матиз). Он относится к классу А (малолитражные). Они обладают маленьким крутящим моментом и предназначены для езды в основном по городу.
Если на таких машинах включить кондиционер, который отнимает 10-20% тяги силового агрегата, то он существенно потеряют разгонную динамику. Потому что ему придётся крутить компрессор кондиционера, на который также затрачивается немалая энергия. Тогда для нормального разгона его приходится раскручивать до 4000 – 5000 оборотов, а это чревато повышенным потреблением топлива и износом мотора. Но даже при таких оборотах затраты бензина будет меньше, чем у движков 1.4 – 1.6 литра.
Хочу отметить, что потребление горючего на трассе при средней скорости движения авто 80 – 90 км/ч, как и с маленьким объёмом, так и с большим размером камер внутреннего сгорания будет одинаковый. Даже в некоторых случаях на авто с ДВС 0.8 – 1.0 расход может быть больше.
Где купить контрактный агрегат и сколько он будет стоить
Перед покупкой контрактного двигателя внимательно изучите вопрос с ремонтом своего транспортного средства. Если мотор можно восстановить, узнайте, во сколько обойдется эта работа.
Только в случае невозможности проведения ремонта или чрезмерных расхода стоит задуматься о полной замене.
Для начала определитесь с продавцом. Покупать товар у частного лица можно только при наличии опыта и умения самостоятельно распознать дефект.
В ином случае лучше сотрудничать с опытными компаниями, давно работающими на рынке и переживающими за свою репутацию.
Обязательные требования к компании-продавцу:
- Опыт деятельности от 3-5 лет и более.
- Хорошая репутация.
- Наличие участка / мастерской, где имеется стенд для проведения испытаний. При этом все товары должны проходить проверку после ревизии и перед продажей.
- Обязательно проведение дефектовки мотора перед продажей. В нем должны быть заменены все изношенные узлы: вкладыши, кольца и т. д.
Даже при сотрудничестве с опытной компанией остается риск покупки некачественного товара. Известны случаи, когда контрактный мотор проходил до 10 000 км и «умирал».
Вот почему при покупке не лишним будет провести дополнительную проверку.
Если продавец предлагает гарантию, это только плюс. Даже при наличии двухнедельного гарантийного срока можно провести разборку двигателя с привлечением эксперта.
При получении заключения о наличии дефекта ДВС его можно будет отремонтировать или сразу вернуть.
Стоимость контрактного мотора зависит от состояния и модели автомобиля, но она в любом случае будет ниже, чем нового.
К примеру, покупка мотора на Лада Гранта «с нуля» обойдется в 60 000 рублей. Для сравнения контрактный двигатель для этой машины будет в четыре раза дешевле.
Если делать качественный капитальный ремонт агрегата с полной его разборкой и сборкой, то он вряд ли он будет дешевле покупки контрактного двигателя.
Для примера приведем средние цены для других авто:
- Покупка контрактного двигателя для Форд Фокус 2 обойдется в сумму 20-35 тысяч рублей. В зависимости от года выпуска и состояния.
- Если нужен мотор на Тойоту Королла, придется потратить от 60 до 180 000 рублей. Здесь многое зависит от модели, года выпуска, вида применяемого топлива, объема и иных критериев.
- В случае с Ниссан Алмера покупка обойдется в 35-42 тысячи рублей. Как и в ситуации с прошлыми видами ДВС, необходимо смотреть на дату производства, мощность и прочие особенности.
Переделка 8 клапанного двигателя в 16 клапанный ВАЗ 2114
Во время процесса по улучшению двигателя необходимо заняться модификацией болтов. Они используются для того, чтобы закрепить 16-ти клапанную головку. Для модернизации мотора ВАЗа нет нужды менять блок цилиндра, однако головку поменять всё равно необходимо. Для того, чтобы каждый болт надёжно вошёл в отверстие крепления головки, следует подогнать его не только по диаметру, но и по длине.
После этого следует поменять:
Делать это необходимо во время сборки цилиндров.
Теперь пришёл черёд доработки и подгонки проводки.
После того, как двигатель будет собран, нужно доработать проводку. Если автовладелец не хотел бы получить лишние финансовые расходы, то ему нужно оставить модуль зажигания, после чего подключить модуль с помощью высоковольтных проводов. Это самый простой способ сэкономить, поэтому не стоит его игнорировать.
????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 .
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
Рядно-смещённые двигатели VR и W
Компромиссом между рядной и V-образной схемой стала рядно-смещённая компоновка (VR). Такие моторы активно применяет концерн Volkswagen. VR представляет собой V-образный мотор с экстремально малым углом развала цилиндров (10–20°), что позволяет накрыть их общей головкой блока, как у рядного мотора.
Плюсы такого решения — отказ от второй головки (а значит упрощение и удешевление конструкции) и компактные размеры. Минусы — чудовищные вибрации: чтобы хоть как-то сбалансировать рядно-смещённый мотор, приходится значительно утяжелять коленчатый вал и маховик, применять балансировочные валы, особые подушки двигателя и другие технические решения. Из-за этого схема VR не получила распространения у других автопроизводителей, став фирменной чертой автомобилей VAG.
Volkswagen же активно развивал своё «дитя», придумав W-образный двигатель — V-образный мотор из двух блоков VR на одном коленвале. Такие силовые агрегаты встречаются на флагманах VW, Audi и Bentley.
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.
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
Советы и рекомендации
Итак, если вы не знаете, как выбрать двигатель для автомобиля, приведенная выше информация позволяет ответить на ряд основных вопросов. Определившись с типом агрегата (бензин или дизель), необходимо также учитывать отдельные особенности того или иного ДВС.
Одной из важнейших характеристик является мощность (ее должно хватать), причем также нужно обращать внимание на то, как она достигается, путем увеличения рабочего объема и использования большого количества клапанов на цилиндр или же за счет турбонаддува. Если двигатель атмосферный, тогда ресурс такого ДВС больше, что особенно актуально при покупке авто с пробегом
По этой же причине следует помнить, что V-образные двигатели хотя и бывают атмосферными, при этом они намного сложнее рядных. Более того, ремонт и обслуживание зачастую оказывается на том же уровне или даже дороже турбомоторов. Если же говорить об оппозитных силовых агрегатах, следует учитывать их небольшую распространенность и другие сложности.
Кстати, что касается механизма газораспределения, отдельно нужно обращать внимание на то, какой привод имеет конкретный двигатель. Дело в том, что моторы бывают с цепным и ременным приводом ГРМ
Если коротко, цепь принято считать более надежным решением с увеличенным ресурсом. При этом обслуживать цепной привод все равно нужно, а производить замену цепи ГРМ, успокоителей и натяжителей цепи достаточно дорого.
Ремень конструктивно проще, стоимость обслуживания такого привода заметно дешевле цепи. Но менять его нужно чаще, параллельно следует устанавливать и новые ролики (обводной, натяжной). Если говорить о надежности, для исключения риска обрыва ремня ГРМ его нужно менять каждые 50-60 тыс. км пробега.
Однако в последнее время для удешевления конструкции и снижения веса и размеров ДВС многие автопроизводители стали устанавливать «облегченные» однорядные цепи. Это значит, что обрыв такой цепи уже через 100-120 тыс. км. вполне реален. Другими словами, каждые 100 тыс. цепь также желательно менять.
Главным плюсом цепи однозначно можно считать только то, что она редко рвется неожиданно, в отличие от ремня. При износе и ослаблении цепь сначала шумит, что и указывает водителю на необходимость обслуживания элемента. В случае с ремнем обрыв может произойти внезапно, а результатом обрыва, причем как ремня, так и цепи, обычно является то, что в двигателе гнет клапана.
Получается, при выборе того или иного двигателя необходимо учитывать, какой привод ГРМ имеет конкретный мотор. Если планируется покупка авто с пробегом от 100 тыс. км. и больше, причем силовой агрегат имеет цепь, тогда в большинстве случаев следует быть готовым к ощутимым дополнительным расходам на замену цепи.
Тупиковый путь
Скоро всем стало понятно, что исследования зашли в тупик. Двигатель Ленуара не смог нормально и корректно работать, так как соотношение мощности, массы и размеров было ужасным. Нужна была масса дополнительной энергии, чтобы снова увеличивать объем цилиндра. Многие стали считать идею создания двигателя крахом. И люди до сих пор бы ездили на лошадях и повозках, если бы не одно техническое решение.
Конструкторы начали осознавать, что можно вращать коленчатый вал не только одним поршнем, но и сразу несколькими. Самым простым оказалось изготовление рядного двигателя – добавили еще несколько цилиндров.
Первый четырехцилиндровый агрегат мир смог увидеть в конце XIX века. Сравнить его мощность с современным двигателем нельзя. Однако по эффективности он был выше, чем все прочие его предшественники. Мощность удалось увеличить благодаря повышенному рабочему объему, то есть посредством добавления цилиндров. Довольно быстро специалисты различных компаний смогли создать многоцилиндровые моторы вплоть до 12-цилиндровых монстров.
Рабочий объем двигателя
Данная характеристика двигателя высчитывается при помощи сложения объемов всех цилиндров. В свою очередь, рабочим объемом цилиндра является объем, который остается над поршнем при его перемещении от ВМТ (положение максимального отдаления поршня от оси коленчатого вала) к НМТ (положение минимального отдаления поршня от оси коленчатого вала). Именно рабочий объем двигателя определяет мощность вашего стального коня. Перспективными являются разработки уменьшения или увеличения рабочего объема двигателя за счет отключения определенных клапанов прямо на ходу. Благодаря таким технологиям увеличится комфорт управления автомобилем, а также появится возможность экономии топлива на его пятую часть от расхода во время обычной езды.
