Калькулятор как рассчитать лошадиные силы из объема двигателя

Степень сжатия в двигателе автомобиля

Расчет степени сжатия и объема мотора

Расчет двигателя

Расчет степени сжатия и объема мотора

b = диаметр цилиндра;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

О спортивных автомобилях

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

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

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

Формула расчета цилиндра известна еще со школьной программы – объем равен произведению площади основания на высоту. И для того чтобы вычислить объем двигателя автомобиля либо мотоцикла также нужно воспользоваться этими множителями. Рабочий объём любого цилиндра двигателя рассчитывается так:

h — длина хода поршня мм в цилиндре от ВМТ до НМТ (Верхняя и Нижняя мёртвая точки)

r — радиус поршня мм

п — 3,14 не именное число.

На какие характеристики влияет литраж?

Основной параметр, от которого будет зависеть мощность авто – объем двигателя. Например, если под капотом будет установлена модификация на 1,5 литра и 120 л.с., то аналог с увеличенным объемом до двух литров, естественно, будет мощнее.

Однако не стоит считать литраж единственным фактором, влияющим на мощность. Характеристики мотора могут существенно измениться при наличии турбины, измененных размеров кривошипно-шатунного механизма и системы смены фаз газораспределения .

На что еще влияет объем двигателя?

• Динамика. Совокупность современных технологий газораспределения и большого объема цилиндров позволяет повысить пиковую скорость авто и сократить время разгона. Эти параметры также могут значительно измениться, если производитель установит в мотор особенные шатуны и коленвал.
• Стоимость автомобиля. Для моделей с мощным мотором потребуется более надежная коробка передач, улучшенная тормозная система, подвеска, и шины. Это необходимо, потому что водитель будет пытаться использовать весь потенциал транспорта, а значит, машина будет быстро ездить. Изготовление и обслуживание такого транспорта будет дороже.
• Расход топлива. Машины с 1,5-литровыми силовыми агрегатами в городском режиме расходуют в среднем 6-7 литров на 100км., а среднелитражные – порядка 9-14 л./100км. «Прожорливость» крупнолитражных моделей стартует от показателя в 15 литров. Однако и эти параметры относительны. Так, для динамичной езды на малолитражке водителю придется часто «крутить» мотор на повышенных оборотах, что обязательно приведет к перерасходу топлива. А если машина оснащена кондиционером, то малолитражка будет не менее прожорливой, чем аналог классом выше.

Подробней о связи расхода и объема двс рассказывается в видео:

Как связаны расход топлива и объем двигателя? Watch this video on YouTube

Что такое компрессия двигателя

В отличие от степени сжатия, параметр компрессии часто можно слышать в сервисных центрах, например, при прохождении диагностики. Мастера по техническому обслуживанию после считывания ошибок или проведения других работ могут сообщить, что у автомобиля повышенная или пониженная (что чаще) компрессия.

Если компрессия снижается в двигателе, это является сигналом о том, что имеются определенные проблемы с мотором.

Замерить компрессию двигателя можно и самостоятельно. Чтобы это сделать, потребуется компрессометр. Данный прибор можно приобрести практически в любом автомобильном магазине. Его нужно поместить в цилиндр, после чего прокрутить мотор стартером. Далее можно узнать по полученным результатам информацию о компрессии.

Обратите внимание: Если на автомобиле бензиновый двигатель, нормальный уровень компрессии для него находится на уровне в 10-14 атмосфер. Для дизельного двигателя данный показатель равен 24-35 атмосферам

Если после замера компрессии вы обнаружили, что она значительно меньше, чем рекомендуется конкретно для вашего мотора, необходимо провести диагностику. Лучший способ диагностики — разобрать полностью мотор и посмотреть комплектующие. Но, поскольку это достаточно сложная процедура, требующая определенных знаний, лучше провести тестирование следующим образом:

Залейте в цилиндр двигателя около 15-20 грамм моторного масла;
Далее повторно проведите замер компрессии двигателя;
Если в результате измерения вы заметили, что компрессия увеличилась, это говорит о том, что клапаны не закрываются до конца, либо имеет место быть прогорание клапана

В случае, если после залития масла показатель компрессии остался на прежнем уровне, следует обратить внимание на возможность залегания поршневых колец. Но также следует брать во внимание, что в таком случае есть вероятность проблем с зеркалом цилиндра или с самим поршнем.

Снижение уровня компрессии — достаточно серьезная проблема, которую можно определить на раннем этапе. Симптомами, которые указывают на подобную проблему, является повышение расхода уровня топлива и снижение мощности двигателя.

(182 голос., средний: 4,46 из 5)

Пограничники

Как вы уже поняли, наш выбор пал на модели «пограничной» мощности. Это пять автомобилей с заявленной в России мощностью до 250 л.с., которые выдают в Европе или США заметно больше. За «маломощных» отдувается Citroen C4 с 150‑сильным мотором, с него ­и начинаем.

Несколько минут надрывного рева французского двигателя, и на экране ноутбука высвечиваются показатели — пик пришелся на 155 л.с. Двигатель 1.6 турбо в российской спецификации выдает 150 л.с., в европейской — 165. Судя по всему, французы сохранили оригинальную прошивку мотора. Выходит, покупатель получает чуть больше, чем обещано!

Mazda CX‑9 с двигателем 2.5 турбо в исполнении для России должна выдавать 231 силу, тогда как в США развивает 253 л.с. Взглянув на экран ноутбука, понимаем: тенденция, однако! Японский кроссовер перекрыл российские паспортные данные, но недотянул до заокеанских: 236 л.с.

Третья машина отказалась подтверждать наметившуюся закономерность. Toyota Land Cruiser 200 с дизелем 4.5 при обещанных 249 силах выдал 244. Тут всё по-честному.

Genesis G70 продается в России с «турбочетверкой» 2.0 мощностью 197 или 247 л.с. Но в Штатах с нее сняли больше — 255 «лошадей». Уличить в хитрости люксовый седан нам не удалось: график уперся в пик на 240 силах. Чуть меньше заявленного, всё без обмана.

Последними к тестам приступили два представителя Германии. На Audi A5 и BMW X4 стоят двухлитровые бензиновые «четверки» с наддувом. Официальные параметры у них — как под копирку: 252 л.с. в Европе и 249 л.с. у нас. К какой партии примкнут они? Ни к какой! Если Citroen и Mazda превысили заявленные для России показатели, но уложились в «оригинальные» для Франции и США соответственно, то Audi с BMW оставили позади даже немецкие данные! «Пятерка» выдала 260 «лошадей», а X4 развил максимальную мощность 263 л.с. Щедрый подарок владельцам!

Со счетом 4:2 выигрывают те модели, у которых паспортные данные чуть занижены относительно реальных. Похоже, одни компании действительно пишут новые программы управления двигателем, другие же оставляют оригинальный софт и «рисуют» нужную мощность лишь на бумаге. Судя по результатам, такой подход практикуют европейские бренды. Причем не только применительно к России.

Какой вариант попался вам? Ответ можно получить за один визит на сервис. Цикл замеров обойдется в 3000–4000 рублей, зато может появиться повод для гордости. Ну или для разочарования, причину которого при желании можно сравнительно недорого исправить чип-тюнингом.

Для чего бывает нужно изменить коэффициент сжатия

Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (Vр Vс)/ Vс; где Vр – рабочий объем цилиндра, Vс – объем камеры сгорания. Из формулы видно, что степень сжатия можно сделать больше, уменьшив, объем камеры сгорания. Или увеличив, рабочий объем цилиндра, не изменяя камеры сгорания.

Рабочий объем цилиндра можно посчитать, зная диаметр цилиндра – D и ход поршня – S. Формула для его вычисления выглядит так: Vр = (π*D2/4)* S.

Чем выше степень сжатия, тем больше компрессия ДВС и его мощность (при прочих равных условиях). Повышая степень сжатия, мы также способствуем увеличению КПД двигателя за счет снижения удельного расхода топлива. Степень сжатия ДВС, определяет октановое число используемого для работы мотора бензина. Так, низкооктановое топливо станет причиной детонации мотора с большим значением этого коэффициента. Чрезмерно высокое октановое число топлива не позволит силовому агрегату, компрессия которого невысока, развивать полную мощность.

Исходные данные

Октановое число топлива, используемого для бензиновых двигателей с различной степенью сжатия.

• 7,0–7,5 октановое число 72–76.
• 7,5–8,5 октановое число 76–85.
• 5,5–7 октановое число 66–72.
• 10:1 октановое число 92.
• От 10,5 до 12,5 октановое число 95.
• От 12 до 14,5 октановое число 98.

Выравнивание плоскости сопряжения головки с блоком срезанием слоя металла приводит к уменьшению камеры сгорания мотора. От этого показатель сжатия увеличивается в среднем на 0,1 при уменьшении толщины головки на 0,25 мм. Имея в своем распоряжении эти данные, можно определить, не превысит ли он после ремонта головки блока допустимые пределы. И не следует ли принять меры для его снижения. Опыт показывает, что при удалении слоя менее 0,3 мм последствия можно не компенсировать.

Необходимость изменения этого параметра ДВС возникает довольно редко. Можно перечислить всего несколько причин, побуждающих сделать такое.

1. Форсирование двигателя.
2. Желание приспособить мотор для работы на бензине с другим октановым числом. Было время, когда газовое оборудование для авто не встречалось в продаже. Не было и газа на заправках. Поэтому советские автовладельцы часто переделывали двигатели для работы на более дешевом низкооктановом бензине.
3. Неудачный ремонт мотора, для ликвидации последствий которого требуется корректировка коэффициента сжатия. К примеру, фрезеровка головки блока после слишком сильной тепловой деформации. Когда выровнять сопрягаемую с блоком цилиндров поверхность удается ценой снятия слоя металла чрезмерно большой толщины. От этого значение коэффициента увеличивается столь сильно, что работа на бензине, для которого был рассчитан мотор, становится невозможной.

Методы увеличения:

• Расточка цилиндров и установка поршней большего размера.
• Уменьшение объема камер сгорания. Выполняется за счет удаления слоя металла со стороны плоскости сопряжения головки с блоком. Эту операцию из-за мягкости алюминия лучше делать на фрезерном или на строгальном станке. Шлифовальный станок использовать не следует, так как его камень будет постоянно забиваться пластичным металлом.

Способы снижения:

• Снятие слоя металла с днища поршня (делается это обычно на токарном станке).
• Установка между головкой и блоком цилиндров дюралюминиевой проставки между двумя прокладками.

В цилиндры двигателя, имеющего турбонаддув, воздух нагнетается компрессором под давлением несколько больше атмосферного. Значит, для определения показателя сжатия такого мотора нужно значение, которое вы получите в результате расчета по формуле, умножить на коэффициент турбокомпрессора. Бензиновые двигатели с турбонаддувом работают на топливе с октановым числом выше, чем у бензина, который потребляют такие же моторы без турбин, именно потому, что их коэффициент ξ больше.

Единицы измерения: в литрах или в куб дюймах

Существуют различные меры объема. Для двигателей, обычно, применяются литры и см3 (в одном литре 1000 см3). Довольно часто в технических характеристиках машин можно встретить указание в кубических дюймах. Эта единица измерения используется британскими и американскими автопроизводителями. В одном литре около 61 in3.

Объем двигателя и расход топлива

Мотор может иметь различное количество цилиндров. Чаще всего их четыре, шесть или восемь. На более крупных автомобилях число может быть увеличено до десяти-двенадцати. Гораздо реже встречаются машины с тремя или пятью цилиндрами.

Чем больше цилиндров в моторе, тем больше его рабочий объем. Соответственно, чтобы приводить в движение поршни, требуется большее количество воздушно-топливной смеси. То есть расход топлива увеличится.

Увеличение объема картера и мощность

Конечно, на мощность существенно влияет объем двигателя. Но, на самом деле, литраж двигателя это не основной показатель, определяющий его мощность. Дело в том, что на современных автомобилях реализованы многие технологии, увеличивающие мощность. Так, инжекторный мотор будет несколько мощнее карбюраторного с такими же размерами. А все из-за того, что электроника позволяет рациональнее осуществлять впрыск.

Рекомендуем: Масло для двигателя: разновидности, свойства, характеристики

Турбина также позволяет увеличить мощность, не меняя рабочий объем цилиндра. Наличие этого элемента увеличивает мощность до 100 л.с. с каждого литра. Причем расход топлива остается прежним. Необходимо отметить, что установка этой детали существенно уменьшает ресурс мотора.

Кроме того, турбина не подходит для установки на внедорожниках и тяжелых авто. Причина в том, что она позволяет раскручивать мотор до больших оборотов. Соответственно, и вся прибавка мощности осуществляется на верхах. А тяжелые автомобили, напротив, требуют основное количество «лошадей» при 2000—3000 оборотах. Поэтому здесь используются только моторы большого размера (установка турбины допустима, но она не сможет показать весь свой потенциал).

Максимальный рабочий объем: что даст несколько куб см?

Многие автомобилисты, проводя модернизацию двигателя, увеличивают его объем. Сделать это действительно можно, но только в разумных пределах.

При производстве моторов, автопроизводители закладывают в него запас прочности. Это касается и картера. То есть объем двигателя в см3 можно несколько увеличить, не повлияв на ресурс. Такая процедура прибавит несколько лошадиных сил.

Для увеличения объема растачивают цилиндры, заменяют поршни и шатуны (на подходящие по диаметру). Чтобы не навредить мотору, достаточно будет сточить 1-2 мм. Если убрать больше, велика вероятность выхода агрегата из строя. Даже когда автовладельцу необходимо существенно увеличить мощность, не стоит пытаться сильно растачивать цилиндры. Лучше использовать другие методы, или вовсе выбрать двигатель автомобиля с подходящими характеристиками.

Объем цилиндров и расход масла

Моторное масло, вырабатываясь, создает пленку на стенках цилиндров. Она уменьшает трение и защищает детали от износа. Норма расхода масла для разных двигателей различна. На это влияют разнообразные факторы. Если расход смазочного материала слишком высок, имеет смысл проверить состояние поршневых колец и убедиться в том, что залитое масло имеет достаточную вязкость. Однако возможны и другие причины возникновения данной проблемы.

Существует такая процедура, как хонингование. Это заключающий этап обработки цилиндров. В данном случае, с помощью абразивного материала наносится мелкая сетка (глубиной до 0,01мм). Благодаря обработке, масло на стенках держится гораздо лучше и не стекает. Соответственно, увеличивается ресурс агрегата.

Между тем, при расточке картера, хонингованием нередко пренебрегают из-за отсутствия необходимого оборудования и навыков. Хотя данная процедура обязательна. Она всегда проводится автопроизводителями и крупными мастерскими. Если пропустить последний этап обработки, возможно увеличение расхода масла и сокращение ресурса мотора.

В современных автомобилях используются новые технологии, а значит объём двигателя – далеко не самый важный показатель, влияющий на мощность. Однако на расход топлива он влияет существенно

Кроме того, большой объем цилиндров позволяет выдавать мотору больше мощности на малых оборотах, что очень важно для внедорожников, тяжелых седанов и универсалов

Увеличение степени сжатия

Известно, что степень сжатия, помимо других факторов, напрямую влияет на мощность мотора. Если форсирование двигателя при помощи расточки цилиндров приводит к повышению расхода топлива, то данная процедура не влияет на эту характеристику. Причина тому – объем двигателя остается прежним (подробней о том, что это такое, читайте здесь), но при этом топлива расходуется немного меньше.

Некоторые автомобилисты задумываются о проведении этой процедуры, чтобы увеличить компрессию без изменения количества потребляемого топлива. Если расход увеличился, это в первую очередь свидетельствует о том, что в двигателе или системе подачи топлива происходят какие-то сбои. Повышение степени сжатия в этом случае может не только ничего не поменять, а наоборот – спровоцировать некоторые поломки.

Если упала компрессия, то эта неполадка может свидетельствовать о прогорании клапанов, поломке уплотнительных колец и др. Подробней о том, как замеры компрессии позволяют определить некоторые неисправности мотора, рассказывается в отдельной статье. По этой причине, прежде чем начинать форсирование мотора, нужно устранить возникшие неисправности.

Вот что дает увеличенное сжатие воздушно-топливной смеси в исправном двигателе:

1. Повысить экономичность мотора (отдача двс повышается, но расход не меняется);
2. Мощность силового агрегата увеличивается за счет более сильных толчков, которые провоцирует сгорание ВТС;
3. Повышение компрессии.

Помимо плюсов у данной процедуры есть и свои побочные эффекты. Так, после форсирования нужно будет использовать топливо с повышенным октановым числом (подробно об этом значении читайте здесь). Если заливать в бак тот же бензин, что использовался ранее, существует риск образования детонации. Это когда горючая смесь не воспламеняется в момент подачи искры, а взрывается.

Бесконтрольное и резкое сгорание ВТС будет влиять на состояние поршней, клапанов и всего кривошипно-шатунного механизма. Из-за этого рабочий ресурс силового агрегата резко сокращается. Такой эффект критичен для любого двигателя, независимо от того, это двухтактный или четырехтактный агрегат.

Подобной «болячкой» страдает не только бензиновый двигатель, прошедший форсировку при помощи рассматриваемого метода, но также и дизельный агрегат. Чтобы повышение степени сжатия не сказывалось на работе мотора, помимо его переделки нужно будет впоследствии заливать в бак бензинового автомобиля топливо, скажем, не 92-й, а уже 95-й или даже 98-й марки.

Прежде чем приступать к модернизации агрегата, следует взвесить, действительно ли она будет экономически оправдана. Что касается машин, оснащенных газовыми установками (об особенностях установки ГБО читайте отдельно), то в них детонация практически никогда не происходит. Причиной тому – газ имеет высокое ОЧ. Этот показатель у такого топлива 108, благодаря чему в моторах, работающих на газу, можно без страха проводить повышения порога сжатия.

Определение мощности электродвигателя по потребляемому току

Мощность двигателя можно определить по потребляемому им току. Для измерения силы тока будем использовать токоизмерительные клещи.

Перед началом измерений предварительно отключаем подачу напряжения на электродвигатель. После этого снимаем крышку с клеммной коробки и расправляем токопроводящие жилы, чтобы обеспечить удобный доступ к ним.

Затем подаем напряжение на двигатель и даем поработать в режиме номинальной нагрузки в течение нескольких минут. Устанавливаем предел измерений на значение «200 А» и токовыми клещами выполняем измерение потребляемого тока на одной из фаз. Далее замеряем напряжение на обмотках с помощью щупов, входящих в комплект токоизмерительных клещей.

Колесо выбора режимов и пределов измерений устанавливаем в позицию для измерения переменного напряжения с пределом в 750 В. Щуп красного цвета присоединяем к гнезду для измерения напряжения, сопротивления и силы тока до десяти Ампер, а черного – к гнезду «COM» . Замеры выполняем между клеммами «U1-V1» или «V1-W1» или «U1-W1» .

Расчет мощности электродвигателя выполняем по формуле:

где S – полная мощность (кВА), I – сила тока (А), U – значение линейного напряжения (кВ).

Замеряем ток на одной из фаз, а также напряжение и подставляем полученные значения в формулу (например, при замере мы получили ток равный 15,2А, а напряжение – 220В):

Важно отметить, что мощность эл. двигателя не зависит от схемы соединения обмоток статора

В этом можно убедиться, выполнив измерения на этом же двигателе, но с обмотками статора, соединенными по схеме «звезда»: измеренный ток будет равен 8,8А, напряжение – 380В. Также подставляем значения в формулу:

По этой формуле мы определили мощность электродвигателя, потребляемую из электрической сети.

Чтобы узнать мощность двигателя на валу, нужно полученное значение умножить на коэффициент мощности двигателя и на коэффициент его полезного действия. Таким образом, формула мощности двигателя выглядит так:

где P – мощность двигателя на валу; S – полная мощность двигателя; сosφ – коэффициент мощности асинхронного электродвигателя; η – КПД двигателя.

Поскольку мы не располагаем точными данными, подставим в формулу средние значения cosφ и КПД двигателя:

Таким образом, мы определили мощность электродвигателя, которая равна 4 кВт.

Мы рассказали о самых надежных методах определения мощности электродвигателя. Вы также можете посмотреть наше видео, в котором подробно показано, как определить мощность электродвигателя.

Оригинал статьи размещен на нашем сайте

Источник