Как рассчитать r s двигателя
Перейти к содержимому

Как рассчитать r s двигателя

  • автор:

Расчет рабочего объёма двигателя

Определить объем двигателя можно обычным калькулятором, зная параметры цилиндра и поршня. Но посчитать рабочий объем в см³ нашим калькулятором, в режиме онлайн, будет намного проще и быстрее, тем более, если вам расчеты нужны, дабы узнать мощность двигателя, поскольку эти показатели напрямую зависят друг от друга.

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:
V=πr²h где,
h — длина хода поршня мм в цилиндре от ВМТ до НМТ (Верхняя и Нижняя мёртвая точки)
r — радиус поршня мм
п — 3,14 не изменное число.

Поршни

Как узнать объем двигателя.

Для расчета рабочего объема двигателя вам будет нужно посчитать объем одного цилиндра и затем умножить на их количество у ДВС. И того получается:
Vдвиг = число Пи умножено на квадрат радиуса (диаметр поршня) умноженное на высоту хода и умноженное на кол-во цилиндров.
Поскольку, как правило, параметры поршня везде указываются в миллиметрах, а объем двигателя измеряется в см. куб., то для перевода единиц измерения, результат придется разделить еще на 1000.
Заметьте, что полный объем и рабочий, отличаются, так как поршень имеет выпуклости и выточки под клапана и в него также входить объем камеры сгорания. Поэтому не стоит путать эти два понятия. И чтобы рассчитать реальный (полный) объем цилиндра, нужно суммировать объем камеры и рабочий объем.

Объем двигателя внутреннего сгорания очень часто также могут называть литражом, поскольку измеряется как в кубических сантиметрах (более точное значение), так и литрах (округленное), 1000 см³ равняется 1 л

Расчет объема ДВС калькулятором

Чтобы посчитать объем интересующего вас двигателя нужно внести 3 цифры в соответствующие поля, — результат появится автоматически. Все три значения можно посмотреть в паспортных данных автомобиля или тех. характеристиках конкретной детали либо же определить, какой объем поршневой поможет штангенциркуль.
Таким образом, если к примеру у вас получилось что объем равен 1598 см³, то в литрах он будет обозначен как 1,6 л, а если вышло число 2429 см³, то 2,4 литра.
Также замете, что при одинаковом количестве цилиндров и рабочем объеме двигатели могут иметь разный диаметр цилиндров, ход поршней и мощность таких моторов так же будет разной. Движок с короткоходными поршнями очень прожорлив и имеет малый КПД, но достигает большой мощности на высоких оборотах. А длинноходные стоят там, где нужна тяга и экономичность.
Следовательно, на вопрос «как узнать объем двигателя по лошадиным силам» можно дать твердый ответ – никак. Ведь лошадиные силы хоть и имеют связь с объемом двигателя, но вычислить его по ним не получится, поскольку формула их взаимоотношения еще включает много разных показателей. Так что определить кубические сантиметры двигателя можно исключительно по параметрам поршневой.

Зачем нужно проверять объем двигателя

Чаще всего узнают объем двигателя когда хотят увеличить степень сжатия, то есть если хотят расточить цилиндры с целью тюнинга. Поскольку чем больше степень сжатия, тем больше будет давление на поршень при сгорании смеси, а следовательно, двигатель будет более мощным. Технология изменения объема в большую сторону, дабы нарастить степень сжатия, очень выгодна — ведь порция топливной смеси такая же, а полезной работы больше. Но всему есть свой предел и чрезмерное её увеличение грозит самовоспламенением, вследствие чего происходит детонация, которая не только уменьшает мощность, но и грозит разрушением мотора.

Адрес:

ул. Бабушкина, 2А, Орехово-Зуево, Московская обл., 142601

Эвакуация автомобилей

yellow_black_ribbon

phone_menu

заказать звонок

ВВЕДИТЕ НОМЕР ТЕЛЕФОНА,
МЫ ПЕРЕЗВОНИМ ВАМ
В ТЕЧЕНИИ 3-Х МИНУТ

yellow_black_ribbon

Варианты увеличения объема мотора и значение R/S

Увеличить мощностную отдачу и крутящий момент двигателя можно несколькими способами. Начнем с самых простых. Во-первых, расточка блока цилиндров под диаметр поршня больше стандартного показателя. Этот вариант закономерно назван народным, потому что в его затратную часть входит лишь стоимость комплекта новых колец/поршней и работы по расточке. Второй вариант более затратный, ибо он рекомендует заменить штатный коленвал на иной, с большим радиусом кривошипно-шатунного механизма. Рассчет здесь прост – чем больше будет амплитуда хода поршня, тем больше увеличится объем силового агрегата.

Хотя форсировка мотора за счет роста рабочего объема его поршней оправдана далеко не всегда. Например, иногда выгоднее приобрести спортивный распредвал и модернизировать под него головку блока цилиндров – это даст больший прирост «лошадей». Однако доработка ГБЦ в таком случае будет очень серьезной: иногда приходится перепрессовывать седла и монтировать клапаны повышенного диаметра, не забывая при этом о впускных-выпускных каналах, из которых выхлопные газы будут выходить с большой скоростью – потребуется увеличить сечение этих элементов двигателя. Поэтому обращаться в «гаражные» автомастерские любителям такого тюнинга нельзя – это грозит едва ли не сразу после оплаты работ вызовом эвакуатора в Москве.

Кроме того, значительное влияние на «характер» силового агрегата оказывает и «геометрия» блоков цилиндров – есть разные типы и формы поршней, масса коленвалов и прочие параметры. Однако упомянуть об одном из чрезвычайно важных все-таки стоит: это отношение длины шатуна к ходу поршня, так как по своей сути мотор представляет собой насос, прокачивающий через себя определенный объем топливо-воздушной смеси за определенный отрезок времени. Наконец, кардинально важно соотношение диаметра кривошипа коленчатого вала к длине шатуна, которое в англоязычной автолитературе обозначается как «R/S» – rod to stroke ratio. Данному показателю и автопроизводители, и тюнеры уделяют серьезнейшее внимание, а многие специалисты идеальным показателем считает величину 1,75.

Положительная сторона большого R/S заключается в том, что он позволяет поршню гораздо дольше находиться в верхней мертвой точке (ВМТ), тем самым обеспечивая лучшее сгорание топлива. А поскольку оно вызывает повышенное давление в рабочих цилиндрах, то достигается повышенный крутящий момент на средних/высоких оборотах двигателя. Также удлиненный шатун уменьшает коэффициент трения поршня о стенки цилиндра, что особенно важно для рабочего хода поршня.

Негативное влияние большого R/S – это плохое наполнение цилиндров на низких/средних оборотах из-за того, что снижается скорость воздушного потока. А поскольку температура в камерах очень высокая и поршень в ВМТ находится долго, это повышает риск детонации.

Плюсы малого R/S, наоборот, выражаются в хорошей скорости наполнения цилиндров на средних и низких оборотах коленвала и, соответственно, лучшем сгорании топлива. Кроме того, при модернизации моторов таким способом, требования к качеству работ не высоки и вызывать эвакуатор в Москве не понадобится.

Против использования малого RS свидетельствует большой угол наклона шатуна по горизонтали, что автоматически приводит к повышенным нагрузкам на сам шатун и повышает вероятность выхода его из строя. Кроме того, увеличивается нагрузка и на стенки блока цилиндров, и на поршни с кольцами, увеличивается рабочая температура. Соответственно, названные элементы двигателя получают меньше смазки и быстрее изнашиваются.

Расчет степени сжатия и объема двигателя

Степень сжатия в двигателе автомобиля — отношение объёма поршневого пространства цилиндра при положении поршня в нижней мёртвой точке (НМТ) (полный объем цилиндра) к объёму над поршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке (ВМТ), то есть к объёму камеры сгорания.

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 .

4. Расчет размеров цилиндра и средней скорости поршня

Размеры цилиндра – диаметр и ход поршня являются основными конструктивными параметрами двигателя.

Средняя скорость поршня является критерием быстроходности двигателя. В зависимости от величины Vп.ср двигатели разделяются на тихоходные (Vп.ср < 6,5 м/с) и быстроходные (Vп.ср > 6,5 м/с).

Так как в исходных данных на проектирование ДВС задано только отношение S/D, то определение основных конструктивных параметров осуществляется следующим образом.

По эффективной мощности, частоте вращения коленчатого вала и эффективному давлению определяется литраж (л) двигателя

Vл= 30τ Ne/(pen) (4.1)

Рабочий объем одного цилиндра Vh (л)

Диаметр цилиндра D (мм)

Ход поршня S (мм)

Полученные значения D и S округляют до целых чисел, нуля или пяти.

По окончательно принятым значениям D и S определяют основные параметры и показатели двигателя:

литраж двигателя (л)

Vл= πD 2 Si/(4∙10 6 ); (4.5)

рабочий объем одного цилиндра Vh (л)

Vh = πD 2 S/(4∙10 6 ); (4.6)

объем камеры сгорания Vh, (л)

эффективную мощность, эффективный крутящий момент, часовой расход топлива, формулы (3.10), (3.11), (3.17);

среднюю скорость поршня (м/с)

Vп.ср = Sn/(3∙10 4 ) (4.6)

При расхождении между ранее принятой величиной и полученной по формуле (4.6) более 3-4% необходимо пересчитать эффективные параметры двигателя.

5. Тепловой баланс двигателя

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, не может быть полностью преобразовано в полезную работу. Распределение тепловой энергии топлива оценивается с помощью внешнего теплового баланса, составляющие которого определяются для установившегося теплового режима двигателя (для режима номинальной мощности). Тепловой баланс двигателя позволяет определить количество (долю) тепла, превращенного в полезную эффективную работу т.е. установить степень теплоиспользования. Знание отдельных составляющих теплового баланса позволяет рассчитывать термонапряженность деталей, схему охлаждения, систему турбонаддува и т.д.

Уравнение теплового баланса имеет следующий вид:

где Q0 – общее количество теплоты, израсходованной в единицу времени при работе двигателя на заданном режиме, Дж/с;

Qе – теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя Дж/с;

Qe = 1000Ne (5.2)

Qохл –теплота, отданная в охлаждающую среду, Дж/с;

где с = 0,45…0,53 – коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей; i – число цилиндров; m=0,5…0,7 – показатель степени для четырехтактного двигателя; D – диаметр цилиндра, см; n – частота вращения коленчатого вала, мин -1 ;

Qг – теплота, унесенная из двигателя с отработавшими газами, Дж/с;

Qн.с – не использованная часть теплоты топлива из-за неполноты сгорания, Дж/с;

Qост – остаточный член баланса, определяющий потери, не учтенные приведенными выше членами уравнения баланса теплоты.

Каждую составляющую баланса можно определить в процентах от всего количества введенной теплоты. Тогда

Расчет теплового баланса проводят по данным теплового расчета двигателя.

В табл.1 приведены примерные значения составляющих теплового баланса при работе двигателей на номинальных и близких к ним режимах.

Таблица 1 Примерные значения составляющих теплового баланса [5]

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *