Как высчитать объем двигателя?

Двигатель автомобиля: как рассчитать его объем?

Одним из важнейших показателей автомобиля считается его рабочий объем. От этой характеристики напрямую зависят показатели динамики и мощности транспортного средства. Среди большинства автомобилистов существует ошибочное суждение, что чем больше в машине значение объема двигателя, тем выше его технические характеристики. На деле же не всегда эти два показателя находятся в прямой зависимости. Для того, чтобы четко понимать на какие эксплуатационные характеристики влияет литраж мотора, попробуем более подробно рассмотреть данный вопрос.

Что нужно понимать?

Для каждого транспортного средства объем двигателя является неизменной величиной, которая со временем не претерпевает изменения и не колеблется в своем значении. От рабочего объема двигателя зависят мощностные показатели авто, однако те, в свою очередь, оказывают влияние абсолютно на все характеристики машины. Даже оформление ежегодной страховки находится в неразрывной зависимости с литражом автомобиля. Чтобы точно определится с объемом агрегата, нужно:

  • Иметь хотя бы поверхностные представления об устройстве двигателя и его конструкции;
  • Иметь в наличии техпаспорт ТС.

Не имея никаких знаний по этим вопросам, вряд ли удастся получить желаемый результат. Процедура расчета объема двигателя хоть и не сложна для выполнения, но при этом имеет множество нюансов, которые без знания устройства могут перерасти в большую проблему.

Как устроен мотор?

Процесс работы мотора автомобиля основывается на преобразовании тепловой энергии в механическую. Получается она за счет сгорания топлива в цилиндрах. Механическая энергия и является движущей силой, которая провоцирует движение самого транспортного средства. Что касается цилиндров, то в автомобильном двигателе их несколько. Все они компактно размещаются внутри специального металлического блока. Дополнительно в этом блоке установлены поршни. Вся эта конструкция и определяет объем мотора автомобиля.

Какую формулу используют для расчета объема?

Расчет рабочего объема достаточно прост. Для его выполнения необходимо точно знать технические параметры и математическую формулу. Под техническими параметрами подразумевается точное число поршней и цилиндров в двигателе. Формула для расчета выглядит следующим образом:

Где S – ход поршня в мм;

D – диаметр поршня в мм.

Объем двигателя всегда рассчитывается в единицах измерения либо л, либо м 3 . Согласно рабочему объему все автомобили делятся на такие виды:

  • Микролитражные;
  • Малолитражные;
  • Среднелитражные;
  • Крупнолитражные.

У микролитражных рабочий объем двигателя варьируется в пределах 1,4 л. Для малолитражных эта величина равна 1.7 л, для среднелитражных от 1,8 л до 3,5 л. Для автомобилей , относящихся к крупнолитражному виду, величина объема соответствует 3,6 л и выше.

Смотрите видео об объеме двигателя автомобиля:

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).

Будет полезно:  Что делать при перегреве двигателя?

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

  • 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 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.

Возможные варианты расчета объема двигателя

Расчет объема цилиндра двигателя

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

Объем одного цилиндра двигателя равняется произведению площади основания на высоту. Эта формула известна всем еще со школы.

Измеряется данная величина в кубических метрах или сантиметрах либо в литрах. 1000 см 3 равняется 1 литру. При указании объема мотора в литрах нужно проводить округление до одной цифры после запятой. К примеру, если объем двигателя составляет 1486 см 3 , то при переводе в литры его нужно обозначать как 1,5 литра; если объем равен 2526 см 3 , 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.

Детонацию можно определить по резким постукиваниям, уменьшению мощности двигателя и густому черному дыму из выхлопной трубы. Проектировщики автомобилей постоянно ищут способы устранения детонации топлива при повышении степени сжатия. Уровень сжатия определяет необходимость использовать конкретный сорт топлива.

Будет полезно:  Масло синтетика или полусинтетика что лучше?

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

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.

Расчет степени сжатия и объема двигателя

Степень сжатия в двигателе автомобиля

Расчет степени сжатия и объема мотора

Расчет двигателя

Расчет степени сжатия и объема мотора

b = диаметр цилиндра;

Vc = объём камеры сгорания, то есть, объём, занимаемый бензовоздушной смесью в конце такта сжатия, непосредственно перед поджиганием искрой; часто определяется не расчётом, а непосредственно измерением из-за сложной формы камеры сгорания.

Увеличение степени сжатия в двигателе автомобиля требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых двигателей внутреннего сгорания) во избежание детонации. Повышение степени сжатия в общем случае повышает его мощность, кроме того, увеличивает КПД двигателя как тепловой машины, то есть, способствует снижению расхода топлива.

Степень сжатия в двигателе автомобиля, обозначаемая греческой буквой E, есть величина безразмерная. Связанная с ней величина компрессия зависит от степени сжатия, от природы сжимаемого газа и от условий сжатия. При адиабатическом процессе сжатия воздуха зависимость эта выглядит так: P=P?*?^?, где

?=1,4 – показатель адиабаты для двухатомных газов (в том числе воздуха),

P? – начальное давление, как правило, принимается равное одному.

Из-за неадиабатичности сжатия в двигателе внутреннего сгорания (теплообмен со стенками, утечки части газа через неплотности, присутствия в нем бензина) сжатие газа считают политропным с показателем политропы n=1.2.

При ?=10 компрессия в лучшем случае должна быть 10^1.2=15.8

Детонация в двигателе – изохорный само ускоряющийся процесс перехода горения топливовоздушной смеси в детонационный взрыв без совершения работы с переходом энергии сгорания топлива в температуру и давление газов. Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, то есть превышает скорость распространения звука в данной среде и приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндра – поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей. Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.

Понятие степени сжатия не следует путать с понятием компрессия, которое обозначает (при определённой конструктивно обусловленной степени сжатия) максимальное давление, создаваемое в цилиндре при движении поршня от нижней мёртвой точки (НМТ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) (например: степень сжатия – 10:1, компрессия – 14 атм.).

О спортивных автомобилях

Двигатели гоночных или спортивных автомобилей, снабженными тюнингованными и спортивными автозапчастями , работающих на метаноле имеют степень сжатия, превышающую 15:1, в то время как в обычном карбюраторном двигателе внутреннего сгорания степень сжатия для неэтилированного бензина как правило, не превышает 11.1:1.

В пятидесятые – шестидесятые годы одной из тенденций двигателестроения, особенно в Соединенных Штатах Америки, было повышение степени сжатия, которая к началу семидесятых на американских двигателях нередко достигала 11-13:1. Однако это требовало соответствующего бензина с высоким октановым числом, что в те годы могло быть получено лишь добавлением ядовитого тетраэтилсвинца. Введение в начале семидесятых годов экологических стандартов в большинстве стран привело к остановке роста и даже снижению степени сжатия на серийных двигателях.

В наше время для улучшения двигателя и автомобиля в целом используются тюнингованые автозапчасти и естественно они должны устанавливаться на профессиональных автосервисах .

Калькулятор расчета мощности двигателя автомобиля

Рассмотрим 5 популярных способа как вычислить мощность двигателя автомобиля используя такие данные как:

  • обороты двигателя,
  • объем мотора,
  • крутящий момент,
  • эффективное давление в камере сгорания,
  • расход топлива,
  • производительность форсунок,
  • вес машины
  • время разгона до 100 км.

Каждая из формул, по которой будет производиться расчет мощности двигателя автомобиля довольно относительная и не может со 100% точностью определить реальную лошадиную силу движущую машину. Но произведя подсчеты каждым из приведенных гаражных вариантов, опираясь не те или иные показатели, можно рассчитать, по крайней мене, среднее значение будь-то стоковый или тюнингованный движок, буквально с 10-ти процентной погрешностью.

Будет полезно:  Потерял пульт от сигнализации автомобиля что делать?

Мощность — энергия, вырабатываемая двигателем, она преобразуется в крутящий момент на выходном валу ДВС. Это не постоянная величина. Рядом со значениями максимальной мощности всегда указываются обороты, при которых можно её достигнуть. Точкой максимума достигается при наибольшем среднее эффективном давлении в цилиндре (зависит от качества наполнения свежей топливной смесью, полноты сгорания и тепловых потерь). Наибольшую мощность современные моторы выдают в среднем при 5500–6500 об/мин. В автомобильной сфере измерять мощность двигателя принято в лошадиных силах. Поэтому поскольку большинство результатов выводятся в киловаттах вам понадобится калькулятор перевода кВт в л.с.

Как рассчитать мощность через крутящий момент

Самый простой расчет мощности двигателя авто можно определить по зависимости крутящего момента и оборотов.

Крутящий момент

Сила, умноженная на плечо ее приложения, которую может выдать двигатель для преодоления тех или иных сопротивлений движению. Определяет быстроту достижения мотором максимальной мощности. Расчетная формула крутящего момента от объема двигателя:

Мкр = VHхPE/0,12566, где

  • VH – рабочий объем двигателя (л),
  • PE – среднее эффективное давление в камере сгорания (бар).

Обороты двигателя

Скорость вращения коленчатого вала.

Формула для расчета мощности двигателя внутреннего сгорания автомобиля имеет следующий вид:

P = Mкр * n/9549 [кВт], где:

  • Mкр – крутящий момент двигателя (Нм),
  • n – обороты коленчатого вала (об./мин.),
  • 9549 – коэффициент, дабы обороты подставлять именно в об/мин, а не косинусами альфа.

Поскольку по формуле, результат получим у кВт, то при надобности также можно конвертировать в лошадиные силы или попросту умножать на коэффициент 1,36.

Использование данных формул — это самый простой способ перевести крутящий момент в мощность.

А дабы не вдаваться во все эти подробности быстрый расчет мощности ДВС онлайн, можно произвести, используя наш калькулятор.

Но, к сожалению, данная формула отражает лишь эффективную мощность мотора которая не вся доходит именно до колес автомобиля. Ведь идут потери в трансмиссии, раздаточной коробке, на паразитные потребители (кондиционер, генератор, ГУР и т.п.) и это без учета таких сил как сопротивление качению, сопротивление подъему, аэродинамическое сопротивление.

Как рассчитать мощность по объему двигателя

Если же вы не знаете крутящий момент двигателя своего автомобиля, то для определения его мощности в киловаттах также можно воспользоваться формулой такого вида:

Ne = Vh * pe * n/120 (кВт), где:

  • Vh — объём двигателя, см³
  • n — частота вращения, об/мин
  • pe — среднее эффективное давление, МПа (на обычных бензиновых моторах оставляет порядка 0,82 — 0,85 МПа, форсированных — 0,9 МПа, а для дизеля от 0,9 и до 2,5 МПа соответственно).

Для получения мощности движка в «лошадках», а не киловаттах, результат следует разделить на 0,735.

Расчет мощности двигателя по расходу воздуха

Такой же приблизительный расчет мощности двигателя можно определять и по расходу воздуха. Функция такого расчета доступна тем, у кого установлен бортовой компьютер, поскольку нужно зафиксировать значение расхода, когда двигатель автомобиля, на третьей передаче, раскручен до 5,5 тыс. оборотов. Полученное значение с ДМРВ делим на 3 и получаем результат.

Формула как рассчитать мощность ДВС по расходу воздуха в итоге выглядит так:

Такой расчет, как и предыдущий, показывает мощность брутто (стендовое испытание двигателя без учета потерь), которая выше на 10—20% от фактической. А еще стоит учесть, что показания датчика ДМРВ сильно зависят от его загрязненности и калибровок.

Расчет мощности по массе и времени разгона до сотни

Еще один интересный способ как рассчитать мощность двигателя на любом виде топлива, будь-то бензин, дизель или газ – по динамике разгона. Для этого используя вес автомобиля (включая пилота) и время разгона до 100 км. А чтобы Формула подсчета мощности была максимально приближена к истине нужно учесть также потери на пробуксовку в зависимости от типа привода и быстроту реакции разных коробок передач. Приблизительные потери при старте для переднеприводных составит 0,5 сек. и 0,3-0,4 у заднеприводных авто.

Используя этот калькулятор мощности ДВС, который поможет определить мощность двигателя исходя из динамики разгона и массы, вы сможете быстро и достаточно точно узнать мощь своего железного коня не вникая в технические характеристики.

Расчет мощности ДВС по производительности форсунок

Не менее эффективным показателем мощности автомобильного двигателя является производительность форсунок. Ранее мы рассматривали её расчет и взаимосвязь, поэтому, труда, высчитать количество лошадиных сил по формуле, не составит. Подсчет предполагаемой мощности происходит по такой схеме:

Где, коэффициент загруженности не более 75-80% (0,75…0,8) состав смеси на максимальной производительности где-то 12,5 (обогащенная), а коэффициент BSFC будет зависеть от того какой это у вас двигатель, атмосферный или турбированный (атмо — 0.4-0.52, для турбо — 0.6-0.75).

Узнав все необходимые данные, водите в соответствующие ячейки калькулятора показатели и по нажатию кнопки «Рассчитать» Вы сразу же получаете результат, который покажет реальную мощность двигателя вашего авто с незначительной погрешностью. Заметьте, что вам совсем не обязательно знать все представленные параметры, можно расчищать мощность ДВС отдельно взятым методом.

Ценность функционала данного калькулятора заключается не в расчете мощности стокового автомобиля, а если ваш автомобиль подвергся тюнингу и его масса и мощность притерпели некоторые изменения.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector