Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое мощность двигателя, крутящий момент и удельный расход топлива

Что такое мощность двигателя, крутящий момент и удельный расход топлива

Изобретенный более 100 лет назад поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), на сегодняшний день все еще является самым распространенным в автомобилестроении. При выборе модели двигателя своего будущего автомобиля покупатель может предварительно ознакомиться с его основными характеристиками. В этой статье мы подробно расскажем об основных показателях двигателей внутреннего сгорания, что они собой представляют и как влияют на работу.

  1. Основные показатели двигателя
  2. Что такое мощность двигателя
  3. Виды мощности
  4. Как узнать мощность двигателя автомобиля
  5. Что такое крутящий момент
  6. Что такое расход (удельный расход) топлива
  7. Внешняя скоростная характеристика (ВСХ)
  8. Роль мощности и крутящего момента двигателя

Основные показатели двигателя

Сгорание топлива происходит внутри ДВС, в специальной камере цилиндра. Это приводит в движение поршень, который, совершая циклические возвратно-поступательные движения, проворачивает коленчатый вал. Таков упрощенный принцип работы любого поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Основные характеристики ДВС можно оценить тремя основными показателями:

  • мощность двигателя;
  • крутящий момент;
  • расход топлива.

Основные показатели ДВС

Рассмотрим более подробно каждый из этих показателей.

Что такое мощность двигателя

Под мощностью следует понимать физическую величину, которая показывает совершаемую двигателем работу за единицу времени. При вращательном движении мощность определяется как произведение крутящего момента на угловую скорость вращения коленчатого вала. Обычно она указывается в лошадиных силах (л.с.), но встречается измерение и в кВт.

Существует несколько единиц измерения под названием «лошадиная сила», но, как правило, имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», которая равная ≈ 0,7354 кВт. А вот в США и Великобритании лошадиные силы, касающиеся автомобилей, приравнивают к 0,7456 кВт, то есть как 75 кгс*м/с, что приблизительно равно 1,0138 метрической.

  • 1 кВт = 1,3596 л.с. (для метрического исчисления);
  • 1 кВт = 1,3783 hp (английский стандарт);
  • 1 кВт = 1,34048 л.с. (электрическая «лошадка»).

Если же конвертировать мощность 1 лошадиной силы в киловатты (в промышленности или энергетике), то она будет примерно равна 0,746 кВт. Понятие лошадиная сила не входит в международную систему измерений (СИ), поэтому измерение мощности в кВт будет более правильным.

Чем больше мощность, тем большую скорость сможет развить автомобиль.

Виды мощности

Для определения характеристик двигателя применяют такие понятия мощности как:

  • индикаторная;
  • эффективная;
  • литровая.

Индикаторной называют мощность, с которой газы давят на поршень. То есть, не учитываются никакие другие факторы, а только давление газов в момент их сгорания. Эффективная мощность, эта та сила, которая передается коленчатому валу и трансмиссии. Индикаторная будет пропорциональной литражу двигателя и среднему давлению газов на поршень.

Эффективная мощность двигателя будет всегда ниже индикаторной.

Также есть параметр, называемый литровой мощность двигателя. Это соотношение объема двигателя к его максимальной мощности. Для бензиновых моторов литровая мощность составляет в среднем 30-45 кВт/л, а у дизельных – 10-15 кВт/л.

Как узнать мощность двигателя автомобиля

Конечно, значение можно посмотреть в документах на машину, но иногда требуется узнать мощность автомобиля, который подвергался тюнингу или давно находится в эксплуатации. В таких случаях не обойтись без динамометрического стенда. Его можно найти в специализированных организациях и на станциях техобслуживания. Колеса автомобиля помещаются между барабанами, создающими сопротивление вращению. Далее имитируется движение с разной нагрузкой. Компьютер сам определит мощность двигателя. Для более точного результата может понадобиться несколько попыток.

Что такое крутящий момент

Крутящий момент двигателя рассчитывается по формуле: M = F*R, где F – это сила, с которой давит поршень, R – длина плеча (рычага). В нашем случае плечом будет расстояние от оси вращения коленчатого вала до места крепления шатунной шейки. Этот параметр измеряется в ньютонах на метр (Hм). 1H соответствует 0,1 кг, который давит на конец рычага длиной в метр.

Крутящий момент ДВС характеризует показатель силы вращения коленчатого вала и определяет динамику разгона автомобиля.

Что такое расход (удельный расход) топлива

Удельный расход топлива двигателя – это количество топлива, затрачиваемое для производства определенного количества энергии. Чем расход ниже, тем рациональнее будет использоваться топливо. Расход связан с эффективностью двигателя. Один двигатель может иметь разный расход топлива в зависимости от скорости и нагрузки.

Внешняя скоростная характеристика (ВСХ)

Внешняя скоростная характеристика двигателя показывает зависимость мощности, расхода топлива и крутящего момента от числа оборотов коленвала. Все эти параметры показываются графически в виде кривых.

Внешняя скоростная характеристика

На рисунке можно видеть кривые с обозначениями Pe – мощность двигателя, – крутящий момент, ge – удельный расход топлива. Как видно, с ростом числа оборотов и мощности увеличивается расход топлива. Крутящий момент растет до определенного уровня, а затем идет на спад. В точке, где наиболее эффективный крутящий момент и мощность двигателя, будет самый оптимальный показатель расхода топлива.

Производители моторов борются за то, чтобы максимальный крутящий момент двигатель развивал в как можно более широком диапазоне оборотов («полка крутящего момента была шире»), а максимальная мощность достигалась при оборотах, максимально приближенных к этой полке. Такой двигатель и из болота вытянет, и в городе позволяет быстро ускоряться.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя хендай галлопер

Внешняя скоростная характеристика дает оценку динамическим характеристикам автомобиля, определяет КПД и топливный расход при разных параметрах.

Высокий крутящий момент на более низких оборотах увеличивает тяговую силу агрегата, грузоподъемность и проходимость.

Роль мощности и крутящего момента двигателя

Для обеспечения лучших динамических показателей двигателя, производители стараются наделить силовой агрегат максимальным крутящим моментом, который будет достигаться в более широком значении оборотов двигателя.

Чтобы правильно оценить роль этих двух понятий, стоит обратить внимание на следующие факты:

  • Взаимосвязь мощности и крутящего момента можно выразить в формуле: P = 2П*M*n, где Р – это мощность, M – показатель крутящего момента, а n – количество оборотов коленвала в единицу времени.
  • Крутящий момент более конкретный показатель характеристики двигателя. Низкий крутящий момент (даже при высокой мощности) не позволит реализовать потенциал двигателя: имея возможность разогнаться до высокой скорости, автомобиль будет достигать этой скорости невероятно долго.
  • Мощность двигателя будет возрастать с повышением оборотов: чем выше, тем больше мощность, но до определенных пределов.
  • Крутящий момент увеличивается с повышением количества оборотов, но при достижении максимального значения показатели крутящего момента снижаются.
  • При равных показателях мощности и крутящего момента более эффективным будет двигатель с меньшим расходом топлива.

avtoexperts.ru

Этим материалом мы начинаем серию статей о типах двигателей внутреннего сгорания. Начнем с самого простого – рядного. Рядным называется двигатель внутреннего сгорания, цилиндры которого расположены в ряд, а поршни вращают один коленчатый вал. Это наиболее простой в конструктивном плане тип двигателя внутреннего сгорания, которым начали оборудовать машины еще на заре автомобилестроения.

Поначалу автомобильные двигатели были одно либо двухцилиндровыми, и эти цилиндры размещались в ряд. Мощь моторов с такими цилиндрами была невелика, а вот весили они порядочно. С развитием автомобильного спорта, который служил своеобразным «двигателем прогресса» в деле создания новых технологий, возникла потребность в более мощных двигателях. Инженеры пошли по пути увеличения количества цилиндров, что приводило к увеличению размеров и веса самого агрегата. От двухцилиндровых моторов конструкторы перешли к трех, четырех, пяти и шестицилиндровым рядным двигателям. Однако эксплуатация этих силовых установок показала, что наиболее эффективно применение моторов с четным количеством цилиндров. Причем, для автомобилей бюджетного класса разрабатывались четырех, а для машин классом повыше — шестицилиндровые двигатели. Трех и пятицилиндровые рядные силовые установки хотя и производились, но процент их по соотношению с двигателями с четным количеством цилиндров был мал.

Причина широкого распространения двигателей с четным количеством цилиндров в том, что эти двигатели лучше противостоят вибрации, чем моторы с нечетным количеством цилиндров. Поэтому наряду с прибавлением у рядного двигателя цилиндров конструкторы выдумывали способы эффективного гашения вибраций. Это дало толчок к развитию узлов и агрегатов, подавляющих вибрацию двигателя. Так на рядные моторы начали устанавливать балансировочные валы (в народе известны как «успокоители»), которые вращались в обратную от вращения коленчатого вала сторону и таким образом в значительной мере уменьшали возникающие во время работы поршней вибрации. В основном балансировочные валы использовались на четырехцилиндровых рядных моторах, так как у шестицилиндровых уровень вибрации был сведен к минимуму за счет того, что цилиндры у них уравновешены.

Рядные бензиновые и дизельные двигатели также разделяют по углу наклона цилиндров на две группы. К первой относят силовые установки, блок цилиндров у которых расположен строго вертикально. Ко второй группе относят моторы, блок цилиндров которых установлен под углом.

Достоинства

К основным положительным сторонам рядных двигателей можно отнести:

а) простоту конструкции;

б) равномерный износ деталей;

в) приемлемые условия для функционирования кривошипно-шатунного механизма;

г) относительную дешевизну обслуживания узлов и агрегатов.

Недостатки

Недостатков у таких моторов немного. В основном они касаются габаритов двигателей, ведь рядное расположение цилиндров предполагает, что такая силовая установка займет под капотом больше места, чем V-образная. Впрочем, если по длине подобный двигатель действительно проигрывает моторам с другим расположением цилиндров, и проблему эту решить нельзя никоим образом, то с высотой конструкторы вопрос решили простым наклоном силовой установки.

Двигатель для квадроцикла: виды и уход

В продаже представлено множество квадроциклов, которые отличаются массой параметров. Одним из самых важных нюансов, на который нужно обращать внимание, является тип двигателя. Эта характеристика определяет функциональность и область применения мотовездехода. Со временем может возникнуть ситуация, когда двигатель для квадроцикла потребуется заменить. В этом случае нужно знать, на какие характеристики обратить внимание при выборе.

Сегодня на рынке можно встретить квадроциклы, которые работают на бензине или электричестве. Конструкция моторов у таких аппаратов имеет массу различий. Также отличается и функциональность двигателей для квадроциклов.

Разновидности двигателей

Электрические моторы характеризуются меньшей мощностью. Запас энергии такого транспортного средства небольшой, его хватает примерно на 40-50 км пути. Среднестатистический электродвигатель для квадроциклов способен обеспечить работу транспортного средства в течение 1-2 часов. После этого придётся подзаряжать аккумулятор. Поэтому электромотры для квадроцикла устанавливают только в детских аппарата. Ребенку достаточно часа, чтобы поиграть и покататься на таком транспортном средстве. Затем нужно будет сделать перерыв для подзарядки.

Читать еще:  Газель 405 двигатель неисправности форсунки

Бензин АИ-92 является самым распространенным типом топлива для квадроциклов. Движок, работающий на таком топливе, отличается мощностью и обеспечивает машине высокую проходимость. Он позволяет ощутить настоящий драйв при езде по пересеченной местности. Если планируется устроить поездку в лес, отправиться на рыбалку или охоту, выполнять хозяйственные задачи, потребуется квадроцикл с двигателем на бензине.

Для экстремального офф-роуда нужен не просто мотор на бензине, а двигатель высокой мощности. В сочетании с трансмиссией система преобразует энергию топлива в высокий крутящий момент. По этой причине квадроциклы с бензиновым мотором могут преодолевать серьезные препятствия на дороге, легко передвигаться по любому бездорожью.

Мощность мотора соотносится с массой квадроцикла. Так определяется показатель удельной мощности двигателя. Легкие конструкции мототехники в сочетании с хорошим мотором обеспечивают высокую проходимость квадроциклов. Рабочий объем бензиновых двигателей может быть разным. На детских и подростковых моделях мотовездеходов устанавливаются моторы объемом 50 куб.см, а на взрослых от 100 куб.см.

Особенности бензиновых движков

Бензиновые двигатели разрабатывают многие производители, поэтому при выборе мотора нужно обратить внимание на бренд. Также одна из важнейших характеристик – количество тактов: два или четыре.

В двухтактных моторах поршень совершает рабочий цикл за одно движение, а в четырехтактных – за два хода. В моторе происходит впрыск топливной смеси, сжатие, детонация и выпуск. Поэтому можно сказать, что четырехтактные моторы выдают меньшую мощность, если объем цилиндров будет одинаковым. Поэтому большинство производителей оснащают свою технику именно четырёхтактными двигателями.

Существует мнение, что в топливо для двухтактного мотора нужно доливать масло. Это утверждение не всегда правильно. Сегодня существуют двухтактные двигатели, для которых смешивать масло с бензином не требуется. Такие модели выпускает, например, известный бренд Catarpillar.

Отличительной чертой между двухтактными и четырехтактными моторами является разное количество вредных веществ в выхлопных газах. В соответствии с современными стандартами производители двигателей должны снижать количество токсинов в выхлопах. Поэтому четырехтактные моторы, которые отличаются относительно приемлемыми экологическими показателями, устанавливаются в подавляющем большинстве моделей квадроциклов.

Объем двигателя

В зависимости от объема двигателя определяется его функциональность. Так, существует несколько категорий моторов, которые отличаются по этому показателю. Объем мотора может составлять:

  • 50-90 см³. Такой двигатель устанавливается в квадрациклах, предназначенных для детей. Это легкие модели, не отличающиеся высокой скоростью или проходимостью.
  • 110-150 см³. Такие моторы устанавливают в моделях, предназначенных для подростков и взрослых. Мотовездеход с подобным двигателем подойдет для езды по пересеченной местности и перевозки небольших грузов. Поэтому такие двигатели часто устанавливают на квадроциклах, предназначенных для активного отдыха: охоты или рыбалки.
  • 200-300 см³. Такой двигатель можно встретить на квадроциклах, предназначенных для выполнения простых хозяйственных задач: перевозки груза, буксировки и работы в поле. Мотовездеходы с такими моторами оснащаются прочными багажниками, что позволят перевозить разные грузы.
  • 350-550 см³. Этот мотор подходит для спортивных квадроциклов. Благодаря мощному двигателю аппараты развивают значительную скорость и проезжают по сложным трассам.
  • 700-800 см³. Это мощные двигатели, которые позволяют не только насладиться экстремальным офф-роудом, но и выполнять спектр хозяйственных задач на поле, перевозить прицепы и т.д. Чаще всего, такие моторы устанавливаются на туристических моделях или универсальных утилитарниках.

Двигатель для квадроцикла и его обслуживание

Чем качественнее будет выполнено техобслуживание двигателя, тем дольше он проработает. Двухтактные моторы требуют обслуживания гораздо чаще, чем четырехтактные. Это объясняется принципом работы двигателей.

В двухтактных моделях сгорание происходит преимущественно в цилиндре. Из-за этого температура в системе двухтактного мотора выше. В результате некоторые детали изнашиваются быстрее.

Четырехтактные модели не только проще в обслуживании, но и потребляют меньше бензина и масла. Также они работают тише и создают меньше вибрации. Поэтому большинство моделей квадроциклов оснащают четырехтактным движком. А вот спортивные модели чаще оборудуются двухтактным мотором, так как при равных объемах он выдает большую мощность.

Что такое рабочий объем двигателя

Рабочий объем двигателя — это один из главных технических параметров автомобиля, от которого зависит мощность, динамика и объем потребления топлива.

В среде автовладельцев сложился стереотип, что автомобили с большим объемом двигателя являются лучшим выбором. Но такое утверждение не всегда соответствует действительности.

Крупнолитражные машины отличаются большим потреблением топлива и имеют высокую себестоимость, что в итоге делает автомобиль менее доступным для рядового покупателя. Кроме того, такие авто более дорогие в обслуживании.

Общие положения

Чтобы понять, как рассматриваемый параметр может влиять на характеристики транспортного средства, важно знать устройство ДВС.

Если говорить вкратце, двигатель состоит из следующих элементов:

  • Блока цилиндров;
  • Головки блока;
  • Камеры сгорания;
  • Поршня, который объединен с коленвалом через КШМ;
  • Система подачи и зажигания горючей смеси;
  • Клапана, через которые отводятся продукты горения (отработавшие газы);
  • Картера.

В задачу двигателя входит преобразование одного вида энергии в другой, а именно тепловую энергию (сжигание топливной смеси) в механическую (вращение коленвала). После подготовки горючее под давлением направляется в камеру сгорания и зажигается.

Читать еще:  Что такое метановый двигатель

В результате создается давление, достаточное для выталкивания поршня, вращающего коленвал машины.

Особенности расчета

От объема двигателя зависит, сколько горючего можно подать в полость цилиндра. Следовательно, чем больший объем топливной смеси поступает в камеру сгорания, тем на более существенный объем энергии можно рассчитывать.

Формула расчета объема цилиндров имеет следующий вид:

Здесь π равно 3,14 (фиксированная величина), r — радиус цилиндра машины, а h — его высота. Можно проводить расчеты через диаметр, разнице нет.

Кроме того, формула для расчета объема может выражаться, как площадь поперечного сечения, умноженная на высоту в точке, когда поршень расположен в нижней мертвой позиции.

С учетом вышесказанного можно сделать следующий вывод, расчетный объем мотора — это:

  • Сумма объемов каждого из цилиндров;
  • Произведение объема одного цилиндра на их общее число в двигателе.

Единица измерения — литры или кубические сантиметры. При этом 1000 см 3 равно одному литру.

Если объем мотора показывается в литрах, производитель округляет число до целого. Так, если параметр имеет размер 1598 куб. см, в литрах это 1,6.

На какие характеристики влияет литраж?

Как уже отмечалось, чем выше объем цилиндра, тем больше топливной смеси может в него поступить. Получается, что при сгорании горючего в цилиндре более «емкого» двигателя энергии получается больше.

Результатом является увеличение мощности силового узла и улучшение общих динамических качеств авто.

Но имеется и недостаток. Двигатели с большим рабочим объемом отличаются прожорливостью. Это легко доказать в цифрах.

Среднестатистический мотор на 1,5 литра потребляет в условиях города 9-10 л на «сотню» пути.

Для двигателей объемом 2,0 л и более этот параметр выше — 12-13 л. При движении вне населенных пунктов и по хорошей дороге разница меньше — 6-7 л и 8-9 л соответственно.

Причина повышенного потребления заключается в большем объеме горючего, которое впрыскивается в камеру сгорания в процессе работы.

Благодаря этому, машина разгоняется до нужной скорости быстрее, что уменьшает время работы мотора на неэкономичном режиме.

Привычная зависимость, что с ростом объема увеличивается мощность, характерна для легковых транспортных средств. В случае с грузовым транспортом ситуация выглядит по-другому.

Так, большой литраж не означает, что двигатель имеет запредельное число лошадиных сил. Для таких автомобилей на первом месте стоит момент вращения на всех диапазонах оборота коленчатого вала.

Например, автомобиль КАМАЗ-54115 с мотором на 1085 куб. см имеет один цилиндр с таким же литражом, как у всего двигателя малолитражного авто.

Несмотря на столь высокие показатели, мощность находится на уровне 240 лошадиных сил.

Для сравнения БМВ модели X5 имеет 3-литровый мотор, который выдает 218 «лошадей».

Но хотелось бы отметить, что на современные грузовые авто (тот же КАМАЗ) ставятся силовые агрегаты на 11.76 л мощностью до 400 «лошадок», что больше соответствует реалиям.

Каким должен быть литраж?

Производители знают об изменчивости приоритетов автовладельцев, поэтому выпускают автомобили с различными типами двигателей.

Исходя из этого, все транспортные средства делятся на следующие классы:

  • Микролитражные авто. Такие ТС имеют объем двигателя до 1,1 л.
  • Малолитражки. Особенность этих машин — установка 1,2-1,7-литровых моторов. В нашей стране это наиболее востребованный вариант.
  • Среднелитражные машины. Сюда входят ТС с рабочим объемом 1,8-3,5 л.
  • Крупнолитражки — авто с 3,5 л и более.

Рассмотренное выше разделение носит условный характер и касается в большей части бензиновых моторов.

Если на авто установлен дизельный силовой агрегат, ситуация будет иной.

Существует еще один тип градации машин — по классам:

  • В-класс — от 1,0 до 1,6 л.
  • С-класс — от 1,4 до 2,0 л.
  • D-класс — от 1,6 до 2,5 л.
  • E-класс — от 2.0 л и больше.

При выборе машины стоит обращать внимание на условия эксплуатации транспортного средства. Если авто необходимо для перемещения движения по городу, лучшим вариантом будет малолитражка. Главное — наличие хорошей тяги на «холостых». При недостатке этого параметра двигатель будет тратить больший объем горючего, поэтому об обещанных 7-8 л можно не мечтать.

Стоит учесть, что при включении климат-системы потребление горючего возрастает и падает динамика авто. Если машина имеет мотор небольшой мощности, придется постоянно переводить ручку КПП на более низкую скорость.

Если авто будет использоваться для продолжительных путешествий, лучше отдать предпочтение ТС с большим рабочим объемом.

Причин здесь несколько:

  • Уменьшается разница в расходе;
  • Включение климат-системы почти не влияет на тягу;
  • Под капотом будет присутствовать достаточный запас мощности, необходимый для быстрого обгона.

Зная рассмотренные нюансы, проще определиться с подходящим объемом двигателя. Важно ориентироваться не только на цифры, но и на реальные показатели — мощность, расход топлива и динамику.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector