Мощность и объем двигателя: «Какая связь между объемом двигателя и мощностью ?» – Яндекс.Кью

Мощность и объем двигателя . / Седельные тягачи / Седельные автопоезда / Технические особенности выбора транспорта / Сосед по гаражу / Купи Трак

Далее

Мощность и объем двигателя .

Один из вопросов, возникающий при выборе современного грузового автомобиля: какой мощности и объема выбрать двигатель? Стоит ли кормить лишние «лошади»?

Ведь каждая из них и большой табун в целом просят «сена».

За последние два десятилетия технология автомобильного моторостроения сделала значительные шаги в развитии. Благодаря техническому прогрессу, в том числе  экологическим ограничениям, сократился расход топлива более чем на 20 %, уменьшился выброс вредных веществ в атмосферу, изменились в лучшую сторону основные характеристики двигателей.

В прошлом для оценки показателей двигателя в основном смотрели на мощность и объем.  Теперь на первый план вышел иной показатель – крутящий момент.  

Для движения необходимо создавать движущую (тяговую) силу,

то есть, отталкиваясь от дороги, приводить в движение автомобиль.

Вращение колеса под действием крутящего момента вызывает появление пары сил. Одна из них — сила трения между дорогой и колесом — как бы отталкивается от дороги назад, а вторая — та самая  сила тяги, которая через трансмиссию приводится от двигателя.

Поддерживать необходимый на колесах крутящий момент (читать — тяговую силу)  можно за счет характеристик  двигателя или за счет элементов трансмиссии. Чем быстрее двигатель набирает максимальный крутящий момент и способен его дольше поддерживать («полка крутящего момента»), тем больше сила тяги, тем меньше требуется диапазон изменения крутящего момента с помощью трансмиссии.

Чем шире полка крутящего момента, тем меньше требуется переключений передач КПП. Чем ниже обороты двигателя с максимальным крутящим моментом, тем меньший разгон возможен на каждой передаче КПП или пропуск от одной до трех передач при переключении. Это только часть факторов, позволивших  снизить расход топлива.

Для сравнения рассмотрим показатели крутящего момента (Torque) и мощности (Power) в зависимости от оборотов (r/min) на двигателях разного литража и экологических норм от Scania.

    

Мощные объемные двигатели особо выгодны при интенсивной работе (переменный рельеф дороги, высокая средняя скорость движения, частые грузы от 17-18 т. и более). При работе с легкими грузами и в городском цикле двигатели с меньшим объемом и мощностью потребляют меньше топлива.

Техника экономичной езды водителей на лучших образцах современных автомобилей с хорошей полкой крутящего момента существенно отличается от навыков езды на автомобилях спроектированных более 20 лет назад. 

С созданием двигателей с высоким крутящим моментом производителям машин пришлось усилить элементы трансмиссии – КПП и ведущие мосты. В российских условиях повышенных вибронагрузок это дает дополнительные бонусы в виде улучшения показателей безотказности. Стандартная комплектация  агрегатов трансмиссии,   устанавливаемых на автомобили с более мощными двигателями, исполнена в усиленном варианте.  На машинах с мощностью до 440 лс  усиленная трансмиссия — опция. Переплачивая за мощный двигатель, покупатель получает в виде бонусов более практичную трансмиссию для российских дорог.

Объём двигателя. Что такое полезные литры?

Одной из первых характеристик для каждого автомобиля производители пишут объём двигателя.

Мы привыкли называть моторы «полуторалитровыми», «двухлитровыми» или «трехлитровыми», имея в виду именно этот показатель. Однако не для всех начинающих автовладельцев понятно, что именно понимается под «объёмом двигателя?»

Из этой статьи вы узнаете:

Из чего складывается полезный объём двигателя

Двигатель, а точнее, его блок, состоит из нескольких цилиндров. Чаще всего их четыре, реже — шесть или восемь, а в больших внедорожниках и автомобилях премиум-класса может быть и десять и двенадцать. Иногда встречаются двигатели с тремя или пятью цилиндрами.

Сумма объемов этих цилиндров и составляет рабочий объем двигателя. В свою очередь, объем каждого цилиндра (если точнее, то объем камеры сгорания цилиндра) – это объём пространства между крайними положениями поршня (нижней и верхней мертвыми точками). Расположение цилиндров роли не играет.

Объём цилиндра очень редко когда бывает кратным целому числу, обычно он составляет 0.398л, или 0.579л и т.д. Из-за этого общий объём двигателя так же почти никогда не бывает кратным целому числу, а двигатели привычного объёма 1.6 литра на самом деле являются двигателем с объёмом 1.598 л, двухлитровые – 1.988 л и т.д.

Объём и расход топлива

Камера сгорания – это замкнутое пространство цилиндра, с одной стороны которого – неподвижный блок с клапанами, с другой – подвижный поршень. Через клапана в цилиндр поступает смесь топлива и воздуха и в нужный момент воспламеняется, толкая поршень. Получившаяся в результате сгорания смеси энергия передается с поршня на коленвал и его маховик, дальше посредством трансмиссии – на колеса. ?? так происходит несколько тысяч раз в минуту.

Казалось бы, логично предположить прямую зависимость расхода топлива и мощности двигателя от его объема — чем больше топливо-воздушной смеси можно закачать в цилиндры – тем более мощный двигатель можно получить. В прошлом веке это приблизительно так и было.

Сегодня – век современных технологий, и не стоит удивляться, что некоторые двухлитровые моторы имеют меньший расход топлива, чем некоторые 1,5-литровые. Безусловно, связь между объемом и расходом с мощностью осталась, но на эту прямую связь теперь оказывают влияние множество других факторов.

Например, при одном и том же объеме четырех цилиндров 16-клапанный двигатель будет мощнее и экономичнее, чем 8-клапанный, благодаря более оптимальному процессу закачки топливо-воздушной смеси и удаления отработавших газов.

В свою очередь, инжекторный двигатель будет заметно мощнее и экономичнее карбюраторного, потому что процессами сгорания топлива в инжекторе управляет электроника.

Так же расход двух двигателей одинакового объёма может сильно отличаться в зависимости от настроек системы впрыска, наличия всевозможных систем, уменьшающих загрязнение выбросов двигателя и наличия ряда других показателей, включая тип трансмиссии и стиль вождения конкретного водителя.

Объём и крутящий момент двигателя

Стоит отметить, что объем двигателя напрямую влияет на один их важнейших параметров – крутящий момент. Да, можно и литровый двигатель раскрутить при помощи турбины, четырех клапанов на цилиндр и современной системы впрыска, сняв с этого мотора трехзначное количество лошадиных сил при 6000-7000 оборотов в минуту. Но двухлитровый дизель на 1500 оборотов будет тянуть гораздо сильнее.

Поэтому малолитражные двигатели вполне уместны на автомобилях гольф-класса, но совершенно неприемлемы в тяжелых седанах бизнес-класса, пикапах или минивэнах.

Объём и ресурс

Есть еще один немаловажный показатель, который напрямую зависит от объема двигателя – это его ресурс. Если взять мотор объемом 1,3 литра мощностью 130 сил и такой же по мощности двухлитровый.

При прочих равных условиях второй прослужит заметно дольше, потому что из 1,3-литрового эти силы приходится «выжимать» всевозможными технологиями в ущерб его ресурсу, в то время, как для двухлитрового это его естественная мощность.

Таким образом, общий мировой тренд к уменьшению объёма двигателей с одновременным повышением их мощности, которого придерживаются практически все автопроизводители, неизбежно ведёт к уменьшению ресурса и снижению общего срока эксплуатации автомобиля, что, разумеется, в конечном итоге сказывается на кошельке покупателей.

Почему автомобиль со временем теряет мощность — Российская газета

В процессе эксплуатации автомобиля определенные его характеристики неизбежно меняются. Некоторые автовладельцы замечают, что со временем машина становится менее приемистой, теряет в динамике разгона и не так резво, как прежде, идет на обгон. Возможно, дело в том, что двигатель перестает работать на всю свою мощность? Рассмотрим факторы, которые влияют на отдачу мотора.

Издание aif.ru в своей публикации отмечает, что проблемы с работой двигателя автомобиля возникают, в первую очередь, из-за несвоевременного технического обслуживания.

Прежде чем говорить о причинах снижения эффективности работы мотора, стоит исключить одну из главных причин — механические повреждения его компонентов. Очевидно, что, если в моторе есть изношенные или поврежденные поршни, поршневые кольца, цилиндры, прокладки или другие детали, рассчитывать на то, что он будет работать исправно, не приходится. И не стоит забывать, что повреждение деталей двигателя оборачивается для автовладельца чаще всего дорогостоящим ремонтом или заменой компонентов.

Кроме того, на эффективность работы двигателя и на его способность выдавать заявленный максимум мощности напрямую влияет качество используемого топлива. Здесь действует простое правило: для того, чтобы двигатель работал по заявленным параметрам мощности, для его заправки необходимо использовать тип топливо, рекомендованный автопроизводителем. Например, современные турбомоторы и атмосферные двигатели предполагают применение топлива АИ-98. Манипуляции с целью адаптировать такой двигатель под более дешевое топливо — а такой маневр позволяет совершить блок управления мотором — приводят к тому, что мощность силового агрегата снижается, по меньшей мере, на 10-15%.

Для приготовления воздушно-топливной смеси в камеру сгорания двигателя поступает воздух из вне. И качество такой смеси напрямую зависит от чистоты воздуха и от его объема. Воздушный фильтр в системе двигателя ответственен за очистку воздуха. Нерегулярная замена этого компонента приводит к тому, что в камеру сгорания поступает плохо очищенный воздух и поступает он в недостаточном объеме именно из-за того, что грязный фильтр пропускает воздуха меньше, чем раньше. Все это влияет на качество топливной смеси, а значит, и на эффективность работы мотора. Чтобы избежать таких ситуаций, рекомендуется менять топливный фильтр не реже одного раза в год, а при больших пробегах — каждые 15 тыс. км.

Кислородный датчик — важный элемент системы дожига отработанный газов. Для работоспособности этого компонента качество топлива становится критичным условием. Если долгое время автомобиль работает на некачественном «горючем», катализатор загрязняется продуктами сгорания топлива и повреждается. Из-за этого кислородный датчик выдает блоку управления двигателем неправильные данные о качестве воздушно-топливной смеси. А блок управления, в свою очередь, передает двигателю неверные команды, и тот не может работать на полную мощность. Для того, чтобы исключить такие проблемы, стоит менять кислородные датчики каждые 80 тыс. км пробега.

Чистота и работоспособность компонентов топливной системы также влияют на показания работы мотора. Мощность двигателя может упасть из-за того, что топливный насос засорился или, например, забились форсунки впрыска топлива. В этом случае пропускная способность этих элементов снижается, в камеру сгорания не падает в нужном объеме топливо, в итоге из-за этого двигатель работает на 50%.

Купившим электронный ОСАГО больше не нужно возить с собой его распечатку:

Машину с каким объёмом двигателя выбрать? / Советы Автолюбителю / АвтоЭвакуатор

Объём отвечает за такие параметры двигателя, как мощность, долговечность и сила тяги (крутящий момент). Чем больше объём мотора, тем выше предельная мощность, а следовательно, и максимальная скорость, которую развивает авто, и сила тяги двигателя.

Читайте также: Что делать, если двигатель начинает работать с перебоями

Двигатель какого объёма лучше?

Больше объём двигателя — гарантия долгой службы автомобиля: при большем литраже двигатель будет работать вполсилы, поэтому меньше подвергаться износу. С малолитражными авто история противоположная. Поэтому, если выбираете между двумя экземплярами той же модели и загвоздка в объёме мотора, лучше взять более объёмный.

Существенный недостаток больших моторов: чем выше их объём, тем больше затраты на топливо. И это делает их невыгодными. Если вы планируете «наматывать» за год на машине не более 10 тыс. км, то можете выбирать авто с большим объёмом двигателя. Если же планируемый годовой пробег превышает 30 тыс. км, то расходы на горючее выльются вам в копеечку, поэтому лучше остановиться на «малолитражке». В общем, учтите такую особенность, выбирая машину себе по карману.

Автоматическая коробка передач съедает большую часть мощности двигателя, и если вы отдаёте предпочтение системе «автомат», выбирайте автомобиль с большим литражом. Малолитражку же лучше брать с ручной коробкой передач.

Существенный минус малолитражных авто проявляется в холодное время года: в морозное утро машину нужно долго прогревать (около 10 минут). Зато мотор объёмом 2–3 л разогревается в минусовую температуру до 60 градусов за считанные минуты. Кстати, дизели зимой прогреваются гораздо дольше, что является одним из значительных недостатков дизельного двигателя.

Подытожим: главный минус двигателя с большим объёмом — большие затраты. Такие моторы массивные, поглощают больше бензина, в них нужно заливать больше масла, то есть такой мотор — удовольствие не из дешёвых.

Читайте также: Как обновить двигатель без его разборки

Подробнее о подборе авто по параметрам двигателя

По объёму различают следующие виды двигателей:

1. Двигатели объемом 0,8 – 1 л. Характеризуются низким потреблением горючего — не более 5 л на 100 км. Обратная сторона медали — малая мощность, слабая тяга и невозможность перевозить большие грузы. Машины с моторами до литра называются малолитражками. Такими моторами оснащаются компактные машинки класса А (пример — Daewoo Matiz).
2. Двигатели объёмом 1,2 – 1,8 л. Всё ещё слабоваты, но всё же больше приспособлены для реальной жизни. Для комфортной езды по городу их вполне достаточно. «Съедает» 6-100 л бензина на сотню километров пробега. С таким мотором можно разогнать лошадей под капотом до 100 к/c, а расход топлива останется приемлемым — на уровне 10 л на 100 км. Такие движки ставят на автомобили В-класса.
3. Моторы 1,8 – 2,5 л. Расход топлива на 100 км — 10–15 л. Ими оснащают авто, которые гарантируют одинаково комфортную езду и в городе, и на трассе. Предназначены для машин класса D. Выдают приличный крутящий момент и выжимают на максимуме 120–220 лошадиных сил. Езда на таком автомобиле «под горку» не причиняет никакого труда.
4. Двигатели 3 – 4,5 л — от вождения такой машины получаешь только удовольствие. Такие мощные моторы устанавливают на внедорожниках и кроссоверах. Это норма для автомобилей классов Е (бизнес) и F (представительные). Правда, такой табун железных коней под капотом на каждую сотню километров пробега «выпивает» 15–20 литров топлива.
5. Двигатели, объём которых превышает 5 л, ставят на дорогие автомобили, которые выдают наибольшую мощность, но требуют больших затрат. Зато такой двигатель даёт водителю на дороге бесчисленные преимущества, поэтому люди при деньгах и статусе всегда выбирать авто с таким мотором, несмотря на высокую стоимость его содержания.

Читайте также: Какой двигатель предпочтительней — бензиновый или дизельный

Если статья была вам полезна, поделитесь ею в соц. сетях!

Похожие статьи

 

Мощность и крутящий момент — что это?

ЧТО ТАКОЕ ЛОШАДИНАЯ СИЛА?

— У тебя сколько сил? — такой вопрос слышал любой, кто хоть немного касался мира автомобилей. Никому даже пояснять не надо, какие силы на самом деле имеются в виду — лошадиные. Именно в них мы привыкли оценивать мощность мотора, одну из важнейших потребительских характеристик машины.

Уже и гужевого транспорта практически не осталось даже в деревнях, а эта единица измерения живёт и здравствует больше ста лет. А ведь лошадиная сила — величина, по сути, нелегальная. Она не входит в международную систему единиц (полагаю, многие со школы помнят, что называется она СИ) и потому не имеет официального статуса. Более того, Международная организация законодательной метрологии требует как можно скорее изъять лошадиную силу из обращения, а директива ЕС 80/181/EEC от 1 января 2010 прямо обязует автопроизводителей использовать традиционные «л.с.» только как вспомогательную величину для обозначения мощности.

Но не зря считается, что привычка — вторая натура. Ведь говорим же мы в обиходе «ксерокс» вместо копир и обзываем клейкую ленту «скотчем». Вот и непризнанные «л.с.» сейчас используют не только обыватели, но и едва ли не все автомобильные компании. Какое им дело до рекомендательных директив? Раз покупателю удобнее — пусть так и будет. Да что там производители — даже государство на поводу идёт. Если кто забыл, в России транспортный налог и тариф ОСАГО именно от лошадиных сил высчитываются, как и стоимость эвакуации неправильно припаркованного транспорта в Москве.

Лошадиная сила родилась в эпоху промышленной революции, когда потребовалось оценить, насколько эффективно механизмы заменяют животную тягу. По наследству от стационарных двигателей эта условная единица измерения мощности со временем перешла и на автомобили

И никто бы к этому не придирался, если не одно весомое «но». Задуманная, чтобы упростить нам жизнь, лошадиная сила на самом деле вносит путаницу. Ведь появилась она в эпоху промышленной революции как совершенно условная величина, которая не то что к автомобильному мотору, даже к лошади имеет достаточно опосредованное отношение. Смысл этой единицы в следующем — 1 л.с. достаточно, чтобы поднять груз массой 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. Фактически, это сильно усреднённый показатель производительности одной кобылы. И не более того.

Иными словами, новая единица измерения очень пригодилась промышленникам, добывавшим, к примеру, уголь из шахт, и производителям соответствующего оборудования. С её помощью было проще оценить преимущество механизмов над животной силой. А поскольку приводились станки уже паровыми, а позднее и керосиновыми двигателями, то «л.с.» перешли по наследству и к самобеглым экипажам.

Джеймс Уатт — шотландский инженер, изобретатель, учёный, живший в XVIII — начале XIX века. Именно он ввёл в обращение как «нелегальную» сейчас лошадиную силу, так и официальную единицу измерения мощности, которую назвали его именем

По иронии судьбы изобрёл лошадиную силу человек, именем которого названа официальная единица измерения мощности — Джеймс Уатт. А поскольку ватт (а точнее, применительно к могучим машинам, киловатт — кВт) к началу XIX века тоже активно входил в оборот, пришлось две величины как-то приводить друг к другу. Вот здесь-то и возникли ключевые разногласия. Например, в России и большинстве других европейских стран приняли так называемую метрическую лошадиную силу, которая равна 735,49875 Вт или, что сейчас нам более привычно, 1 кВт = 1,36 л.с. Такие «л.с.» чаще всего обозначают PS (от немецкого Pferdestärke), но есть и другие варианты — cv, hk, pk, ks, ch… При этом в Великобритании и ряде её бывших колоний решили пойти своим путём, организовав «имперскую» систему измерений с её фунтами, футами и прочими прелестями, в которой механическая (или, по-другому, индикаторная) лошадиная сила составляла уже 745,69987158227022 Вт. А дальше — пошло-поехало. К примеру, в США придумали даже электрическую (746 Вт) и котловую (9809,5 Вт) лошадиные силы.

Вот и получается, что один и тот же автомобиль с одним и тем же двигателем в разных странах на бумаге может иметь разную мощность. Возьмём, например, популярный у нас кроссовер Kia Sportage — в России или Германии по паспорту его двухлитровый турбодизель в двух вариантах развивает 136 или 184 л. с., а в Англии — 134 и 181 «лошадку». Хотя на самом деле отдача мотора в международных единицах составляет ровно 100 и 135 кВт — причём в любой точке земного шара. Но, согласитесь, звучит непривычно. Да и цифры уже не такие впечатляющие. Поэтому автопроизводители и не спешат переходить на официальную единицу измерения, объясняя это маркетингом и традициями. Это как же? У конкурентов будет 136 сил, а у нас всего 100 каких-то кВт? Нет, так не пойдёт…

КАК ИЗМЕРЯЮТ МОЩНОСТЬ?

Впрочем, «мощностные» хитрости игрой с единицами измерения не ограничиваются. До последнего времени её не только обозначали, но даже измеряли по-разному. В частности, в Америке долгое время (до начала 1970-х годов) автопроизводители практиковали стендовые испытания двигателей, раздетых догола — без навески вроде генератора, компрессора кондиционера, насоса системы охлаждения и с прямоточной трубой вместо многочисленных глушителей. Само собой, сбросивший оковы мотор легко выдавал процентов на 10-20 больше «л. с.», так необходимых менеджерам по продажам. Ведь в тонкости методики испытаний мало кто из покупателей вдавался.

Другая крайность (но гораздо более приближенная к реальности) — снятие показателей прямо с колёс автомобиля, на беговых барабанах. Так поступают гоночные команды, тюнинговые мастерские и прочие коллективы, которым важно знать отдачу мотора с учётом всех возможных потерь, и трансмиссионных в том числе.

Мощность также зависит от того, как её измерять. Одно дело крутить на стенде «голый» мотор без навесного оборудования и совсем другое — снимать показания с колёс, на беговых барабанах, с учётом трансмиссионных потерь. Современные методики предлагают компромиссный вариант — стендовые испытания двигателя с необходимой для его автономной работы навеской

Но в итоге за образец в различных методиках вроде европейских ECE, DIN или американских SAE приняли компромиссный вариант. Когда двигатель устанавливают на стенде, но со всей необходимой для бесперебойного функционирования навеской, включая стандартный выпускной тракт. Снять можно только оборудование, относящееся к другим системам машины (к примеру, компрессор пневмоподвески или насос гидроусилителя руля). То есть тестируют мотор ровно в том виде, в котором он фактически стоит под капотом автомобиля. Это позволяет исключить из финального результата «качество» трансмиссии и определить мощность на коленвале с учётом потерь на привод основных навесных агрегатов. Так, если говорить о Европе, то эту процедуру регламентирует директива 80/1269/EEC, впервые принятая ещё в 1980 году и с тех пор регулярно обновляемая.

ЧТО ТАКОЕ КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ?

Но если мощность, как говорят в Америке, помогает автомобили продавать, то двигает их вперёд крутящий момент. Измеряют его в ньютон-метрах (Н∙м), однако у большинства водителей до сих пор нет чёткого представления об этой характеристике мотора. В лучшем случае обыватели знают одно — чем выше крутящий момент, тем лучше. Почти как с мощностью, не правда ли? Вот только чем тогда «Н∙м» отличаются от «л. с.».?

На самом деле, это связанные величины. Более того, мощность — производная от крутящего момента и оборотов мотора. И рассматривать их по отдельности просто нельзя. Знайте — чтобы получить мощность в ваттах необходимо крутящий момент в ньютон-метрах умножить на текущее число оборотов коленвала и коэффициент 0,1047. Хотите привычные лошадиные силы? Нет проблем! Делите результат на 1000 (таким образом получатся киловатты) и умножайте на коэффициент 1,36.

Чтобы обеспечить дизелю (на фото слева) высокую степень сжатия, инженеры вынуждены делать его длинноходным (это когда ход поршня превышает диаметр цилиндра). Поэтому у таких моторов крутящий момент конструктивно получается большим, но предельное число оборотов приходится ограничивать ради повышения ресурса. Разработчикам бензиновых агрегатов, наоборот, проще получить высокую мощность — детали здесь не такие массивные, степень сжатия меньше, так что двигатель можно сделать короткоходным и высокооборотным. Впрочем, в последнее время различие между дизелями и бензиновыми агрегатами постепенно стирается — они становятся всё более похожими как по конструкции, так и по характеристикам

Выражаясь техническим языком, мощность показывает, сколько работы способен выполнить мотор за единицу времени. А вот крутящий момент характеризует потенциал двигателя к совершению этой самой работы. Показывает сопротивление, которое он может преодолеть. Например, если машина упрётся колёсами в высокий бордюр и не сможет тронуться с места, мощность будет нулевой, так как никакой работы мотор не совершает — движения нет, но крутящий момент при этом развивается. Ведь за то мгновение, пока движок не заглохнет от натуги, в цилиндрах сгорает рабочая смесь, газы давят на поршни, а шатуны стараются привести во вращение коленвал. Иными словами, момент без мощности существовать может, а мощность без момента — нет. То есть именно «Н∙м» являются основной «продукцией» двигателя, которую он производит, превращая тепловую энергию в механическую.

Если проводить аналогии с человеком, «Н∙м» отражают его силу, а «л.с.» — выносливость. Именно поэтому тихоходные дизельные двигатели в силу своих конструктивных особенностей у нас, как правило, тяжелоатлеты — при прочих равных условиях они могут тащить на себе больше и легче преодолевают сопротивление на колёсах, пусть и не так проворно. А вот быстроходные бензиновые моторы скорее относятся к бегунам — нагрузку держат хуже, зато перемещаются быстрее. В общем, действует простое правило рычага — выигрываем в силе, проигрываем в расстоянии или скорости. И наоборот.

Так называемая внешняя скоростная характеристика двигателя отражает зависимость мощности и крутящего момента от оборотов коленвала при полностью открытом дросселе. По идее, чем раньше наступает пик тяги и позже — мощности, тем проще мотору адаптироваться к нагрузкам, его рабочий диапазон увеличивается, что позволяет водителю или электронике реже переключать передачи и почём зря не жечь топливо. На этих графиках видно, что бензиновый двухлитровый турбомотор (справа) выигрывает по этому показателю у турбодизеля аналогичного объёма, но уступает ему в абсолютной величине крутящего момента

Как это выражается на практике? В первую очередь, надо понять, что именно кривые крутящего момента и мощности (вместе, а не по отдельности!) на так называемой внешней скоростной характеристике двигателя будут раскрывать его истинные возможности. Чем раньше достигается пик тяги и позже пик мощности, тем лучше мотор приспособлен к своим задачам. Возьмём простой пример — автомобиль движется по ровной дороге и вдруг начинается подъём. Сопротивление на колёсах возрастает, так что при неизменной подаче топлива обороты станут падать. Но если характеристика двигателя грамотная, крутящий момент при этом наоборот начнёт расти. То есть мотор сам приспособится к увеличению нагрузки и не потребует от водителя или электроники перейти на передачу пониже. Перевал пройден, начинается спуск. Машина пошла на разгон — высокая тяга здесь уже не так важна, критичным становится другой фактор — мотор должен успевать её вырабатывать. То есть на первый план выходит мощность. Которую можно регулировать не только передаточными числами в трансмиссии, а повышением оборотов двигателя.

Здесь уместно вспомнить гоночные автомобильные или мотоциклетные моторы. В силу относительно небольших рабочих объёмов, они не могут развить рекордный крутящий момент, зато способность раскручиваться до 15 тысяч об/мин и выше позволяет им выдавать фантастическую мощность. К примеру, если условный двигатель при 4000 об/мин обеспечивает 250 Н∙м и, соответственно, примерно 143 л.с., то при 18000 об/мин он мог бы выдать уже 640,76 л.с. Впечатляет, не правда ли? Другое дело, что «гражданскими» технологиями это не всегда получается добиться.

И, кстати, в этом плане близкую к идеальной характеристику имеют электродвигатели. Они развивают максимальные «ньютон-метры» прямо со старта, а потом кривая крутящего момента плавно падает с ростом оборотов. График мощности при этом прогрессивно возрастает.

Современные моторы «Формулы 1» имеют скромный объём 1,6 л и относительно невысокий крутящий момент. Но за счёт турбонаддува, а главное — способности раскручиваться до 15000 об/мин, выдают порядка 600 л.с. Кроме того, инженеры грамотно интегрировали в силовой агрегат электродвигатель, который в определённых режимах может добавлять ещё 160 «лошадок». Так что гибридные технологии могут работать не только на экономичность

Думаю, вы уже поняли — в характеристиках автомобиля важны не только максимальные значения мощности и крутящего момента, но и их зависимость от оборотов. Вот почему журналисты так любят повторять слово «полка» — когда, допустим, мотор выдаёт пик тяги не в одной точке, а в диапазоне от 1500 до 4500 об/мин. Ведь если есть запас крутящего момента, мощности тоже, скорее всего, будет хватать.

Но всё же лучший показатель «качества» (назовём его так) отдачи автомобильного двигателя — его эластичность, то есть способность набирать обороты под нагрузкой. Она выражается, например, в разгоне от 60 до 100 км/ч на четвёртой передаче или с 80 до 120 км/ч на пятой — это стандартные тесты в автомобильной индустрии. И может случиться так, что какой-нибудь современный турбомотор с высокой тягой на малых оборотах и широченной полкой момента даёт ощущение отличной динамики в городе, но на трассе при обгоне окажется хуже древнего атмосферника с более выгодной характеристикой не только момента, но и мощности…

Так что пусть в последнее время разница между дизельными и бензиновыми агрегатами становится всё более расплывчатой, пусть развиваются альтернативные моторы, но извечный союз мощности, крутящего момента и оборотов двигателя останется актуальным. Всегда.

Мощность двигателя по типу

      Владелец кран манипулятора, установленного на шасси грузового автомобиля, произведенного в Японии, порой не знает – правильно ли указана мощность и объем двигателя в ПТС транспортного средства. Эти ошибки случаются из-за перерегистрации двигателя при его замене. Иногда человек, выполняющий такие действия, специально занижает эти цифры, дабы уменьшить сумму транспортного налога, выплачиваемую в бюджет страны. Думаю, что таблицы характеризующие типы двигателей по мощности и объему, устанавливаемые на манипуляторы, грузовики и спецтехнику в Японии, которые указаны в этой статье, внесут ясность.

 

 

 

 

 

Таблица 1. Характеристики двигателей M I T S U B I S H I

грузовых  автомобилей производства Японии.

Модель	Мощность (л.с.)	Объем, (см3)	Кол-во Цилиндров
4DR7	88	2835	4
4D32	110	3567	4
4D33	120 (130 с 92г. )	4214	4
4D34	145 (155 с 94г., 165 с 95г.)	3907	4
4D35	140	4561	4
4M40	94	2835	4
6D31	140	4948	6
6D14	160	6557	6
6D14T	200	6557	6
6D15	230 (245 c 92г. )	6919	6
6D16	185 (190 c 92г.)	7545	6
6D16	255 c 95г.	7545	6
6D17	210 (220 с 95 г.)	8201	6
4D34	165 с 96 г.	3907	4
6D40		12023	6
8M20		20089	V8
10DC11		22000	V10
8DC9	310(320)	16031	V8
8DC9-T	350	16031	V8
8DC9-T	350(380)	16031	V8
8DC9-TIC	430	16031	V8
8DC10	335	17752	V8
6D24		11945	6
6D22	215(225)	11149	6
6D22-T	270	11149	6
6D22-T	270(285)	11149	6
6D22-TIC	300(330)	11149	6
8DC11	355(330)	17737	V8
10M20		25112	V10
10M21		26507	V10

 

Таблица 2. Характеристики двигателей N I S S A N

грузовых  автомобилей производства Японии.

Модель	Мощность (л.с.)	Объем, (см3)	Кол-во Цилиндров
NA16	76	1627, бензин	4
NA20	91	1998, бензин
TD23	76	2289	4
TD25	82	2494	4
TD27	85	2663	4
BD30	100	2953	4
FD35	130	3465	4
FD42	125	4214	4
FD46	135	4617	4
FD46T	170	4617	4
FD46TA	185	4617	4
4JB1	88	2771	4
4BE1	120	3636	4
4BD1-T	140	3856	4
4HF1	135	4330	4
4JG2	97	3052	4
4HG1	140	4570	4
6BG1-TC1 (TC2)	210(230)	6494	6
6HE1	195-260	7127	6
6Hh2	210	8226	6
6SD1		9000	6
6WA1		12000	6
8PD1		13000	8
FE6	165-185/205	6925	6
FE6E	195	6925	6
FE6T	215	6925	6
FE6TA	235	6925	6
MD92		9203	6
RF6		12603	6
RE8	315	15115	V8
RF8	340	16991	V8
RG8		17990	V8
RE10	370	18894	V10
RF10		21000	V10
RD10	350	17802	V10

 

Таблица 3. Характеристики двигателей H I N O

грузовых  автомобилей производства Японии.

Модель	Индекс в маркировке модели	Мощность (л.с.)	Объем, (см3)	Кол-во Цилиндров
WO4C-T	1W	140	3839	4
WO4D	2W	120	4009	4
WO6E	3W	165	6014	6
J08C-TG	1J	184 кВт	7961	6
J08C-F	2J	150 кВт	7961	6
J08C-F	3J	137 кВт	7961	6
J05C	4J	92 кВт	5307	4
HO6C-TI	1H	240	6485	6
HO7C-T	2H	215	6728	6
HO7D	3H	195	7412	6
K13C	1K	355 (K-III), 385 (K-IV)	12882	6
K13D	2K	270	13267	6
P09C	1P	295	8821	6
P11C	2P	300 (K-III), 325 (K-IV)	10520	6
F17D	1F	310, 520 (FT-II)	16745	8
F17E	2F	340	16745	8
F20C	3F	380	19688	10
F21C	4F	390	20781	10
V22D	1V	410	21548	V10
V25C	2V	450 (V-I), 480 (V-II)	25000	V10
V26C	3V		25977	V10

 

Таблица 4. Характеристики двигателей I S U Z U

грузовых  автомобилей производства Японии.

Модель	Индекс в маркировке модели	Мощность (л.с.)	Объем, (см3)	Кол-во Цилиндров
4JB1	55	88	2771	4
4BE1	58	120	3636	4
4BD1-T	59	140	3856	4
4HF1	66	135	4334	4
4JG2	69	94	3059	4
4HG1	71	140	4570	4
6BG1-TC1 (TC2)	12	210(230)	6494	6
6HE1	32	195-260	7127	6
6Hh2	33	210	8226	6
6SD1	23		9839	6
6WA1	50		12068	6
8PD1	70		13000	8
10PD1	71		17000	10
8PE1	80		15201	V8
10PE1	81		19001	V10
12PE1	82		22801	V12
8TD1			24312	V8
10TD1		600	30390	V10

 

Таблица 5. Характеристики двигателей M A Z D A

грузовых  автомобилей производства Японии.

Модель	Мощность (л.с.)	Объем, (см3)	Кол-во Цилиндров
Bongo
D5	67	1490	4, бензин
F8	76	1789	4, бензин
FE	94	1998	4, бензин
RF	58	1998	4
R2	61	2184	4
WL	88	2499	4
Titan
XA	73	2522	4
HA	90	2977	4
VS	97	2956	4
SL	105	3455	4
SL Turbo	135	3455	4
TF	120	4021	4
TM	130	4553	4
4HF1	135	4334	4
4HG1	140	4570	4

 

Таблица 6. Характеристики двигателей T O Y O T A

грузовых  автомобилей производства Японии.

Модель	Мощность (л.с.)	Объем, (см3)	Кол-во Цилиндров
LiteAce и TownAce
5K	70	1486	4, бензин
2Y	79	1812	4, бензин
2C	73	1974	4
3C-E	79	2184	4
7K-E	82	1781	4, бензин
HiAce
2L	85	2446	4
3L	91	2779	4
ToyoAce, Dyna
3L	91	2779	4
3Y	88	1998	4, бензин
1RZ-E	105	1998	4, бензин
14B	115	3660	4
15B	125	4104	4
1W	120	4009	4
3RZ-FP	125	2693	4, бензин
B	85	2977	4
S05C	130	4613	4

 

Cамый мощный автомобиль в мире.

Самый мощный двигатель.

01   2017 Arash AF10 Hybrid    2108 л. с.   323 км/ч.    2.9 сек.         6162 см³   1360 кг   Эта тачка- самая худшая в мире. Двигатель с 2000+ сил, так они вдруг подумали: а зачем так много скоростей, оставим так; и оставили. Даже в игре она быстрее оригинала: 520 км/час, и это без нитро	02   2020 Aspark Owl    2012 л. с.   400 км/ч.    1.9 сек.        Электромотор   1900 кг   Дизайн и впрямь не вписывается в стандарты современных суперкаров, только поэтому он и выделяется, еще с таким то заявлеными характеристиками — необычно. И лежачее положение сидений, это добавит больше экстрима, не в самом хорошем смысле слова
03   2021 Lotus Evija (Type 130)    2000 л. с.   320 км/ч.    3 сек.        Электромотор   1680 кг   Интерьер, конечно, высший пилотаж. Будто какой-то звездолет. И дизайн самобытный. Очень надеюсь, что проект удастся. А не так, как с теми пятью концептами на рубеже десятилетий. Жаль, что не пошло. Хотя, их дизайн актуален и сейчас.	04   2020 Rimac C_Two    1914 л. с.   412 км/ч.    1.97 сек.        Электромотор   1950 кг   Редуктор- это и есть коробка передач. Т.е, видимо на каждом электромоторе установлена одноступенчатая коробка передач. Но, в 17 тысяч Нм что- то слабо верится. Может, как вариант, что это суммарный момент с 4-х электромоторов.
05   2022 Rimac Nevera    1914 л. с.   415 км/ч.    1.86 сек.        Электромотор   1850 кг   Выглядит как C_Two со слегка измененным дизайном и крутым салоном. Наверное, это и есть серийный C_Two, потому что характеристики очень похожие. Вообще не понимаю, что это авто из себя представляет.	06   2021 Automobili Pininfarina Battista    1900 л. с.   350 км/ч.    1.9 сек.        Электромотор   2000 кг   Внешне это смесь McLaren 720s и Porsche Carrera GT. Судя по показателям мощности и всем хар-кам в общем, авто возлагает большие надежда, вдруг, она будет и вправду узнаваемоу или т.п.. Но, но 2020, нам ещё как минимум год, так что ждём.
07   2020 Bugatti Bolide Prototype    1850 л. с.   500 км/ч.    2.17 сек.         7993 см³   1240 кг   Потому пока никакие громкие рекордные заезды не проводятся. Пока только тестовые заезды. Более того, ходят слухи, что собираются построить минимум два экземпляра, для клиентов из США и Европы. Хези Шэкед и Сэм Ли названы наиболее вероятными кандидатами.	08   2018 Hennessey Venom F5    1842 л. с.   450 км/ч.    2.3 сек.         6570 см³   1338 кг   (к комменту 2)Den White, сюда лучше зонтик повесить, чем максималку исправлять. Ведь машину-то ещё не выпустили, не говоря о том, что 483 км в час — заявленная скорость, а не фактическая
09   2020 SSC Tuatara    1774 л. с.   455 км/ч.    2.5 сек.         5900 см³   1247 кг   Ну, с третьей попытки рекорд они же поставили. Просто 500 км/ч не превзошли. Даже не обошли Chiron SS 300, оекорд которого неофициальный, ибо только заезд в одну сторону. Однако, результат Koenigsegg они побили.	10   2020 Koenigsegg Gemera Prototype    1724 л. с.   400 км/ч.    1.9 сек.         1988 см³   1850 кг   Да, 1850 кг — снаряжённая масса. «Сухая» — 1715 кг. Диапазон 2000-7000 об/мин — это 600 Нм, которые развивает 3-цилиндровый моторчик. Максимальная мощность twin turbo-моторчика — аж 440 kW (600 hp) at 7500 rpm.
11   2016 Bugatti Vision Gran Turismo Concept    1672 л. с.   400 км/ч.    2.1 сек.         7993 см³   1695 кг   Автобитва мощнейших концептов — гиперкаров! Три прототипа-электромобиля против невероятного Bugatti Vision Gran Turismo. Используйте возможности подбора новых соперников, для составления виртуальных гонок на 402 метра и технического сравнения на нашем сайте — Рейтинг суперкаров А777.	12   2014 Lamborghini Aventador LP1600-4 Mansory Carbonado GT    1600 л. с.   370 км/ч.    2.1 сек.         6498 см³   1555 кг   Крутая тачка, разгон у неё гениальный + отличный двигатель с нереальной мощностью. Скорость не лучшая, но достаточно большая, относительно преобладающих характеристик автомобиля.

40 CFR § 1042.140 — Максимальная мощность двигателя, рабочий объем, удельная мощность и максимальная рабочая частота вращения двигателя. | CFR | Закон США

В этом разделе описывается, как определить максимальную мощность двигателя, рабочий объем и удельную мощность двигателя для целей этой части. Обратите внимание, что максимальная мощность двигателя может отличаться от определения «максимальной испытательной мощности» в § 1042.901. В этом разделе также указывается, как определить максимальную частоту вращения двигателя при эксплуатации для двигателей категории 3.

(a) Максимальная мощность двигателя для данной конфигурации двигателя — это точка максимальной мощности торможения на кривой номинальной мощности для данной конфигурации двигателя, как определено в этом разделе.Округлите значение мощности до ближайшего целого киловатта.

(b) Кривая номинальной мощности конфигурации двигателя представляет собой соотношение между максимально доступной мощностью торможения двигателем и частотой вращения двигателя для двигателя с использованием процедур сопоставления 40 CFR, часть 1065, на основе конструкции производителя и производственных спецификаций для двигателя. Эта информация также может быть выражена кривой крутящего момента, которая связывает максимально доступный крутящий момент двигателя с частотой вращения двигателя.

(c) Рабочий объем каждого цилиндра в конфигурации двигателя представляет собой предполагаемый рабочий объем каждого цилиндра.Рабочий объем двигателя представляет собой произведение площади внутреннего поперечного сечения цилиндров, длины хода и количества цилиндров. Рассчитайте предполагаемый рабочий объем двигателя на основе проектных спецификаций цилиндров, используя достаточно значащих цифр, чтобы можно было определить рабочий объем с точностью до 0,02 литра. Определите окончательное значение путем усечения цифр, чтобы установить рабочий объем на цилиндр с точностью до 0,1 литра. Например, для двигателя с круглыми цилиндрами, имеющими внутренний диаметр 13.0 см и длину хода 15,5 см, округленное смещение будет: (13,0/2) 2 × (π) × (15,5) ÷ 1000 = 2,0 литра.

(d) Кривая номинальной мощности и предполагаемый рабочий объем должны находиться в пределах диапазона фактических кривых мощности и рабочего объема серийных двигателей с учетом нормальной изменчивости производительности. Если после начала производства будет установлено, что либо ваша кривая номинальной мощности, либо предполагаемый рабочий объем не соответствуют серийным двигателям, мы можем потребовать от вас внести поправки в вашу заявку на сертификацию в соответствии с § 1042.225.

(e) В этой части ссылки на конкретное значение мощности двигателя основаны на максимальной мощности двигателя. Например, группу двигателей с максимальной мощностью менее 600 кВт можно отнести к двигателям мощностью менее 600 кВт.

(f) Рассчитайте удельную мощность семейства двигателей в кВт/л, разделив неокругленную максимальную мощность двигателя на неокругленный объем двигателя на цилиндр, а затем разделив на количество цилиндров. Округлите полученное значение до ближайшего целого числа.

(g) Рассчитайте максимальную испытательную скорость для кривой номинальной мощности, как указано в 40 CFR 1065.610. Это максимальная рабочая частота вращения двигателя, используемая для расчета стандарта NOX в § 1042. 104 для двигателей категории 3. В качестве альтернативы вы можете использовать более низкое значение, если скорость двигателя будет ограничена при фактическом использовании до этого более низкого значения.

Объяснение мощности двигателя

— Вы знаете свою мощность от своей мощности?

Когда производители рекламируют свои автомобили, нас бомбардируют самыми разными числами, от лошадиных сил до кубических сантиметров, но что нам говорят эти числа? Всегда ли больше лучше? А что такое крутящий момент?

Что такое мощность (л.с.)

Чтобы разгадать тайну измерения мощности двигателя, мы отправимся в 18-е ^-е -е столетие, Шотландию, к изобретателю Джеймсу Уатту.Он пытался сравнить мощность лошадей с мощностью паровых машин, которые постепенно заменяли их, как руководство к работе, которую мог выполнять паровой двигатель. Вот где родилась лошадиных сил (л.с.)! После многих экспериментов Джеймс Уатт подсчитал, что 1 лошадиная сила эквивалентна 1 лошади, поднимающей 33 000 фунтов на высоту 1 фут за 1 минуту на поверхности Земли. В автомобиле л.с. описывает общую мощность, которую может производить двигатель. Таким образом, чем выше л.с., тем больше мощность у автомобиля и, следовательно, выше максимальная скорость.

Что такое тормозная мощность (л.с.)

Однако Тормозная мощность (л.с.) часто используется как более реалистичное измерение мощности. Это связано с тем, что bhp учитывает мощность, оставшуюся после работы других частей автомобиля, таких как коробка передач, генератор переменного тока и водяной насос, а также любую потерю мощности из-за трения.

Что такое Pferdstarke (PS)

Другим распространенным показателем двигателя является PS . Это означает немецкое слово Pferdstarke , которое в переводе означает силу лошади.Это была попытка сделать показатель hp. В этом измерении 1 л. с. эквивалентен 98,6% от 1 л.с., поэтому они очень близки по смыслу и могут быть интерпретированы как одно и то же, если все, что нужно, это приблизительное руководство по мощности двигателя.

Износ шин — все, что вам нужно знать!

Что такое киловатты (кВт)

Несмотря на то, что л.с. является наиболее широко признанной мерой мощности двигателя, в 1992 году Европейский союз выбрал киловатт (кВт) в качестве официальной меры.Тем не менее, это, как правило, меньше, поэтому многие производители придерживаются использования мощности в лошадиных силах. Например, мощность двигателя Aston Martin DB9 может быть выражена как 540 л.с. или 403 кВт… цифра в л.с. звучит гораздо более впечатляюще, но обе они представляют одинаковую мощность.

Таким образом, для л.с., л.с., л.с. или кВт чем больше число, тем больше мощность и, следовательно, выше максимальная скорость.

Что такое крутящий момент?

Еще одна сила, которая часто указывается рядом с мощностью в лошадиных силах или любым другим измерением, — это крутящий момент. Крутящий момент измеряется либо в фунтах-футах (lb-f)t, либо в метрических ньютон-метрах (Нм). Он измеряет величину силы, которая требуется для скручивания объекта. С точки зрения транспортных средств, это количество крутящего усилия, доступного на коленчатом валу. Чем больше у вас крутящий момент, тем больше тяговое усилие у двигателя, это сила, которую вы чувствуете при ускорении. Измерение крутящего момента дает представление о том, насколько быстро двигатель сможет перемещать вес автомобиля. Чем больше крутящий момент, тем больше будет ускорение.Это обеспечит быстрое ускорение с места, большую мощность при обгоне и возможность буксировать или перевозить тяжелые предметы, поэтому, если это то, что вам снова нужно от транспортного средства, чем больше число, тем лучше!

Водительское удостоверение с фотографией — все, что вам нужно знать!

Объем двигателя выражается как литра (л) или кубических сантиметра (куб. см). Например, объем двигателя 2211 куб.см часто округляется до 1000 и выражается как 2.2 литра. Чтобы использовать топливо, двигателю требуется в 15 раз больше воздуха, чем топлива в наличии. Измерения кубических дюймов связаны с тем, сколько воздуха может всосать двигатель. Чем больше объем двигателя, тем больше количество всасываемого воздуха и, следовательно, тем больше топлива может быть сожжено. Чем больше топлива сожжено, тем больше энергии может быть выработано. Это заставит вас поверить, что опять же, чем больше число, тем мощнее двигатель, но современные технологии означают, что это не всегда так. Например, в линейке двигателей Ford EcoBoost используется метод прямого впрыска топлива и добавлены турбонагнетатели.В результате получается 1,0-литровый двигатель, который может развивать такую ​​же мощность, как и обычный 1,6-литровый двигатель, сохраняя при этом свою топливную экономичность. Итак, в этом случае хорошие вещи приходят в маленьких упаковках!

Таким образом, если вы буксируете прицеп, было бы разумно искать показатель с высоким крутящим моментом, если вы хотите сэкономить топливо в городе, лучше всего подойдет меньший объем двигателя, и если вы просто хотите двигаться как можно быстрее (очевидно, не на дороги общего пользования!) ищите большую цифру лс!

Оставьте комментарий на Facebook, чтобы получить шанс выиграть 20 фунтов стерлингов ваучеров High Street . Каждый месяц мы выбираем наш любимый комментарий из предыдущего месяца — участвуйте, чтобы получить шанс выиграть…

Пользователи должны войти в Facebook, чтобы просматривать и добавлять комментарии. Комментарии не отражают точку зрения Rivervale, если не указано иное.

кубических дюймов, ускорение или об/мин?

Происхождение лошадиных сил просто на первый взгляд, но сложно в деталях. Основы говорят нам, что атмосферное давление нагнетает воздух и топливо в цилиндр, поршень механически сжимает эту смесь, искра воспламеняет ее, а созданное давление в цилиндре толкает поршень вниз.Затем отработавшие газы выталкиваются через выпускной клапан, и весь процесс начинается снова.

Коленчатый вал преобразует линейное движение поршней в мощность вращения, называемую крутящим моментом. Если мы измерим этот крутящий момент за заданный промежуток времени (измеряемый в оборотах в минуту или об/мин), мы получим мощность в лошадиных силах. Это объяснение вашего учителя естествознания в восьмом классе о производстве энергии двигателем, но, как вы можете догадаться, детали делают этот простой проезд достойным изучения на протяжении всей жизни.

Просмотреть все 12 фотографий

Рабочий объем
Итак, если подробности о лошадиных силах немного сложны, давайте начнем с простого и построим части вокруг того, что, как нам кажется, мы знаем. Старый хрип говорит вам, что «нет замены смещению», и это может быть правильным — в некоторых случаях. Во время движения мускул-каров 60-х и 70-х годов рабочий объем был простым решением для увеличения мощности. Ford Boss 302 в 70-м развивал мощность 290 л.с., а рабочий объем был ограничен 5,0 л по правилам SCCA.Но за ненамного большие деньги Ford предложил двигатель Boss 429 (7,0 л) мощностью 375 л.с. Победителя в лошадиных силах здесь легко увидеть, и автомобильные маркетологи научили нас, что лошадиные силы и кубические дюймы всегда идут рука об руку. Тем не менее, если мы посмотрим на удельную мощность обоих двигателей, Boss 302 выдавал почти 1 л.с. на кубический дюйм (0,96 л.с./куб.см), в то время как Boss 429 вырабатывал только 0,87 л.с./куб.см. был не очень эффективен в этом.

Просмотреть все 12 фотографий

Степень сжатия
Одним из основных способов повышения мощности без увеличения размера двигателя является повышение его степени сжатия.Это потому, что если вы сильнее сожмете воздушно-топливную смесь, она даст больше мощности при прочих равных условиях. Но увеличение степени сжатия двигателя работает в нашу пользу только в том случае, если мы используем высокооктановое топливо, которое не будет страдать от детонации. Автопроизводители всегда знали об этом, поэтому в высокопроизводительных автомобилях, таких как Chevy Z/28 302ci V8 67 года, использовалась степень сжатия 11:1.

К сожалению, двигатели с высокой степенью сжатия потерпели неудачу, когда в 1976 году США начали удалять свинец (который использовался как дешевый усилитель октанового числа) из бензина. С тех пор октановое число бензина для насосов упало до 93 или 91, в зависимости от того, где вы живете. Топливо с октановым числом 91 с трудом поддерживает оптимизированную мощность в двигателях, приближающихся к степени сжатия 11:1.

Но, подождите, разве двигатель Corvette LT1 14 года выпуска с непосредственным впрыском топлива не имеет сжатие 11:1? А разве этот двигатель не 450 л.с.? Как это возможно? Одним из ключевых моментов является то, как конструкция камеры сгорания (форма камеры и поршня) неуклонно улучшалась в течение последних 50 лет. Это, наряду с непосредственным впрыском и управляемым компьютером зажиганием с датчиками детонации, позволяет нынешним разработчикам двигателей оптимизировать процесс сгорания, чтобы работа двигателя со степенью сжатия 11: 1 на топливе с октановым числом 91 была жизнеспособной.

Просмотреть все 12 фотографий

Улучшенное сгорание
Современным двигателям редко требуется более 30 градусов полного опережения зажигания для достижения максимальной мощности. Но не так давно типичному маленькому блоку Chevy требовалось 3840 градусов полного угла опережения зажигания, чтобы обеспечить максимальную мощность. Сокращение общего времени означает, что современные двигатели могут начать процесс сгорания позже, что означает, что процесс сгорания происходит быстрее и эффективнее. Меньший общий угол опережения зажигания также означает, что двигатель выполняет меньшую отрицательную работу, которая определяется как расход энергии для толкания поршня вверх против давления в цилиндре, создаваемого в результате более раннего начала процесса зажигания.Двигатель, требующий 40 градусов полного угла опережения зажигания, должен затрачивать больше отрицательной работы, чем двигатель, требующий всего 30 градусов.

Плотность воздуха
Прежде чем углубиться в сам двигатель, давайте не будем забывать о самом основном элементе, необходимом для сгорания: воздухе. То вещество, которым мы дышим каждый день, обладает многими интересными физическими свойствами. Во-первых, основная часть нашей атмосферы состоит не из кислорода, а из азота. Этот инертный газ составляет примерно 78 процентов нашего воздуха.Кислород составляет еще 21 процент, а остальную часть составляют аргон, двуокись углерода, водяной пар и другие следовые химические вещества. Но на самом деле нас больше всего интересует кислород, потому что именно он поддерживает горение.

Просмотреть все 12 фото

Есть три основных условия окружающей среды, которые влияют на количество воздуха, которое может всасывать двигатель: температура воздуха, давление воздуха и влажность. Все три фактора играют важную роль, но главным фактором в наших двигателях является температура. По мере увеличения температуры данного объема воздуха этот воздух становится менее плотным.Ваш учитель химии назвал это законом идеального газа, или PV = nRT, где P — давление, V — объем, n — количество газа (в молях), R — идеальная постоянная, а T — температура. Закон идеального газа говорит нам, что на каждый градус температуры воздуха в каждом кубическом футе воздуха остается меньше кислорода.

Племя хот-родов знает, что при снижении температуры на входе на каждые 10 градусов мощность увеличивается на 1 процент. Даже с безнаддувными двигателями температура под капотом 100 градусов (по сравнению с температурой окружающей среды 70 градусов) означает, что наш двигатель потребляет на 3 процента меньше энергии.Для уличного двигателя мощностью 500 л.с. установка блока впуска холодного воздуха означает добавление реальных 15 л.с.

Теперь давайте посмотрим на количество воды в воздухе. Инженеры называют эту влажность «давление пара». Некоторое количество воды — это хорошо, так как она имеет тенденцию сохранять воздух более холодным благодаря скрытой теплоте парообразования воды. По сути, это означает, что вода помогает охлаждать воздух, поглощая тепло. Когда вода переходит из жидкого состояния в газообразное, она охлаждает воздух вокруг себя. Драг-рейсеры скажут вам, что уровень влажности, который падает до однозначных цифр, обычно требует энергии. Но, как и в жизни, слишком много воды так же плохо, как и слишком мало. Уровни влажности, превышающие 60 процентов, снижают мощность, поскольку вода вытесняет воздух и способствует снижению пикового давления в цилиндре.

Таким образом, давление воздуха остается нашим третьим атмосферным фактором, влияющим на мощность двигателя. Это тоже довольно легко понять. Стандартное давление составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря. Это представляет собой вес столба воздуха, который простирается от поверхности океана до верхней части земной атмосферы, примерно на 70 миль вверх.Может показаться, что это не так, но воздух имеет массу, и именно эта масса накапливается, создавая это давление. Теперь, если мы начнем с океана и подъедем к Пайкс-Пик в Колорадо (14 114 футов), воздух там будет намного тоньше, потому что атмосферное давление (тот столб воздуха) намного короче. Типичное давление воздуха на вершине Пайкс-Пик составляет около 8,87 фунтов на квадратный дюйм. Вы можете начать понимать, почему вам понадобится нагнетатель, чтобы получить любую лошадиную силу где-нибудь рядом с Пайкс-Пик. Поэтому, хотя мы принимаем атмосферное давление как должное, ясно, что даже двигатель с наддувом может выиграть от высокого атмосферного давления.

Посмотреть все 12 фото

Поправочные коэффициенты
Не хотим пороть очевидное, но так как погода меняется ежечасно, это напрямую влияет на мощность. Много лет назад в наборе логарифмической линейки появился стандартный поправочный коэффициент температуры и давления (STP) (SAE называет его J607), который учитывает все три эти переменные. С тех пор стандарт SAE изменился для новых автомобилей, но первоначальный стандарт по-прежнему широко используется на вторичном рынке. Этот стандарт используется для «корректировки» наблюдаемых показаний лошадиных сил, чтобы воспроизвести день с температурой 60 градусов по Фаренгейту с 29.92 дюйма ртутного столба (Hg) и отсутствие влажности. Таким образом, мы можем использовать этот стандарт для обсуждения мощности и крутящего момента без учета атмосферных условий во время испытаний. Как правило, большинство испытаний автомобильных журналов Западного побережья проводятся недалеко от океана, поэтому поправочные коэффициенты обычно составляют от 5 до 6 процентов. Это означает, что если бы двигатель выдавал наблюдаемую мощность 527 л.с., скорректированное число составило бы 553 л.с. с использованием 5-процентного поправочного коэффициента. Теоретически, если бы этот двигатель действительно испытывался при нормальных температуре и давлении при нулевой влажности, он бы выдавал 553 л.с. и корректировка не требовалась бы.Также возможно наблюдать условия испытаний лучше, чем стандартные, когда поправочный коэффициент фактически снижает наблюдаемые значения мощности. Хороший воздух — это один из способов увеличить мощность, но как сделать хороший воздух? Самый простой способ — увеличить давление всасываемого воздуха.

Все 12 фотографий

First Mustang [’65]: 271 л. с. первый двигатель GM V8]: 135 л.с.

’53 Corvette [первый год]: 150 л.с. : 375 л.с.

Наддув
Мы оцениваем, насколько хорошо наш двигатель наполняет свои цилиндры воздухом и топливом, с помощью оценки, называемой объемной эффективностью (VE).Этот коэффициент VE получается путем деления количества воздуха, потребляемого двигателем, на его рабочий объем. С самого начала создания первых двигателей внутреннего сгорания строители поняли, что полагаться на атмосферное давление для подачи воздуха и топлива в цилиндры не очень эффективно. Как правило, современный уличный двигатель работает с объемным КПД от 85 до 90 процентов. 100-процентное число VE означает, что двигатель полностью заполнил цилиндры объемом воздуха, равным рабочему объему двигателя.Пиковая объемная эффективность всегда возникает при максимальном крутящем моменте, потому что именно здесь двигатель работает с максимальной эффективностью. Двигатели без наддува могут превысить 100% VE за счет настройки поршня и методов отраженных волн во впускной и выпускной системе, но это происходит только при пиковом крутящем моменте. Выше и ниже пикового крутящего момента двигатели без наддува по-прежнему неэффективны.

Посмотреть все 12 фотографий

В 1885 году Готлиб Даймлер знал, что если он сможет нагнетать в двигатель больше воздуха, то он будет производить больше мощности, и он получил немецкий патент на устройство, называемое нагнетателем.Идея была проста и элегантна: если бы он использовал насос с приводом от коленчатого вала для нагнетания воздуха в цилиндры, двигатель стал бы мощнее. Это отлично сработало — до определенного момента.

Насколько хорошо работает нагнетатель? Теоретически, если у нас есть двигатель мощностью 400 л.с. на уровне моря, мы используем атмосферное давление 14,7 фунтов на квадратный дюйм для подачи воздуха в двигатель. Теперь давайте добавим нагнетатель, обеспечивающий наддув 14,7 фунтов на квадратный дюйм. Теоретически это должно удвоить мощность до 800 л.с., потому что мы удвоили давление в цилиндрах.Хотя частично это правда, мы должны учитывать мощность, необходимую для включения этого нагнетателя. И это немалое число. Вот где эффективность возвращается в игру. Старомодному нагнетателю 6-71 типа Рутса может потребоваться более 60 л.с. для создания наддува в 14 фунтов на квадратный дюйм, в то время как центробежному потребуется немного меньше. Таким образом, если двигатель выдает 800 л.с. на маховике с центробежным нагнетателем, он действительно выдает целых 850 л.с., но 50 л.с. теряется при работе нагнетателя. Но это ничтожные цифры по сравнению с тем, что нужно, чтобы управлять нагнетателем Top Fuel.

Билл Миллер из Bill Miller Engineering рассказал нам, что один из его нагнетателей Gibson-Miller 14-71, обеспечивающий наддув 60 фунтов на квадратный дюйм при 50-процентной перегрузке, требует от 900 до 1000 л.с. для привода нагнетателя. Это на двигателе мощностью около 8000 л. с.

Просмотреть все 12 фотографий

Именно поэтому турбокомпрессоры так популярны; хотя для привода турбонагнетателя по-прежнему требуется мощность из-за насосных потерь, чистый прирост мощности значительно выше. Турбокомпрессоры используют энергию выхлопных газов для привода турбинного колеса, которое вращается с гораздо большей скоростью, чем типичный нагнетатель.Чистая прибыль — это положительное давление в коллекторе. Но это больше, чем просто повышение. Цель любого турбонаддува или нагнетателя всегда сводится к балансировке давления в коллекторе с самой низкой температурой нагнетаемого воздуха. Каждый раз, когда мы сжимаем воздух, его температура естественным образом повышается — помните закон идеального газа (PV = nRT), — который гласит, что внутри герметичного контейнера (например, впускного коллектора) по мере увеличения давления повышается и температура. Ключом к созданию лошадиных сил является увеличение наддува при минимальном повышении температуры, потому что более горячий воздух менее плотный. Вот почему промежуточные охладители так важны для форсированных двигателей, потому что любое снижение температуры автоматически приводит к увеличению мощности. Но если вы редуктор, который считает, что единственный настоящий двигатель внутреннего сгорания работает без наддува, есть еще один революционный способ получить лошадиные силы.

RPM
Мы начнем эту тему с основного уравнения лошадиных сил: HP = TQ x RPM / 5252. Вы, наверное, видели это раньше, но это стоит посмотреть, чтобы мы никого не потеряли.Двигатели создают крутящий момент, который представляет собой крутящее движение. Чтобы преобразовать крутящий момент в мощность, нам нужно ввести понятие работы, которая представляет собой крутящее движение, совершаемое в течение определенного периода времени. Чем больший поворот мы можем сделать за более короткий промежуток времени, тем больше работы (или лошадиных сил) создается. В приведенном выше уравнении для лошадиных сил время выражается в оборотах в минуту, причем более высокие обороты означают, что мы выполняем работу за более короткий период времени. Вы также заметите константу: 5 252. Мы не будем вдаваться в математику, почему эта константа является именно таким числом — это связано с парнем по имени Джеймс Уатт, большими упряжными лошадьми и математикой, которую вы можете исследовать самостоятельно.5252 означает, что при 5252 об/мин крутящий момент всегда будет равен лошадиной силе, а линии крутящего момента и мощности всегда будут пересекаться при этой частоте вращения двигателя на любом графике мощности.

Просмотреть все 12 фотографий

Чтобы проследить это, если наш двигатель развивает крутящий момент 400 фунт-футов при 2000 об/мин, уравнение говорит нам, что он развивает мощность 152 л.с. Это не очень впечатляет, но если мы создадим такой же крутящий момент при 7500 об/мин, цифра станет еще более впечатляющей с 571 л.с. Ясно, что мы можем получить больше лошадиных сил, просто раскручивая двигатель до более высоких оборотов, верно? Ну да.Есть несколько областей, которые мы должны решить с точки зрения долговечности двигателя, дыхания головки блока цилиндров, динамики клапанного механизма, внутреннего трения, аэродинамического сопротивления и около сотни других переменных, которые все имеют значение, но чем быстрее мы можем вращать двигатель, тем больше потенциал. власть мы можем сделать.

Современные двигатели NHRA Pro Stock 500ci развивают скорость до 10 500 об/мин и развивают мощность 1 450 л. На этой скорости двигатель вращается со скоростью 175 оборотов в секунду, и каждый впускной клапан открывается и закрывается более 80 раз за эту 1 секунду.Перегрузки на клапанном механизме огромны, поэтому срок службы клапанной пружины в двигателе Pro Stock мучительно короток.

Заключение
Первые люди, пытавшиеся выудить больше лошадиных сил из двигателя с плоской головкой сразу после начала 20-го века, столкнулись с теми же физическими и инженерными ограничениями, что и нынешние конструкторы двигателей и гонщики. Основы никогда не изменятся, и часто единственное отличие состоит в том, что современные технологии теперь предлагают множество возможностей для использования этих старых идей.Так что, как бы нам ни хотелось думать, что мы намного лучше наших дедов в создании силы, мы все еще имеем дело с теми же ограничениями, наложенными матерью-природой, и с теми немногими основными законами, которые дал наш наставник и мучитель Исаак Ньютон. Остальное — просто упрямая решимость сделать немного больше лошадиных сил, чем ваш лучший друг.

Просмотреть все 12 фотографий

Оценка мощности двигателя
Существует несколько доступных программ для моделирования двигателя, которые отлично справляются с прогнозированием мощности двигателя. Стив Брюл из Westech Performance Group показал нам этот изящный способ прогнозирования мощности маховика без наддува, основываясь на своем опыте динамометрических испытаний сотен высокопроизводительных уличных двигателей.Прелесть этого усилия в том, что вам не нужен компьютер, но вам понадобится калькулятор. Это начинается с предположения, что наш уличный двигатель оснащен хорошими головками цилиндров и имеет статическую степень сжатия 10:1. Несколько лет назад можно было ожидать, что хороший бензиновый уличный двигатель будет развивать мощность 1,1 л.с./куб.см. Например, двигатель 400ci x 1.1 = 440 л.с. Уравнение Стива немного сложнее, но все же достаточно просто, чтобы вы могли запомнить его и удивить своих друзей своей способностью предсказывать мощность в лошадиных силах. Вот как это работает.

Первый шаг — умножить смещение на 1,25, чтобы получить пиковый крутящий момент. Это число основано на опыте Стива с сотнями двигателей. Мы также видели исключительные двигатели с той же степенью сжатия, производящие до 1,4 фунт-фут/куб.см, и другие, которые сильно отстают, но пока давайте остановимся на 1,25. Таким образом, для нашего двигателя 400ci мы получаем 400 x 1,25 = 500 фунт-фут крутящего момента. Затем Стив говорит, что большинство уличных двигателей имеют тенденцию терять 10 процентов своего крутящего момента к тому времени, когда двигатель достигает пиковой мощности.Умножьте 500 x 0,90 = 450 фунто-футов. Здесь мы должны применить немного знаний о двигателе, основанных на синхронизации кулачка. Для большинства двигателей у нас есть представление о том, как высоко мы хотим их раскрутить. В случае с нашим двигателем 400ci, скажем, мы планируем раскрутить двигатель только до 6000 об/мин, поэтому мы установим пиковую мощность в этой точке. Здесь мы используем классическое уравнение лошадиных сил: HP = TQ x RPM / 5252. Подключите 450 фунт-фут крутящего момента при 6000 об / мин, и вы должны получить 514 л.с.

Мы также можем оценить число оборотов в минуту, при которых будет возникать пиковый крутящий момент, работая в обратном направлении от этой точки пиковой мощности.Если вы изучите кривые мощности двигателя, вы заметите, что все двигатели производят кривую мощности, определяемую как разброс оборотов между пиковым крутящим моментом и пиковой мощностью в лошадиных силах. Большинство уличных двигателей генерируют кривую мощности в диапазоне от 1000 до 2000 об/мин. Чем лучше конструкция двигателя, тем шире кривая мощности. Предположим, что наш двигатель создаст кривую мощности на 1500 об/мин. Таким образом, если наша пиковая мощность возникает при 6000 об/мин, то мы будем довольно близки, если оценим наш пиковый крутящий момент при 4500 об/мин.

Трение и мощность
Технический гуру Гарольд Беттс предоставил эту таблицу, и вы можете изучить этого негодяя, чтобы узнать его секреты. Быстрый вывод заключается в том, что скорость поршня в футах в минуту (футов в минуту) определяется по горизонтали с коэффициентом трения, применяемым к смещению в вертикальной колонне. По мере увеличения скорости поршня увеличивается и трение. Средняя скорость поршня зависит от хода коленчатого вала и оборотов двигателя и выражается в среднем футах в минуту. Это означает, что длинноходный двигатель на высоких оборотах развивает ужасные скорости поршня, которые заставляют компании, занимающиеся поршневыми двигателями, съеживаться.

Просмотреть все 12 фото

Так что же нам делать с этой диаграммой, кроме как произвести впечатление на наших друзей? Начнем с расчета скорости поршня.Небольшой 302ci V8 с ходом 3,00 дюйма при 7000 об/мин развивает скорость поршня 3500 футов в минуту, в то время как 4,00-дюймовый двигатель 427ci V8 с ходом поршня 6000 об/мин толкает поршни до 4000 футов в минуту. Теперь горный мотор Jon Kaase-820ci с ходом поршня 5,75 дюйма при 8000 об/мин развивает скорость поршня до 7666 футов в минуту, что выходит за рамки наших графиков! По мере увеличения скорости поршня увеличивается и величина трения, создаваемая на кубический дюйм. Это еще одна причина, по которой лучше использовать короткоходные двигатели большого диаметра. Более короткий ход автоматически создает меньшую скорость поршня и меньшее трение.

CC’s Best of 2021: Engine Tech 101: как рабочий объем цилиндра влияет на крутящий момент и мощность

(впервые опубликовано 13 января 2021 г.)      Вы когда-нибудь задумывались, почему большой четырехцилиндровый двигатель почти всегда имеет больший удар на низах и меньше требует оборотов, чем шестицилиндровый двигатель аналогичного размера или V8? Это объясняется очень простым, но легко забываемым законом физики. Конечно, детали их конструкции и настройки также могут несколько изменить или повлиять на это, но в основном закон распространяется на все двигатели внутреннего сгорания.Чтобы подчеркнуть этот момент, мы начнем с рассмотрения трех двигателей с похожими характеристиками, но огромными различиями в рабочем объеме на цилиндр и соответствующих пиках крутящего момента и лошадиных сил.

На этих изображениях представлены три двигателя середины 50-х – середины 60-х годов. Каждый из них был разработан для максимальной выходной мощности, с камерой сгорания с двускатной крышей, верхним распредвалом (распределителями), большими клапанами и портами — всеми классическими признаками мощного двигателя.

Тот, что слева, сгенерировал 5.4 л.с. на кубический дюйм при 21 500 об/мин и 1,06 фунт-фут. на кубический дюйм при 17 000 об/мин

Тот, что посередине, вырабатывал 1,48 л.с. на кубический дюйм при 6500 об/мин и 1,26 фунт-фут. при 5250 об/мин

А тот, что справа, вырабатывал 0,27 л.с. на кубический дюйм при 2000 об/мин и 0,87 фунт-фут. при 1350 об/мин

Теперь о большой разнице: их рабочий объем на цилиндр. Слева направо, в кубических дюймах: 1,5, 67 и 181,6

Как и многие другие вещи в природе, двигатели не масштабируются без значительных воздействий.

 

Прежде чем мы объясним физику, давайте кратко рассмотрим эти три двигателя, так как они интересны сами по себе.

Первый: 50-кубовый гоночный мотоцикл Honda RC116 1966 года выпуска (примечание: поперечное сечение вверху на самом деле от другого двигателя Honda; достаточно близко). Этот шедевр был последним 50-кубовым гоночным мотоциклом Honda, кульминацией нескольких поколений 50-кубовых гоночных мотоциклов, начиная с 1962 года.

Вот как крошечный 49.Посмотрел двухцилиндровый двигатель объемом 8 куб. см (3,0 куб. дюйма). Из своих 50 куб. См (3,0 куб. См) он выдавал 16,5 л.с. при 21 500 об / мин и 3,25 фунт-фут. крутящего момента при 17 000 об/мин. Каждый 25-кубовый цилиндр питался от четырехклапанной головки.

А вот и коленвал, поршни и шатуны.

Учитывая очень узкий диапазон мощности, потребовалась девятиступенчатая трансмиссия, чтобы свести эту мощность к минимуму. Максимальная скорость: 175 км/ч или 110 миль/ч. Тормоза? Суппорта работают на ободах, как на велосипеде; легче барабанных тормозов.Вес: 50 кг или 110 фунтов. Вот видео с легким действием:

 

Два: гоночный двигатель Meyer-Drake Offenhauser 270 1955 года выпуска:

Четырехцилиндровый гоночный двигатель M-D Offy — американская легенда, десятилетиями доминировавшая в гонках на овальных трассах от карликов до Indy 500. Эволюция гоночных двигателей Miller 1920-х годов, которая начиналась как улучшенная копия первого гоночного двигателя Peugeot DOHC 1913 года, Offy 270 был одним из самых крупных.

Его диаметр цилиндра 4,374 дюйма и ход поршня 4,5 дюйма давали 270 кубических сантиметров (4,4 л) от четырех цилиндров. Это обеспечило феноменальный крутящий момент; 340 фунтов на фут при достаточно низких для гоночного двигателя 5250 об/мин. Это было ключом к его способности разгоняться на выходе из поворотов на пике крутящего момента без переключения передач, а затем достигать максимальной скорости и пиковой мощности около 400 л. с. (в зависимости от топлива и т. д.) на прямых, также при довольно скромных 6500 об/мин.

Его выходной крутящий момент 1,26 фунт-фут. на кубический дюйм является исключительным для безнаддувного двигателя и одним из ключей к его долгой карьере.

 

Его характерный лай и рев были знакомы поколениям американцев, которые наблюдали за ним на следах всех размеров и видов.

 

Три: Холл-Скотт 400:

Шестицилиндровый газовый двигатель Hall-Scott 400 стал кульминацией длинной линейки легендарных двигателей HS, разработанных для обеспечения максимальной производительности грузовиков и автобусов и использующих те же основные принципы (полуголовка OHC), которые Hall-Scott первоначально использовал в гонках и авиадвигатели. Поскольку дизельные двигатели по своей природе генерируют меньший крутящий момент, чем газовые двигатели (если не усилены), они давали возможность преодолевать большее расстояние в день, хотя и за счет более высоких затрат на топливо.

С диаметром цилиндра 5,75 дюйма и большим ходом поршня 7 дюймов он имел рабочий объем 1090 кубических сантиметров (17,9 л). Его кривая крутящего момента была довольно плоской и достигала максимума при 1350 об/мин. А мощность достигала пика при очень низких 2000 об/мин. Но обратите внимание, что даже несмотря на то, что он был явно разработан для максимального крутящего момента, учитывая его применение, его выходной крутящий момент на кубический дюйм является самым низким из трех двигателей при 0.87 фунт-футов за ки. Мы объясним это в ближайшее время, поскольку все это является частью одной и той же проблемы.

Перейдем к физике: масштабирование создает проблемы во всей природе. Если вы удвоите (возведете в квадрат) размеры сферы, куба или цилиндра, результирующий объем будет в 8 раз (в кубе) больше. Это создает две проблемы с двигателями, с которыми мы здесь разберемся.

Первый связан с массой, так как масса (вес) объекта также в 8 раз больше, когда его размеры удваиваются. Если бы вы увеличили мышь до размеров слона, она бы рухнула под собственным весом.Скелет слона гораздо больше, чем просто пропорционально сильнее. Это очень непропорционально увеличивает вес, поэтому слону нужны очень толстые кости. И он вынужден двигаться относительно намного медленнее по сравнению с мышью.

Это, конечно, также справедливо и для двигателей с точки зрения повышенной прочности, которая потребуется для того, чтобы компоненты большего двигателя вращались с той же скоростью, что и меньший. Это очевидно и интуитивно понятно: более крупные двигатели должны вращаться с меньшими скоростями, чем более мелкие, иначе невозможно было бы удержать огромные массы возвратно-поступательных частей; просто нет достаточно прочных материалов, до определенного момента.

Можно было бы увеличить диаметр цилиндра и ход двигателя, скажем, в 2 раза, что увеличило бы его рабочий объем в 8 раз, если бы мы использовали сверхпрочные компоненты. На самом деле, современные двигатели F1 (до 2014 года) делали именно это и могли развивать скорость до 20 000 об/мин при рабочем объеме цилиндра 300 куб. Это результат огромного прогресса в прочности материалов, таких как титан, а также в улучшении дыхания, но мы пока оставим это в стороне, а также признаем, что тогда это было невозможно.И что по-прежнему невозможно построить двигатель размером с Hall-Scott 400 и иметь возможность развивать такие высокие обороты. Возможно когда-нибудь.

На данный момент мы можем отложить в сторону эти вопросы массы и прочности компонентов, потому что есть еще более фундаментальный вопрос: объемная эффективность. Даже если бы у нас были бесконечно прочные материалы, этот вопрос по-прежнему определяет рабочую скорость и пиковые значения мощности безнаддувного газового двигателя.

Объемный КПД («VE») — это фактическое количество воздуха, проходящего («вдыхаемого») через двигатель, по сравнению с его теоретическим максимумом.По сути, это мера (процент) того, насколько заполнены цилиндры во время такта впуска. Это в первую очередь зависит от потока воздуха через клапаны и порты. Довольно рано (как и в этом морском двигателе Truscott 1901 года) в истории развития двигателя было обнаружено, что максимизация размера клапана и порта за счет использования наклонных клапанов в полусферической камере сгорания максимизирует VE с соответствующим увеличением крутящего момента и выходной мощности. Головка Hemi была быстро принята гонщиками, начиная с 1905 года, и стала почти повсеместно использоваться там, где требовалось максимальное VE.Сегодня практически во всех газовых двигателях внутреннего сгорания используется разновидность полукруглой головки.

Вот большая проблема:

Это формула для определения объема цилиндра. Если его основные размеры (радиус и высота, соответствующие 1/2 диаметра отверстия и хода) удвоить (возвести в квадрат), объем увеличится в 8 раз (в кубе). С точки зрения объемной эффективности легко предсказать, что для того, чтобы заполнить этот цилиндр как можно полнее, площадь клапанов и портов также должна увеличиться пропорционально (x8).

Но когда радиус или диаметр круга (клапана) удваивается (х2), площадь увеличивается только на х4, или на половину скорости увеличения объема цилиндра.

В качестве примера: допустим, у нас есть одноцилиндровый двигатель с диаметром цилиндра и ходом поршня 2″ каждый = 6,283 кубических дюйма

В головке имеется место для двух клапанов диаметром 1 дюйм (радиус 0,5 дюйма) = 0,79 кв. дюйма площади впускного клапана.

В результате отношение площади впускного клапана к рабочему объему составляет примерно 1:8.

Теперь удваиваем размеры двигателя:

Диаметр цилиндра и ход поршня 4″ каждый = 50,265 кубических дюймов

Клапаны теперь имеют диаметр 2 дюйма (радиус 1 дюйм) = 3,14 кв. дюйма. площади впускного клапана.

В результате отношение площади впускного клапана к рабочему объему составляет примерно 1:16

Проблема теперь очень очевидна. По мере увеличения рабочего объема на цилиндр отношение площади клапана к рабочему объему ухудшается, что ограничивает объемный КПД двигателя, по крайней мере, на более высоких скоростях. Таким образом, число оборотов в минуту при максимальном VE уменьшается, что приводит к еще более низким максимальным оборотам двигателя, поскольку двигатель все больше ограничивается своей дыхательной способностью, чем быстрее он пытается работать.

Это означает, что совершенно независимо от проблем с возвратно-поступательными массами, чем больше двигатель, тем ниже его обороты, поскольку его клапаны становятся все более неспособными адекватно пропускать достаточное количество воздуха/топлива. Соответственно, его пик крутящего момента (при макс. VE) будет при все более низких оборотах, а значит, и пик его л.с.

Между тем, у очень маленького двигателя такое обилие площадей клапанов, что его макс.VE (и пиковый крутящий момент) будут иметь тенденцию быть очень высокими, как и его пиковая мощность.

Конечно, в конструкции и настройке двигателя существует множество переменных, которые в той или иной степени компенсируют этот основной принцип, но принцип преобладает.

Наиболее очевидным способом решения проблемы малой площади клапана было увеличение диаметра клапана по отношению к ходу. Четырехцилиндровый Ford Kent 1,0 л с верхним расположением цилиндров 1959 года был одним из первых двигателей с очень большим квадратным сечением (диаметр цилиндра больше, чем ход поршня) с диаметром цилиндра 3.19″ и ход поршня 1,91″, что дает отношение диаметра цилиндра к ходу поршня 1,67:1, одно из самых высоких за всю историю. Это направление, безусловно, улучшило объемную эффективность, но также привело к относительно высокооборотному (6000 об / мин) двигателю в очень мягком состоянии настройки. И это также означало относительно более высокий пиковый крутящий момент, чем у типичных британских длинноходных двигателей того времени, что заставляло его чувствовать себя довольно слабым.

Эпоха надквадратов продлилась недолго, так как оказалось, что они по своей природе более «грязные» с точки зрения смогообразующих выбросов, несомненно, из-за более короткого цикла сгорания. Тенденция заключалась в более длинных ходах и двигателях с меньшим квадратом, но это компенсировалось постоянно совершенствующимися головками с четырьмя клапанами и улучшенными фазами газораспределения благодаря технологиям изменения фаз газораспределения.

В мире гонок господствуют двигатели с большим квадратным сечением, поскольку они, конечно, позволяют использовать более крупные клапаны, а также уменьшать скорость поршня и возвратно-поступательные массы за счет более легких и прочных компонентов. Это Феррари 2000 года выпуска; с тех пор были достигнуты дальнейшие успехи.

Недостатком укорочения хода является то, что скорость всасывания пропорциональна скорости поршня.Таким образом, точка оптимального объемного КПД из-за инерции впуска будет достигаться при все более высоких оборотах. Вот почему двигатели с длинным ходом и длинным штоком имеют тенденцию создавать максимальный крутящий момент при более низких оборотах, чем двигатели с коротким ходом и коротким штоком. Пиковый крутящий момент двигателя обычно возникает в точке максимальной объемной эффективности.

Основной принцип, заключающийся в том, что увеличение рабочего объема двигателя за счет увеличения его размеров не приводит к пропорциональному увеличению его мощности, был понят довольно рано.Таким образом, Уильям Майбах, блестящий пионер в этой области, создал первый двухцилиндровый двигатель вместе с Готлибом Даймлером в 1889 году. Увеличение количества цилиндров было и остается наиболее целесообразным способом увеличения мощности при заданном рабочем объеме. У этого было 34 кубических дюйма и все 1,5 л.с. при 700 об / мин. К 1899 году Maybach построила первые четырехцилиндровые двигатели, и так дошли до шести, восьми, 12 и 16 цилиндров.

Добавление большего количества цилиндров увеличило мощность и, конечно же, плавность хода, но в зависимости от рабочего объема каждого цилиндра кривая крутящего момента не улучшилась.Это объясняет, почему все маленькие многоцилиндровые двигатели исчезли. 2,0-литровые шестерки когда-то были обычным явлением, а у Ferrari в основном были двигатели V12 объемом от 2 до 3,0 литров. Хорошая максимальная мощность на рабочий объем, но ужасные кривые крутящего момента.

Для наглядности мы видели довольно экстремальные примеры. Как насчет некоторых распространенных примеров того периода, сравнивающих два двигателя с одинаковым рабочим объемом, но разным количеством цилиндров?

Вот статистика и динамограммы Chevy 292 six (слева) и 283 V8 (справа):

292 шесть:
170 полных л.с. при 4000
153 полных л.с. при 3600
275 полных фунтовфутов @1600
255 фунт-фут нетто @1600

283 V8
185 полных л.с. при 4600
150 полных л.с. при 4200
275 полных фунто-футов @2600
245 фунт-фут нетто @2600

Аналогичный рабочий объем, аналогичная архитектура головки, но другое количество цилиндров. Шестерка 292 имела такой же диаметр цилиндра 3,875 дюйма, как и модель 283, но с длинным ходом 4,125 дюйма крутящий момент при 1000 об/мин был ниже, чем у короткоходного V8. Можно спорить о незначительных различиях в деталях, но в принципе они были очень похожи, за исключением количества цилиндров, а разница в пиковом крутящем моменте на 1000 об / мин очень заметна в их ездовых характеристиках.

Операторы грузовиков настоятельно предпочитают низкие обороты и плоскую кривую крутящего момента, поскольку это означает, что двигатель обычно может работать в области максимального крутящего момента, которая также является областью максимального объемного КПД и, следовательно, наиболее экономичным диапазоном.

У меня нет диаграмм на динамометрическом стенде, но вот оценки Ford 300 six и 302 V8 1969 года выпуска (в брутто):

300 шесть: 170 л.с. при 3600 об/мин 283 фунт-фут. @1400-2400 об/мин

302 V8: 210 л.с. при 4400 об/мин, 295 фунто-футов при 2600 об/мин.

Обратите внимание, что длинноходная шестерка 300 имеет диапазон максимального крутящего момента, который простирается от 1400 до 2400 об/мин.Это не может быть лучше, и делает его гораздо более подходящим двигателем для грузовиков, чем более оборотистый 302 V8.

Это было очень серьезной проблемой, когда Генри Форд выпустил свой V8 в 1932 году. Это был хорошо известный факт, хотя он выдавал на 5 пиковых л. пик крутящего момента достигается при оборотах на 50% выше, чем у Chevy six, что делает его лучшим выбором для большинства обычных поездок, за исключением Бонни и Клайда.

Четырехцилиндровый Ford Model B 1932 года имел объем 200 кубических дюймов и мощность всего 50 л.с. по сравнению с 221 кубическим дюймом и 65 л.с. у V8, но его пик крутящего момента приходился на гораздо более низкие обороты двигателя, что делало его довольно бодрым на низких скоростях.Я нашел это на форуме по теме:

В 70-х годах в журнале Rod&Custom Magazine было проведено настоящее сравнение. Harrahs позволил им провести дорожные испытания двух 32-х годов, родстера B и кабриолета V8, и они включали в себя несколько испытаний на мягкое ускорение и гонку на сопротивление. B лучше всех отрывался от трассы, а затем уступал место V8, и B также демонстрировал рывок вперед, обгоняя V8 при каждом переключении, причем V8 затем выигрывал на более высоких оборотах на каждой передаче.

Прекрасно описывает разные характеристики двух двигателей одинакового размера с разным рабочим объемом на цилиндр.

Ford V8-60 был повсеместно раскритикован в США как слабый. В то время 2600 об/мин были необычно высокими для пикового крутящего момента. Четверка Willys была известна своей мощной мощностью на низких оборотах.

Между двумя конкретными двигателями, вероятно, будут исключения, но, несомненно, из-за определенных конструктивных особенностей, а также из-за того, что разница в рабочем объеме на цилиндр не очень велика. Если найдёте, буду рад услышать о них. Но, вообще говоря, этот принцип легко проявляется в характеристиках двигателей с относительно большим или меньшим рабочим объемом на цилиндр.

Я не инженер и не разбираюсь в физике. Несомненно, есть и другие факторы, которые могут повлиять на крутящий момент и пиковую мощность. Но это (снижение оборотов VE из-за уменьшения площади клапана) является наиболее существенным. Наиболее эффективный способ компенсировать это — принудительная индукция (супер / турбонаддув). Это, конечно, преодолевает ограничения площади клапана, в зависимости от уровня наддува. И это объясняет большую привлекательность современных двигателей с принудительной индукцией, позволяющую им генерировать гораздо более высокую мощность без соответствующего увеличения веса и потерь на трение.

Тенденция к более высокой удельной мощности

Процесс спецификации двигателя определенно изменился с появлением технологии уровня 4. Передовая технология сопряжена с дополнительными затратами, но может быть быстро восстановлена ​​заказчиком за счет повышения эффективности машины. Чтобы получить максимальную отдачу от современных технологий, OEM-производители должны тесно сотрудничать с поставщиками двигателей для разработки оптимизированного решения. Это требует, чтобы машина и двигатель обменивались данными и наилучшим образом использовали доступную мощность.

Многие производители, в том числе FPT Industrial (информация о компании , 10056369), Турин, Италия, увеличили удельную мощность — двигатели выдают больше мощности на кубический сантиметр рабочего объема. «Нормативы на выбросы загрязняющих веществ Tier 4B/Stage IV (уже применяемые к двигателям с выходной мощностью до 56 кВт) предусматривают увеличение удельной мощности при примерно неизменной мощности двигателя», — говорит Карло Актис, вице-президент по маркетингу и управлению продуктами, FPT. Промышленный.«Для двигателей мощностью от 56 до 129 кВт (к которым применяется Tier 4A до декабря 2014 г.) увеличение удельной мощности было особенно значительным при переходе от стандартов Tier 3 к сегодняшним нормам». Это связано с внедрением электронных систем впрыска и высокоэффективных систем кондиционирования воздуха, что привело к снижению выбросов и такому же или меньшему расходу топлива при большей мощности.

Майк Элвин, менеджер по маркетингу в Deutz Corp. ( информация о компании , 10055290), Норкросс, Джорджия, объясняет, что повышенная удельная мощность является результатом систем подачи топлива Common Rail высокого давления и электронного управления впрыском топлива в сочетании с турбонаддувом. Например, 4,5-литровые двигатели компании заменяются 3,6-литровыми двигателями с такими же характеристиками. Это снижает вес и оставляет больше места для усовершенствованных систем охлаждения и систем доочистки двигателя, которые необходимы для соответствия текущим требованиям по выбросам.

Perkins Engines Company Ltd. (информация о компании , 10055932), Питерборо, Великобритания, применила аналогичный подход. «В Perkins мы используем целый ряд технологий для повышения удельной мощности, от впрыска топлива под высоким давлением Common Rail до различных решений для обработки выхлопных газов, которые также поддерживают требуемые уровни переходных характеристик», — говорит Майк Каллен, менеджер по маркетингу продуктов серии 1200 в Perkins. .

Несмотря на эту тенденцию к увеличению удельной мощности, надежность и долговечность не пострадали. «Новые технологии и их применение в двигателе тщательно проверяются не только на испытательных стендах, но и в реальных жизненных ситуациях. Это дает клиентам ожидаемый срок службы и в то же время гарантирует соблюдение ограничений по выбросам на протяжении всего срока службы двигателя», — говорится в документе Actis

.

Повышение удельной мощности напрямую связано с усовершенствованиями, направленными на соответствие требованиям Tier 4 по выбросам загрязняющих веществ.«В двигателях аналогичного или одинакового объема основными факторами, способствующими увеличению удельной мощности, являются: использование турбонагнетателей более сложной конструкции, например, с изменяемой геометрией или двухступенчатых; увеличение пикового давления в цилиндре; и использование системы доочистки только SCR без какой-либо рециркуляции выхлопных газов в цилиндре, особенно в двигателях с рабочим объемом более четырех литров», — говорит Actis.

Одной из новейших технологий турбонаддува является турбокомпрессор с изменяемой геометрией (VGT).«VGT обеспечивают лучшую производительность по сравнению с решениями с перепускным клапаном (WG) или турбокомпрессором с фиксированной геометрией (FGT)», — говорит Actis. «VGT — лучший вариант для использования в транспортных средствах, где требуется оптимальная переходная характеристика. Однако из-за более сложной конструкции и электронного управления как продукт они более дороги по сравнению с менее сложными блоками FGT и WG».

Но еще более высокую производительность можно обеспечить с помощью таких решений, как двухступенчатые или последовательные турбокомпрессоры.«Однако, будь то на дороге или на бездорожье, часто выбирают двухступенчатые турбокомпрессоры в двигателях, которые используют EGR (вместо решений только SCR), чтобы компенсировать количество мощности, теряемой [только EGR]», — отмечает Актис.

«Двигатели Perkins серий 1200 и 850 используют набор проверенных технологий турбонаддува для увеличения удельной мощности во всем диапазоне», — говорит Каллен. «Зарекомендовавший себя на рынке внедорожников и оснащенный надежной технологией интеллектуальных перепускных клапанов, наш серийный турбонаддув обеспечивает ряд преимуществ для конечного пользователя, включая улучшенный удельный расход топлива, надежность, переходную характеристику и удельную мощность.

Это увеличение удельной мощности создает возможности. «Благодаря увеличенной мощности и крутящему моменту всей линейки Perkins на уровне Tier 4 Interim/Stage IIIB и Tier 4 Final/Stage IV у OEM-производителей есть ряд доступных им вариантов в зависимости от их конкретных требований», — говорит Каллен. «Серия Perkins 1200 обеспечивает большую мощность и на 35 % больший крутящий момент по сравнению с моделями уровня 3, при этом расход топлива ниже на 8 %, что позволяет конечному пользователю выполнять больше работы, быстрее и с меньшим расходом топлива».

Одной из возможностей является использование двигателя меньшего размера.Например, 7-литровый 6-цилиндровый двигатель Perkins теперь способен развивать мощность 300 л.с. «Предложение с 6-цилиндровым двигателем дает OEM-производителям, которые, возможно, ранее выбирали двигатель большего размера, возможность выбора такой же мощности из меньшего пакета двигателей», — говорит Каллен.

То же самое относится и к компактной серии 850. «3,4-литровый агрегат может выполнять работу гораздо более мощного двигателя. Этот двигатель обеспечивает увеличение мощности на 40 % и увеличение крутящего момента до 60 % по сравнению с двигателем уровня 3», — говорит Каллен. «Учитывая тенденцию к уменьшению размеров машин, Perkins серий 1200, 850 и 400 предоставляет производителям оборудования большую гибкость, сохраняя при этом преимущества повышенной удельной мощности и экономии топлива.

Но объем двигателя действительно определяется приложением. «Выбор двигателя во многом зависит от сектора и конкретного применения», — говорит Каллен. «Гибкость и совпадение мощностей в линейке двигателей Perkins означает, что OEM-производители могут выбирать двигатели, соответствующие их конкретным требованиям».

Многие OEM-производители используют повышенную удельную мощность для повышения выходной мощности, а не для уменьшения размера двигателя. «В ситуациях высокой мощности на бездорожье, когда уменьшение размера двигателя не является тенденцией, увеличение удельной мощности отвечает требованию повышения эффективности транспортного средства, обеспечивая большую абсолютную мощность с двигателем той же мощности», — говорит Actis. «Внедорожник все больше и больше определяется необходимостью оптимизировать эффективность автомобиля. То, как двигатель работает эффективно по сравнению с любой другой альтернативой, не связано и не может быть связано исключительно с мощностью».

Баланс доступной мощности двигателя с коэффициентом использования

Некоторые OEM-производители работают над тем, чтобы сбалансировать доступную мощность с фактическим использованием. Это может быть проблемой, когда клиенты привыкли к машинам определенного размера, предлагаемым с определенной номинальной мощностью.

«Зачастую мощность продается, — говорит Скотт Сигел, инженер по приложениям в Yanmar America Corp.(Информация о компании , 10056323), Адэрсвилл, Джорджия. Одна машина будет претендовать на 25 л.с., а конкурентный агрегат будет рекламировать 29 л.с. «Неважно, если машине никогда не нужно больше 20 л.с., 29 должно быть лучше, чем 25». Маркетинг часто преобладает над фактическим спросом. «Иногда выбор двигателя действительно основывается на том, что на боковой части машины стоит большой номер».

Исследования нагрузки

подтверждают это утверждение. «Когда мы проводим исследования нагрузки, некоторые приложения никогда не превышают 60%, — говорит Сигел. «К сожалению, некоторые приложения большую часть времени могут работать при мощности менее 20% от номинальной.Возможно, с повышением осведомленности клиентов о системах мы сможем изменить направление этой тенденции. Мы могли бы повысить эффективность и снизить общую стоимость владения».

Слишком много не всегда лучше. «Всегда эффективнее использовать самый маленький двигатель, который может обеспечить необходимую мощность», — говорит Сигел. «Меньше вращающаяся масса, меньше сопротивление». Некоторые OEM-производители устанавливают двигатель мощностью 100 л.с., когда оборудование потребляет только 50 л.с.

Переход на уровень 4 делает еще более важным определение размера двигателя.Более высокие нагрузки двигателя производят больше тепла. «Пока вы поддерживаете высокую температуру выхлопных газов, у вас практически нет необходимости в активной регенерации», — объясняет Сигел. «Некоторым OEM-производителям удалось заметно снизить мощность, но при этом сохранить производительность».

На расход топлива также может влиять плохое соответствие двигателя. «Расход топлива может существенно зависеть от загрузки из-за необходимой регенерации», — отмечает Сигель. «С машинами с высокой нагрузкой вы получаете все ключевые преимущества эффективности системы впрыска Common Rail, и им не требуется много дополнительного топлива для регенерации.Клиент должен знать, что если вы увеличиваете мощность двигателя, что очень распространено в нашей отрасли, он не сгорает достаточно сильно, и требуется дополнительная регенерация, что может привести к снижению эффективности использования топлива по сравнению со старыми двигателями. Чем выше нагрузка, тем выше эффективность использования топлива».

Гораздо лучше иметь двигатель подходящего размера, использующий значительную часть его мощности. «Вы же не хотите, чтобы они были сильно недогружены», — говорит Сигел. «Вы не хотите, чтобы они были перегружены, но они более эффективны при более высоком проценте нагрузки.

Вы должны действительно понимать номинальную нагрузку двигателя. «В наших опубликованных значениях у нас есть номинальная мощность в периодическом режиме и номинальная мощность при непрерывном использовании», — говорит Сигел. «Мы предлагаем, чтобы машины были рассчитаны так, чтобы они не тратили много времени на загрузку более 90%. Эти 10% предназначены для маржи и случайного использования, когда это необходимо. Пока вы остаетесь ниже 90%, большинство наших двигателей дольше машин».

Электронное преимущество

Электронные двигатели меняют правила игры. «Все двигатели мощностью от 25 до 75 л.с. перешли от механических насосов к системе Common Rail», — говорит Сигел.«Это совершенно другая игра — переход от механического двигателя к современному двигателю с системой Common Rail». Системы впрыска топлива на механических двигателях были довольно простыми. «Старые форсунки были просто выталкивающими клапанами. Они заправляют одно и то же количество топлива в одно и то же время независимо от всего остального».

В современных системах Common Rail используются форсунки, способные выполнять несколько впрысков за цикл, и они точно контролируются датчиками и электронным блоком управления. «С системой впрыска топлива Common Rail вы можете настроить любую зависимость от чего-либо еще, будь то, например, температура охлаждающей жидкости, температура воздуха, высота над уровнем моря, температура топлива или нагрузка», — говорит Сигел.

Вам необходимо компенсировать дополнительные затраты более высокой производительностью. «Вы берете механический двигатель без электроники, а затем переходите к двигателю с общей топливной рампой и высокочувствительными датчиками, расходы возрастают», — говорит Сигел. «Но то же самое можно сказать и об имеющейся информации. Вы можете следить за всем, и все под контролем.

«Контроллер двигателя может передавать огромное количество информации на контроллер машины, — говорит Сигел. «Все эти данные доступны для контроллера машины всего по двум проводам CAN. ” Это обеспечивает тесную интеграцию между машиной и двигателем. «Контроллер двигателя и контроллер машины могут работать вместе и обеспечивать более высокую производительность даже при меньшей мощности», — объясняет Сигел. «Контроллеры машины могут видеть очень небольшие изменения в нагрузке двигателя, поэтому они мгновенно реагируют, если им нужно распределить мощность между системами».

На самом деле речь идет о полной оптимизации машины. «С повышенным уровнем сложности, который идет рука об руку с введением новых норм выбросов, уже недостаточно просто управлять двигателем», — говорит Actis.«В будущем мы увидим, что дальнейшее повышение общей производительности и эффективности системы будет достигаться за счет управления сложностью всех энергетических ресурсов и потребностей в энергии любого коммерческого дорожного или внедорожного приложения».

Будущие достижения действительно будут сосредоточены на системном подходе. «Несмотря на то, что по-прежнему существует некоторый потенциал для повышения эффективности самого двигателя внутреннего сгорания, более высокий уровень повышения эффективности наблюдается в рамках всего транспортного средства», — говорит Actis. «Результаты моделирования показывают значительное снижение (> 10%) расхода топлива, если источники энергии транспортного средства и потребности в энергии коммерческого дорожного и внедорожного транспортного средства регулируются с помощью заранее определенных наборов данных.

«Взятие под контроль управления энергопотреблением автомобиля с помощью интеллектуальных систем управления, прогнозирование требований нагрузки двигателя, управление не только двигателем и его подсистемами, но и всеми элементами, которые могут каким-либо образом влиять на потребление жидкости автомобилем, поможет оптимизировать транспортное средство и ответить спрос на высокую производительность и низкую совокупную стоимость владения», — говорит Actis.

Преобразование рабочего объема в лошадиные силы — Motorbimble

Больше значит больше.

Существует зависимость между объемом двигателя и мощностью

Что такое водоизмещение?

Внутри двигателя внутреннего сгорания есть по крайней мере одна камера сгорания, в которой топливо сгорает с воздухом, толкая поршень, который обеспечивает мощность. Объем камеры сгорания, через который движется поршень, называется рабочим объемом. Если сложить рабочие объемы всех цилиндров, получится рабочий объем двигателя.

Рабочий объем чаще всего измеряется в кубических сантиметрах, что означает кубические сантиметры. Кубический сантиметр равен миллилитру, поэтому двигатель объемом 1000 куб. см также равен 1000 мл или 1,0 литру. Автомобильные двигатели обычно обсуждаются в литрах, но мы используем кубические сантиметры для двигателей мотоциклов, за исключением мотоциклов объемом около 1000 куб. см, которые иногда называют «литровыми мотоциклами».

Что такое лошадиная сила?

Надеюсь, вы знаете это. Мощность — это то, что толкает вас вперед, когда вы крутите педаль газа. Поскольку двигатель внутреннего сгорания вырабатывает энергию за счет сжигания топлива, выходная мощность двигателя увеличивается с увеличением числа оборотов двигателя (об/мин), поскольку вы получаете больше взрывов в секунду. В конце концов либо срабатывает ограничитель, чтобы двигатель не разорвался на части, либо возникает какое-то другое узкое место. Это дает двигателю кривую мощности со скоростью сваливания внизу, красной линией/ограничителем вверху и пиковой мощностью где-то посередине.Указанная мощность двигателя — это пиковая выходная мощность.

Единица лошадиных сил восходит к эпохе паровых двигателей. Одна лошадиная сила может поднять 550 фунтов на один фут за одну секунду. Альтернативная единица измерения Ватт или Киловатт (Вт, кВт) становится все более популярной. Одна лошадиная сила эквивалентна примерно 0,75 киловатта, поэтому двигатель мощностью 75 кВт дает примерно 100 лошадиных сил.

Чем больше рабочий объем, тем больше мощность?

Вообще говоря, да. Вот график, показывающий среднюю мощность в лошадиных силах для двигателей, перечисленных на Motorbimble.Вы можете видеть, что больший двигатель обычно означает большую мощность.

В среднем вы получаете около 1 лошадиной силы на каждые 10 куб. см рабочего объема, но могут быть разные варианты. Велосипеды объемом 600 куб. см и 1000 куб. см имеют более высокий средний показатель, потому что это популярные размеры двигателей для спортивных мотоциклов, которые будут настроены на максимальную мощность. Например, самый мощный мотоцикл, указанный на Motorbimble, — это 310-сильный Kawasaki Ninja h3 R 2019 года с рядным четырехцилиндровым двигателем с наддувом объемом 998 куб. Для сравнения, Indian Scout Sixty 2020 года — это круизер с 999-кубовым безнаддувным V-образным двухцилиндровым двигателем мощностью всего 78 лошадиных сил, несмотря на то, что он немного больше.

Эти двигатели предназначены для самых разных гонщиков. Kawasaki — это узкоспециализированный спортивный мотоцикл, так что вы будете производить много мощности и много шума, когда будете на трассе с оборотами около 14 000. Он спроектирован так, чтобы получить абсолютную максимальную мощность для размера двигателя. Тем не менее, Scout предназначен для поездок по дорогам. Вам не нужно 200+ лошадиных сил, поэтому он развивает только около 7000 оборотов. Меньший двигатель с более высокой красной чертой дал бы вам столько же мощности, но вам нужно было бы иметь высокие обороты и поддерживать их на этом уровне.Водители круизеров предпочли бы иметь двигатель большего размера, чтобы он выдавал ту же мощность без необходимости его заводить.

Сколько энергии мне нужно?

Вероятно, не так много, как вы думаете. Если вы новичок в езде на велосипеде, вам следует придерживаться чего-то скромного, пока вам не захочется большего. Гораздо важнее выяснить, на каком велосипеде вам нравится кататься.

Мощность и КПД поршневого двигателя (Часть первая)

Все авиационные двигатели оцениваются в соответствии с их способностью выполнять работу и производить мощность.В этом разделе представлено объяснение работы и мощности и того, как они рассчитываются. Также обсуждаются различные КПД, определяющие выходную мощность поршневого двигателя.

Работа

Физик определяет работу как произведение силы на расстояние. Работа, совершаемая силой, действующей на тело, равна произведению величины силы на расстояние, на которое действует сила.

Работа измеряется несколькими стандартами. Наиболее распространенная единица называется фут-фунт (ft-lb).Если массу в один фунт поднять на один фут, то будет выполнена работа в один фут-фунт. Чем больше масса и/или чем больше расстояние, тем больше совершаемая работа.

Лошадиная сила

Общепринятой единицей механической мощности является лошадиная сила (л.с.). В конце 18 века Джеймс Уатт, изобретатель паровой машины, обнаружил, что английская рабочая лошадка может работать со скоростью 550 футо-фунтов в секунду или 33 000 футо-фунтов в минуту в течение разумного периода времени. Из его наблюдений вышла единица лошадиной силы, которая является стандартной единицей механической мощности в английской системе измерения.Чтобы рассчитать номинальную мощность двигателя, разделите мощность, развиваемую в фут-фунтах в минуту, на 33 000 или мощность в фут-фунтах в секунду на 550.

Как сказано выше, работа есть произведение силы и расстояния , а мощность — это работа в единицу времени. Следовательно, если груз массой 33 000 фунтов поднимается на расстояние 1 фут по вертикали за 1 минуту, затрачиваемая мощность составляет 33 000 футо-фунтов в минуту, или ровно 1 л.с.

Работа выполняется не только при приложении силы для подъема; сила может быть приложена в любом направлении.Если 100-фунтовый груз волочат по земле, для выполнения работы все еще прилагается сила, хотя направление результирующего движения приблизительно горизонтально. Величина этой силы будет зависеть от шероховатости земли.

Если гирю прикрепить к пружинным весам, отградуированным в фунтах, а затем перетащить, потянув за ручку весов, можно будет измерить величину требуемой силы. Предположим, что требуемая сила составляет 90 фунтов, а груз массой 100 фунтов протаскивается на 660 футов за 2 минуты.Объем работы, выполненной за 2 минуты, составляет 59 400 футо-фунтов или 29 700 футо-фунтов в минуту. Поскольку 1 л.с. составляет 33 000 футо-фунтов в минуту, затрачиваемая в этом случае л.с. равна 29 700 л.с., деленным на 33 000, или 0,9 л.с.

Рабочий объем поршня

При прочих равных условиях чем больше рабочий объем поршня, тем большую максимальную мощность способен развить двигатель. Когда поршень перемещается из НМТ в ВМТ, он вытесняет определенный объем. Объем, вытесняемый поршнем, известен как рабочий объем поршня и выражается в кубических дюймах для большинства двигателей американского производства и в кубических сантиметрах для других.

Объем поршня одного цилиндра может быть получен путем умножения площади поперечного сечения цилиндра на общее расстояние, которое поршень проходит в цилиндре за один ход. Для многоцилиндровых двигателей это произведение умножается на количество цилиндров, чтобы получить общий рабочий объем поршня двигателя.

Поскольку объем (V) геометрического цилиндра равен площади (A) основания, умноженной на высоту (h), он математически выражается как:

V = A × h

Площадь основания равна площадь поперечного сечения цилиндра.

Площадь круга Чтобы найти площадь круга, необходимо использовать число, называемое пи (π). Это число представляет собой отношение длины окружности к диаметру любого круга. Пи нельзя указать точно, потому что это бесконечная десятичная дробь. Это 3,1416, выраженное с точностью до четырех знаков после запятой, что достаточно точно для большинства вычислений.

Площадь круга, как и прямоугольника или треугольника, должна быть выражена в квадратных единицах. Расстояние, равное половине диаметра окружности, называется радиусом.Площадь любого круга находится путем возведения в квадрат радиуса (r) и умножения на π. Формула:

Радиус окружности равен ½ диаметра:

Пример

Вычислите смещение поршня 14-цилиндрового двигателя PWA с цилиндром диаметром 5,5 дюймов и дюймовый ход. Требуемые формулы:

Подставьте значения в эти формулы и завершите расчет.

Округлив до ближайшего целого числа, общий рабочий объем поршня составляет 1829 кубических дюймов.