Объём двигателя внутреннего сгорания¶
Объём двигателя — количественная характеристика двигателя внутреннего сгорания (ДВС), равная суммарному рабочему объёму всех его цилиндров. Выражается обычно в кубических сантиметрах (см³) или литрах (л) и указывается в технических характеристиках автомобилей, мотоциклов, а также иных машин, оснащённых поршневыми двигателями. Наряду с мощностью и крутящим моментом объём служит одним из ключевых параметров, определяющих класс транспортного средства, его тяговые и динамические свойства, а также величину транспортного налога в ряде стран, включая Россию.
¶Определение и расчёт
Рабочим объёмом одного цилиндра называют объём, который освобождает поршень при перемещении от верхней мёртвой точки (ВМТ) до нижней мёртвой точки (НМТ). Он вычисляется как произведение площади поперечного сечения цилиндра на величину хода поршня:
V = π × (D/2)² × S,
где D — диаметр цилиндра, S — ход поршня. Полный (литраж) объём двигателя равен рабочему объёму одного цилиндра, умноженному на их число. Именно эта величина фигурирует в названиях моделей и в документации.
Помимо рабочего объёма, различают объём камеры сгорания (пространство над поршнем в ВМТ) и полный объём цилиндра, равный их сумме. Отношение полного объёма к объёму камеры сгорания называется степенью сжатия — самостоятельной характеристикой, влияющей на экономичность и тип применяемого топлива.
¶Единицы измерения и обозначения
В России и большинстве стран Европы объём традиционно указывают в литрах с округлением до десятых или в кубических сантиметрах. В США наряду с этим применяется внесистемная единица cubic inch (кубический дюйм, CID). Например, двигатель объёмом около 5,0 л может обозначаться как 302 или 305 CID. В маркировке автомобилей литраж часто входит в индекс модели: «1.6», «2.0», «3.5» и т. п.
¶Классификация по объёму
По величине рабочего объёма двигатели условно делят на несколько групп:
- Малолитражные — примерно до 1,6 л; применяются в городских компактных автомобилях, отличаются умеренным расходом топлива.
- Среднелитражные — от 1,6 до 2,5 л; наиболее распространённая категория в массовом сегменте.
- Крупнолитражные — от 2,5 до 4,0 л и выше; характерны для представительских автомобилей, внедорожников, спортивных машин.
- Двигатели большой мощности — свыше 4–6 л; встречаются в грузовиках, автобусах, спецтехнике и спортивных моделях.
Границы этих групп условны и в разных странах могут отличаться, поскольку зависят от налоговой и конструктивной практики.
¶Влияние на характеристики
Рабочий объём связан с рядом эксплуатационных свойств:
- Мощность и момент. При прочих равных больший объём позволяет сжигать больше топлива за цикл и, соответственно, развивать большую мощность и крутящий момент, особенно на низких оборотах.
- Расход топлива. Крупнолитражные двигатели в среднем потребляют больше топлива, однако при равной мощности малообъёмный двигатель с наддувом может оказаться экономичнее в одних режимах и уступать в других.
- Масса и габариты. Увеличение объёма ведёт к росту размеров и массы силового агрегата, что влияет на компоновку автомобиля.
- Налогообложение. Во многих странах, в том числе в России, транспортный налог для легковых автомобилей рассчитывается исходя из мощности двигателя, а в ряде государств Европы — исходя из объёма и экологических показателей.
¶Способы изменения объёма
Конструкторы управляют литражом несколькими путями:
- изменением диаметра цилиндра и хода поршня;
- изменением числа цилиндров при сохранении их размера;
- применением наддува (турбонаддув, механический компрессор), позволяющего получать высокую мощность при малом рабочем объёме.
В последние десятилетия распространение получила практика «даунсайзинга» — уменьшения рабочего объёма с одновременным применением турбонаддува и непосредственного впрыска. Это позволяет снизить расход топлива и выбросы при сохранении приемлемой динамики.
¶Объём и тип двигателя
Понятие рабочего объёма применимо прежде всего к поршневым ДВС — бензиновым и дизельным. Для роторно-поршневых двигателей (например, конструкции Ванкеля) используют эквивалентный рабочий объём, поскольку геометрия рабочей камеры иная. В электромобилях понятие объёма двигателя отсутствует, так как тяговый электромотор не имеет цилиндров; его характеристики описываются мощностью и крутящим моментом.
¶Российская практика
В России литраж указывается в паспортных данных автомобиля и влияет на ряд параметров: категорию транспортного средства, требования к правам соответствующей категории, страховые тарифы и отдельные технические регламенты. Отечественные автозаводы выпускали двигатели различного объёма — от малолитражных моторов для компактных моделей до крупных агрегатов для грузовой и специальной техники. В маркировке ряда моделей литраж традиционно отражался в индексе.
¶Точность указания
Заявленный производителем объём обычно округляется: реальный рабочий объём может незначительно отличаться от номинального значения, вынесенного в название модели. Например, двигатель, обозначаемый как «2.0», в действительности может иметь объём 1998 или 1984 см³. Поэтому при точных расчётах, в том числе налоговых и технических, используют данные из официальной документации, а не округлённое коммерческое обозначение.
¶Значение
Рабочий объём остаётся одной из базовых характеристик поршневого двигателя, удобной для классификации транспортных средств, сравнения моделей и расчёта ряда нормативных показателей. Несмотря на развитие наддува, гибридных и электрических силовых установок, литраж по-прежнему широко используется в технической документации, рекламных материалах и потребительских справочниках как привычный и наглядный ориентир.
Источники: технические справочники по устройству автомобиля; ГОСТ и технические регламенты в области колёсных транспортных средств; документация автопроизводителей; учебные пособия по двигателестроению.