Объем двигателя и базовая формула для его расчета

Содержание

1. Как узнать точный объем мотора
2. Общий принцип работы ДВС
3. В каких единицах измеряется объем движка и как его посчитать
4. Влияет ли объем движка на характер движения автомобиля
5. Всегда ли большая кубатура гарантирует увеличение мощности
6. Классификация легковых авто по литражу
7. Как самому добавить объем мотору
8. Плюсы и минусы двигателей с большой кубатурой
9. Только ли от кубатуры зависит потребление топлива
10. Достоинства ДВС с небольшим литражом

Чем больше объем двигателя, тем больше он получает топливной смеси. Таким образом повышается мощность мотора и увеличивается количество выдаваемых им лошадиных сил, но одновременно растет и расход топлива. Чтобы выбрать транспортное средство, которое будет идеально отвечать запросам водителя, важно знать, как узнать кубатуру силового агрегата, и на что еще влияет этот показатель.

Как узнать точный объем мотора

Точный объем двигателя автомобиля или мотоцикла не всегда совпадает с заявленным автоконцерном. Например, если кубатура силового агрегата 1596 см³, то он будет обозначен, как 1,6 л, а 2438 см^{3 —} 2,4 л. Рассчитать правильное значение можно самостоятельно, для этого требуется только знать параметры движка и формулу, которую мы рассмотрим ниже.

ДВС Форд Мустанг мощностью 558 лошадиных сил.

Общий принцип работы ДВС

Чтобы разобраться, что такое рабочий объем двигателя важно понять, как именно работает силовой агрегат. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя несколько цилиндров, внутри которых вверх-вниз перемещаются поршни, сжимая топливную смесь или выводя отработанные газы:

1. Когда поршень поднимается к верхней мертвой точке, топливная смесь возгорается.
2. Получившийся взрыв отбрасывает поршень обратно, в нижнюю мертвую точку — это движение сообщает крутящий момент коленвалу, и далее на привод автомобиля.
3. Деталь по инерции снова поднимается, выталкивая отработку.
4. Опускаясь во второй раз, поршень освобождает место для поступления новой топливной смеси. Далее он поднимается, и цикл повторяется снова.

Четырехтактный силовой агрегат совершает несколько тысяч полных циклов в минуту.

В каких единицах измеряется объем движка и как его посчитать

Объем камеры сгорания является рабочим объемом цилиндра. Камерой сгорания называют расстояние от верха цилиндра до конца рабочей камеры, который отмечает нижняя мертвая точка хода поршня. Литраж двигателя это полный рабочий объем агрегата.

Рабочий объем многоцилиндрового двигателя является суммой объемов всех камер сгорания мотора.

Для подсчета объема можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, но и вручную это сделать совсем несложно. Определить рабочий объем цилиндра можно по формуле:

3,14 (число Пи) х D (диаметр цилиндра) х S (ход поршня).

Как узнать объем бензинового двигателя:

• Измерить диаметр цилиндра (при разобранном движке), или воспользоваться документацией на авто: диаметр поршня можно считать равным этому же показателю камеры сгорания.
• Умножить полученное число на 3,14.
• Узнать высоту от верха до конца рабочей камеры, который отмечает нижняя мертвая точка хода поршня и перемножить с найденным выше значением. При подсчете необходимо использовать одинаковые единицы измерения: если диаметр цилиндра указан в сантиметрах, то и величину хода поршня следует перевести в них же.
• Умножить результат на число цилиндров. Если все измерения производились в сантиметрах, вы получите объем двигателя в см³.

Чаще всего на вопрос, «В чем измеряется объем двигателя?», автовладельцы отвечают: «В литрах». Чтобы перевести в них полученный результат, его следует разделить на тысячу (1000 см³ = 1 л).

Единственный в мире 16-цилиндровый ДВС на Bugatti Veyron (1001 л. с.).

Влияет ли объем движка на характер движения автомобиля

Главное, на что влияет объем двигателя легкового авто — это мощность и, соответственно, скорость: чем больше «лошадок» под капотом, тем сильнее способно разгоняться транспортное средство.

ДВС с турбонаддувом — исключение из правила: за счет дополнительной подачи воздуха, они способны развивать большую мощность даже при относительно скромной кубатуре.

На что влияет объем двигателя, помимо мощности:

• Срок службы мотора. Например, Рено Дастер имеет мотор 1,5 л мощностью 150 л. с., а Киа Оптима — двухлитровый движок аналогичной мощности. При одинаковом использовании ресурс Киа будет больше, потому что из 1,5-литрового заявленные лошадиные силы придется принудительно выжимать при помощи различных технологий, а для мотора объемом 2 л это естественная мощность.
• Динамика машины. Сильный движок способен быстрее разгоняться.
• Грузоподъемность и проходимость.

Общая тенденция большинства автоконцернов — уменьшение объема ДВС и одновременно увеличение их мощности приводит к уменьшению ресурса мотора и срока службы автомобиля.

Всегда ли большая кубатура гарантирует увеличение мощности

Объем двигателя непосредственно влияет на мощность только у легковых авто. Для КамАЗов и других грузовых машин крутящий момент — более значимый параметр, чем количество «лошадок». Например, литраж КамАЗ-54115 — 10,8 л, но его мощность около 240 л. с., а трехлитровый дизельный движок БМВ Х5 способен выдавать 218 л. с.

Самый мощный из КамАЗов — 65228, на нем установлен 600-сильный рядный шестицилиндровый дизельный ДВС Cummins ISX15.

Cummins ISX15 на КамАЗ 65228.

Классификация легковых авто по литражу

Рабочий объем двигателя — основной критерий, по которому классифицируют легковые машины. Для бензиновых моторов принято деление на:

• Микролитражные — до 1,1 л;
• Малолитражные — от 1,2 до 1,7 л;
• Среднелитражные — от 1,8 до 3,5 л;
• Крупнолитражные — больше 3,5 л.

Также существует европейская классификация с буквенными маркировками:

• В — компактные авто от 1,0 до 1,6 л;
• С — машины среднего ценового сегмента от 1,4 до 2,0 л;
• D — большие семейные автомобили от 1,6 до 2,5 л;
• Е — авто бизнес-класса с кубатурой движка от 2 л.

Машины классов J (внедорожники), М (минивены) и S (спорткары) не имеют ограничений по емкости ДВС.

Во многих странах от кубатуры зависит размер транспортного налога. В России за основу для налогообложения берется не литраж мотора, а лошадиные силы, но этот показатель также напрямую связан с объемом ДВС.

Как самому добавить объем мотору

Сделать больше физический объем камеры сгорания можно тремя способами:

• Приобрести поршни большего диаметра и произвести расточку цилиндра под эту величину.
• Установить коленвал с большей высотой хода.
• Объединить оба вышеперечисленных метода.

Расточку невозможно сделать самостоятельно — за этим придется обращаться к специалистам. Чтобы не ошибиться с выбором фирмы, стоит обращать внимание на отзывы ее реальных клиентов.

Определяя новые размеры камеры сгорания, важно помнить, что слишком тонкие стенки цилиндров будут приводить к перегреву мотора, а излишне большая камера — к возникновению детонации.

Перед тем, как решиться на расточку движка, учитывайте, что, по заявлению большинства автопроизводителей, ДВС рассчитаны только на три капитальных ремонта, и после этого уже подлежат утилизации.

Плюсы и минусы двигателей с большой кубатурой

Разобравшись, что означает объем двигателя, посмотрим, чем хороши автомобили с мощными моторами, и какие у них могут быть недостатки.

Плюсы объемных силовых агрегатов:

• Быстрый набор скорости, что особенно удобно во время обгона при движении по трассе.
• Использование системы климат контроля, которая забирает часть мощности, незначительно влияет на динамику машин со значительной кубатурой.
• Нет необходимости приобретать авто с турбированным движком, который, зачастую бывает капризным и очень дорогим в обслуживании.
• Быстрый прогрев даже в очень холодную погоду.

Двигатель BMW M5 F90 объемом 4,4 л (600 л. с.).

К минусам ДВС большим литражом относятся:

• Повышенный расход топлива, преимущественно по городу. Большие камеры требуют больше горючего, к тому же, во время стояния в пробках емкий мотор на холостом ходу также активно расходует бензин. При движении по трассе ситуация лучше — мощный движок быстрее разгоняет автомобиль до необходимой скорости, сокращая время езды в неэкономичном режиме.
• Высокая цена. Сильные моторы требуют сложной электроники, а также надежной подвески и трансмиссии, что напрямую влияет на стоимость автомобиля.
• Дорогое обслуживание и большие, чем у малолитражек налоги.

Лошадки под капотом. Креативная реклама BMW.

Только ли от кубатуры зависит потребление топлива

На экономичность транспортного средства влияет не только объем двигателя, но и система подачи горючего:

• 8-клапанный ДВС будет расходовать больше бензина (или дизтоплива), чем 16-клапанный, за счет того, что у последнего более сбалансирована система подачи горючего и вывода отработки.
• Инжекторные силовые агрегаты менее прожорливы, чем карбюраторные, так как необходимое количество топлива в них отмеряет электроника.
• Вид трансмиссии, настройки впрыска и других систем, и даже манера вождения влияют на расход бензина или дизтоплива.

Чем сложнее система впрыска топлива, тем экономичнее, экологичнее (но и дороже) автомобиль.

Конечно, при всем желании расход горючего на ВАЗ-21214 (Нива) не сравнится с экономичностью Оки, но при правильных параметрах мотора и стиле вождения, можно снизить траты.

Достоинства ДВС с небольшим литражом

Машина, которая может похвастаться хорошей тягой на низких оборотах, но имеет небольшой объем ДВС, вполне подойдет для езды по городу. Такие автомобили менее «прожорливы», дешевле в обслуживании и, зачастую, имеют меньшую цену, а модели с трубированными движками способны выдавать мощность, превышающую возможности аналогичной кубатуры при стандартной подаче топлива.

1,5-литровый VTEC Turbo от Honda может выдавать до 177 л. с. (при испытаниях на стенде).

Включенный кондиционер «перетягивает» на себя часть мощности мотора, поэтому при движении на машине со слабым движком водителю в таком случае постоянно придется переключаться на более низкие передачи.

зачем при не всегда высокой мощности такой большой объем?

03.05.2019

Вопрос:

Зачем выбирать мотор большого объема и почему на американских авто устанавливается большой объем двигателя при не всегда впечатляющей мощности?

Ведь некоторые японские/европейские авто выжимают 300 л.с. из 2 или 3 литров двигателя, а не из 5 литров (как американские) и они же при одинаковом его объеме с американскими авто выдают больше мощности в л.с., например, Мерседес объемом в 5 литров выдает 330 л/с, а Джип Гранд Чероки при том же объеме выдает всего-навсего 220.

Ответ:

Откинув эмоции и не переходя на личности, попробую рассказать, что такое американский двигатель вообще и он же большого объема в частности.

Дело в том, что люди, которые пытаются сравнивают классические американские двигатели с европейскими или японскими по мощности — являются абсолютными невеждами в автомобильной области вообще, и в области двигателестроения в частности.

Поясним.

Классический большеобъемный американский мотор и европейские/японские малолитражные моторы имеют кардинальные отличия.

Но обо всем по порядку.

Когда то давно, в 50-70 годах, американцы были беззаботными и веселыми ребятами, которые с удовольствием ездили на больших, и на тот момент очень совершенных автомобилях.

В то время надпись Made in USA на автомобиле означала престиж и качество. Да и по другому быть не могло, ибо уже тогда американцы делали отличных машин едва ли не больше, чем во всем остальном мире вместе взятом.

Японский автопром тогда ходил под стол пешком и ходил туда в таком положении где-то до середины 80-х годов.

В европе тогда автопром тоже не блистал яркостью и разнообразием.

Кстати, такой любимый нынешнеми ценителями MB SL Gullwing, имел в подвеске не шаровые опоры, а шкворни, в то время как в америке в это же время даже на семейные седаны ставились шаровые опоры. Это так, для сведения, чтобы был ясен уровень Америки и Европы с Японией на тот момент.

Тогда, каждому американцу было ясно как день, что хороший автомобиль — это большой американский автомобиль. Чем больше и просторнее — тем лучше. И для обеспечения неплохой динамики почти 3-х тонным машинкам нужен был мощный двигатель.

И американцы, не долго думая, рассудили просто. Чем больше объем — тем больше мощность. Отсюда и пошли 4, 5, 7 и 8 литровые двигатели. Тогда, в то время они без особого напряга выдавали 300-400 лошадей и могли разгонять 3-х тонного 6-ти метрового сверкающего хромом красавца до сотни секунд за 9-10. Машинка при этом могла кушать 30-40 литров бензина, однако, такой расход в то время никого особенно не пугал, ибо бензина было много, он был дешевый а доходы даже простых американцев росли вместе с подъемом экономики Америки.

В Европе же, от банальной послевоенной бедности и природной прижимистости европейцев такие мощные двигатели никак не могли появится, и европа пошла своим путем. Они начали делать маленькие двигатели и ставить их в свои плешивые маленькие автомобильчики типа Ситроен 2CV. А уж потом, по мере развития технологий стали доводить эти маленькие моторчики и поднимать их мощность с целью научить свои евродрандулеты ездить быстрее.

Но пришел топливный кризис 70-х и американцы задумались о том, что не все в этом мире так просто. К тому же в штатах, вовсю набирались сил т.н. зеленые, борющиеся за чистый воздух и прочие высокие материи. Их крайне раздражали прожорливые и достаточно неэкологичные моторы большого объема, и в результате под лозунгом борьбы за экологию и экономию бензина, произошло ключевое событие:

АМЕРИКАНСКИЕ ДВИГАТЕЛИ УРЕЗАЛИ ПО МОЩНОСТИ ОСТАВИВ ПРИ ЭТОМ ИХ ОБЪЕМ

И в результате к примеру Бьюик Ривера 74 года выпуска с двигателем объемом 7.5 литров имел мощность 245 лошадей при степени сжатия 8.5:1. Хотя снять с этого двигателя все 400 лошадей можно было бы путем нескольких простых операций. Но нельзя. Зеленые не разрешали.

Как примерно гласит американская пословица — «Если тебе попался лимон, не расстраивайся — сделай из него лимонад» так и в урезании мощности двигателей вскоре нашли своеобразный плюс.

Во-первых, большие двигатели с низкой мощностью обладали гигантским крутящим моментом на низких оборотах, и как следствие во первых, автомобиль обладал хорошей динамикой разгона на любых скоростях.

Во-вторых, из-за того, что двигатель был низкооборотистым (максимум 4000-4500 об/мин), автомобиль обладал НИЗКИМ УРОВНЕМ ШУМА двигателя при движении с постоянной скоростью. Ну а так как хорошая машина для американцев — это комфортная машина, то такое положение вещей очень даже всех устроило.

И с тех пор, американцы поступили мудро, сохранив традицию оснащать свои автомобили большеобъемными, низкооборотистыми моментными двигателями. Именно поэтому двигатель, например Джип Гранд Чероки при объеме в 5.2 литра имеет мощность «лишь» 220 лошадей, но зато при этом обладает далеко недетским крутящим моментом в 406 Nm уже при 2800 оборотах, что делает его очень серьезным противником на светофорных гонках даже для 740 БМВ.

А все дело в том, что БМВ обладая большей мощностью при меньшем объеме, имеет пик крутящего момента выше чем двигатель гранда. И так в любом европейском или японском двигателе.

ЧЕМ ВЫШЕ МОЩНОСТЬ ПРИ МЕНЬШЕМ ОБЪЕМЕ, ТЕМ БЫСТРЕЕ ДОЛЖЕН ВРАЩАТЬСЯ ДВИГАТЕЛЬ

И наоборот.

На практике это означает, что для того чтобы какой-нибудь узкоглазый автомобиль с 2 литровым 200 лошадным двигателем разгонялся так как Гранд, двигатель этого узкоглазого должен визжать как электродрель где-нибудь на 8000 оборотов, в то время как гранд будет разгонятся точно так же, а то и быстрее расслабленно бурча на 3000 оборотах.

Это немного утрированно, но смысл именно такой.

Итак, законспектируем и запомним:

• На разгонную динамику автомобиля влияет не максимальная мощность двигателя, а его крутящий момент, измеряемый в Ньютон-метрах. Чем ниже по оборотам двигателя находится пик крутящего момента, тем быстрее машина будет разгонятся с низкого старта. Именно в этом сильны американские большеобъемные двигатели.
• Максимальная мощность двигателя влияет на максимальную скорость автомобиля, а не на динамику его разгона.
• Классический большеобъемный американский двигатель отличается от европейского и японского прежде всего тем, что обладает низкой литровой мощностью но при этом большим крутящим моментом на низких оборотах (2500-3000), низкой степенью сжатия и, как следствие, БОЛЬШОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТЬЮ.
• Для особо непонятливых — еще проще: Американский двигатель крутится медленно, а разгоняет машину офигенно быстро. В этом его ОСНОВНОЕ отличие от европейских и японских малообъемных агрегатов.

Рассказать друзьям

Факторы, влияющие на работу двигателя (автомобиль)

4.7.

Факторы, влияющие на характеристики двигателя

Факторы, из-за которых указанная мощность, развиваемая реальными двигателями, отличается от
идеальных двигателей, следующие:
(i) Рабочей средой является не воздух, а смесь воздуха и топлива в случае фактического двигателя.
(ii) Химический состав рабочих тел изменяется во время горения.
(Привет) Процесс горения никогда не происходит при постоянном объеме или при постоянном давлении.
(iv) Процесс сжатия и расширения не адиабатический.
(v) Удельная теплоемкость газов рабочих тел значительно зависит от температуры.
(vi) Сгорание может быть неполным.
(vii) Остаточные газы изменяют состав, температуру и фактическое количество свежего заряда
.
(viii) Количество свежего заряда уменьшается из-за насосных потерь.

Теплообмен.

Теплообмен происходит в обоих направлениях между газами и стенками цилиндров двигателя и
другие части двигателя, соприкасающиеся с газами. Во время сгорания, расширения, выхлопа
и последующей части сжатия происходит передача тепла от газов к стенкам
и от стенки к охлаждающей воде или окружающему воздуху. Во время всасывания и более ранней части
сжатия происходит передача тепла от стенок к газам. Теплота, отдаваемая стенкам
на последнем этапе сжатия, почти равна теплоте, полученной газами от
стенки на ранней стадии сжатия. Количество тепла, потерянного во время такта выпуска,
неизбежно и недоступно. Потери тепла при сгорании и расширении снижают тепловую эффективность двигателя
. Факторы, влияющие на потери тепла в стены, следующие:
(i) Продолжительность горения шихты. Это увеличивает потери тепла.
(ii) Температура воспламенения. Эта очередь зависит от топлива, степени сжатия
и нагрузки на двигатель. Температура увеличивается с нагрузкой и степенью сжатия. это
увеличивает тепловые потери.
(Привет) Скорость двигателя. Увеличение числа оборотов двигателя уменьшает продолжительность сгорания
, следовательно, уменьшаются потери тепла.
(iv) Форма камеры сгорания. Увеличение отношения поверхности камеры сгорания
к объему снижает потери тепла. Однако турбулентность и распространение пламени также влияют на передачу тепла
к стенке камеры сгорания.
(v) Размер цилиндра. Влияние размера цилиндра довольно сложное. Увеличение
размер цилиндра уменьшает отношение поверхности к объему, но увеличивает ход рамы. Этот
увеличивает продолжительность сгорания и, следовательно, скорость двигателя уменьшается.
(vi) Момент зажигания в двигателях S.I. и момент впрыска топлива в двигателях C.I. двигатели. Правильное время зажигания и впрыска
приводит к более быстрому сгоранию с меньшим дожиганием и, следовательно, к
меньшим потерям тепла. Тепловой поток от стенок к свежей шихте во время такта всасывания увеличивает температуру
шихты и, следовательно, уменьшает количество шихты. Это снижает мощность
, что двигатель может развить.

Остаточный газ

Остаточные газы, оставшиеся в компрессионном пространстве от предыдущего цикла, разбавляют свежую загрузку
за счет увеличения в ней количества инертных газов. Это влияет на воспламенение и сгорание.
Остаточные газы также снижают объемный КПД такта всасывания и повышают
температуру заряда. Оба они снижают количество индукции свежего заряда.

Сопротивление клапана

В теоретическом цикле четырехтактных двигателей предполагается, что давление на выпуске и впуске
равно атмосферному. Но давление выхлопа выше, а давление всасывания
ниже атмосферного из-за сопротивлений в выпускном и впускном коллекторах и клапанах
. Сопротивление клапана влияет на объемный КПД. Сопротивление клапана вызывает насосные потери
, что является отрицательным контуром на индикаторной диаграмме. Насосные потери
увеличиваются с увеличением скорости. В двухтактных двигателях потребляемая мощность продувочного
и подкачивающего насосов соответствует насосным потерям в четырехтактных двигателях.

Фазы газораспределения.

В идеальном цикле предполагается, что открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов
происходит в мертвых точках. В действительности выпускной клапан закрывается, а впускной открывается примерно на
в ВМТ, но открытие выпускного клапана и закрытие впускного клапана различаются на
значительно отличается от BDC, главным образом в зависимости от желаемой скорости. Чистый результат из-за
отклонений открытия и закрытия клапана, отличных от мертвых точек, заключается в том, что индикаторная диаграмма
закругляется в углу выпуска. Это снижает производительность труда на 1-2%.

Время горения.

В идеальном цикле предполагается, что время сгорания равно нулю для процесса постоянного объема
и сгорание происходит со скоростью, необходимой для поддержания постоянного давления в течение постоянного
процесс давления. На самом деле процесс горения требует значительного времени, которое зависит от различных факторов. Увеличение времени сгорания снижает идеальный КПД
на 2–3%.

Неполное сгорание.

Объемный анализ компонентов продуктов сгорания показывает
неполное сгорание, которое составляет около 2% теплотворной способности топлива. Смесь с
избытком воздуха стремится свести эти потери к нулю; с другой стороны, богатые смеси приводят к значительным
несгоревшее топливо из-за нехватки кислорода.

Атмосферные условия.

На заряд воздуха влияют температура воздуха, влажность воздуха и атмосферное давление. Вес воздушного заряда
оказался обратно пропорционален квадратному корню из температуры,
особенно в быстроходных автомобильных двигателях.
Для получения характеристик в стандартных условиях должны быть приняты следующие поправки
на давление, температуру и влажность.

Давление. За стандартное давление принимают 760 мм рт. Принятие поправки на наблюдаемые
б.п.:
где p — давление в испытательной камере, мм рт.
Температура. Стандартная температура принята равной 25°C

Влажность. Для получения точных результатов необходимо сделать поправку на давление водяного пара в атмосфере
. Давление пара можно определить, зная показания смоченного термометра и
по сухому термометру и с использованием психометрической таблицы.
Если p _v — давление пара в испытательной камере в мм рт. ст., то скорректированное барометрическое
давление в испытательной камере равно p — Pv.

Можно видеть, что эффект изменения давления заключается в увеличении или уменьшении выходной мощности
при повышении или понижении уровня в барометре. б.п. изменяется обратно пропорционально абсолютному
температура всасываемого воздуха.
Примечание: Единицы, используемые в этих выражениях, фактически используются для измерения
параметров.

Влияет ли размер цилиндра двигателя на КПД?

Насколько мне известно, невозможно повлиять на объем двигателя во время его работы (динамически). Однако вы можете динамически изменять два рабочих параметра двигателя, а именно объемный КПД и степень сжатия .

Объемный КПД (VE) объясняется тем, насколько хорошо цилиндры заполняются воздушно-топливной смесью в процессе впуска, выраженной в процентах. Двигатель без наддува в коммерчески доступных легковых автомобилях будет работать в диапазоне 70-80% VE. Двигатель NASCAR может работать в диапазоне ~ 105-108%. Объемный КПД определяет конечную выходную мощность, но имеет мало общего с тем, насколько хорошо двигатель может преобразовывать воздушно-топливную смесь в мощность. Когда мы говорим об улучшении VE, существует неотъемлемая эффективность, но это больше связано с тем фактом, что вы можете лучше перемещать воздух через двигатель (воздух на входе / выходе), что позволяет вам высвободить мощность в процессе, но не делает процесс горения работает лучше.

VE можно изменить в основном за счет использования супер/турбонаддува. Изменяя давление впускного заряда, вы напрямую влияете на VE. Считается, что нормальное давление воздуха (1 бар) на уровне моря составляет ~ 14 фунтов на квадратный дюйм (или 101,325 кПа). Если бы во время цикла сгорания двигателя давление воздуха внутри цилиндра равнялось давлению воздуха снаружи двигателя, у вас было бы то, что считается 100% VE. Если вы увеличите всасываемый заряд до 14 фунтов на квадратный дюйм (на 14 фунтов на квадратный дюйм выше давления окружающего воздуха), вы фактически удвоите количество воздуха, поступающего в цилиндр. Теоретически вы должны удвоить выходную мощность двигателя в этот момент. (

ПРИМЕЧАНИЕ: Это не совсем работает таким образом, обычно из-за неэффективности двигателя, которая создает паразитные потери … для целей этого ответа я исключаю это, чтобы облегчить объяснение.) Путем изменения давление наддува на впуске, вы фактически изменили количество воздуха/топлива, которое может быть введено в двигатель, и тем самым увеличили количество потенциальной выходной мощности. Вы можете посмотреть на это как на

, эффективно изменяющий размер цилиндра, делая двигатель считают, что больше, чем есть на самом деле. Влияет ли это на КПД двигателя? В небольшой степени. Вы получаете эффективность за счет использования турбонагнетателя (который использует часть тепла выхлопных газов, которое в противном случае было бы потеряно). Вы также получаете некоторую эффективность, если вам приходится перемещать меньшую внутреннюю массу двигателя (меньше / меньше поршней, шатунов, коленчатого вала и т. д.), чем если бы вы удвоили рабочий объем.

Размер цилиндра меньше влияет на КПД двигателя, чем степень сжатия. Это то, о чем, я полагаю, вы на самом деле спрашиваете:

» Если бы у вас была переменная степень сжатия, повлияло бы это на КПД двигателя? »

Это связано с вашим утверждением « изменение рабочей зоны поршня «. Как я уже говорил ранее, нет эффективного способа изменить физический рабочий объем (фактически изменить размер) двигателя

во время его работы . Однако есть несколько способов изменить степень сжатия во время работы. Степень сжатия влияет ли на выходную мощность. Как правило, каждая точка статической степени сжатия дает около 3% выходной мощности, а все остальное остается неизменным. Однако существует точка уменьшения отдачи, когда степень сжатия становится слишком высокой, а детонация (или преждевременное зажигание) становится неконтролируемой.

Вышеприведенное утверждение подтверждается в статье, написанной для Академии инженеров-механиков и аэрокосмических инженеров (AMAE). В нем указано:

Степень сжатия является ключевым параметром поршневого двигателя. Концепция переменной степени сжатия обещает улучшенные характеристики двигателя, эффективность и снижение выбросов. Более высокие давление и температура в цилиндре на ранней стадии сгорания и небольшая доля остаточного газа из-за более высокой степени сжатия обеспечивают более высокую скорость ламинарного пламени. Поэтому период задержки воспламенения короче. В результате при малых нагрузках чем выше степень сжатия, тем короче время сгорания. Впоследствии потери времени сокращаются. Поэтому кажется разумным, что расход топлива ниже при высокой степени сжатия при частичной нагрузке. Основная особенность двигателя VCR заключается в том, что он может работать при различных степенях сжатия в зависимости от требований к характеристикам автомобиля.

Для этого разработан двигатель Peugeot под названием MCE-5. Википедия описала его как:

.

Конструкция Peugeot работает за счет изменения эффективной длины шатунов, соединяющих поршень с кривошипом. Чем короче шатун, тем ниже степень сжатия, и наоборот. Слева на схеме изображен обычный поршень двигателя внутреннего сгорания. Справа гидроцилиндр с поршнем двустороннего действия. Это действует через шатунно-кривошипную систему с зубчатым колесом, движение которого регулирует эффективную длину шатуна и, следовательно, степень сжатия в левом цилиндре.

Механически эта конструкция кажется кошмаром. Вот простой рисунок палкой, как это выглядит:

Как я уже сказал, сложно. Я прочитал онлайн-презентацию (используйте этот поиск в Google … должна быть верхней записью, которая является презентацией PPT), в которой некоторые рабочие параметры описывались следующим образом:

• CR регулируется от 7:1 до 20:1.
• Быстрый отклик (<100 мс для перехода от максимального CR к минимальному CR) .
• Датчики с электронным управлением позволяют двигателю быстро адаптироваться к идеальным условиям работы.
• Домкраты управления работают как гидравлические храповики, перемещая положение ВМТ поршня (изменяя объем сжатия и, следовательно, CR).

Причина представления этого заключается в том, чтобы показать, что существуют жизнеспособные двигатели, которые были спроектированы с возможностью изменения степени сжатия (это не просто несбыточная мечта).