Циліндри. Що ви маєте знати?
Чи повинні у маленької машини бути 2 циліндри, а у великої машини 12? Чи буде три- або чотирициліндровий двигун кращим для тієї ж моделі? На жодне з цих питань немає чіткої відповіді.
Тема кількості циліндрів у двигунах легкових автомобілів іноді спливає і щоразу викликає широкі суперечки. Здебільшого це відбувається тоді, коли виникає якийсь загальний "циліндричний" тренд. У нас зараз один, що тягнеться до трьох-, а то й двоциліндрових двигунів, яких кілька десятків років практично не було на ринку. Цікаво, що зменшення числа циліндрів відноситься не тільки до дешевих та масових автомобілів, аналогічно і у більш високих класах. Звичайно, є ще автомобілі, яких це не стосується, адже кількість циліндрів у них є одним із визначальних престижів.
Рішення про те, скільки циліндрів буде у двигуна конкретного автомобіля, приймається на етапі проектування автомобіля. Зазвичай підкапотний простір підготовлений для двигунів з різною кількістю циліндрів, хоча бувають і винятки. Розмір автомобіля у разі має першорядне значення. Привід повинен бути достатньо потужним, щоб забезпечити автомобілю відповідну динаміку, і водночас досить економічним, щоб не виділятися на тлі конкурентів та відповідати екологічним вимогам. А взагалі відомо – у маленької машини мало циліндрів, а у великої – багато. Але як конкретно? Дивлячись, в даний час передбачається, що їх якнайменше.
Крутний момент, необхідний створення рушійної сили на опорних катках, створюється кожному з циліндрів. Тому їх необхідно прийняти достатню кількість, щоб отримати добрий компроміс між динамікою та економікою. У сучасних двигунах вважається, що оптимальний робочий об'єм одного циліндра становить приблизно 0,5-0,6 см3. Таким чином, двоциліндровий двигун повинен мати об'єм приблизно 1,0–1,2 літра, трициліндровий – 1.5–1.8, а чотирициліндровий – не менше 2.0.
Однак конструктори «спускаються» нижче цього значення, беручи навіть 0,3-0,4 л, головним чином для того, щоб досягти меншої витрати пального та менших габаритів двигуна. Нижча витрата палива є стимулом для клієнтів, менші розміри означають меншу вагу і менше споживання матеріалів, отже, нижчі виробничі витрати. Якщо ви зменшите кількість циліндрів, а також зменшите їх розмір, ви отримаєте величезний виграш у великосерійному виробництві. Також для навколишнього середовища, оскільки автомобільні заводи вимагають менше матеріалів та енергії.
Звідки береться оптимальна ємність одного балона 0,5-0,6 л? Балансуючи певні цінності. Чим більше циліндр, тим більше момент, що крутить, він буде виробляти, але він буде повільніше. Вага компонентів, що працюють в циліндрі, таких як поршень, поршневий палець і шатун, буде більшою, тому їх буде важче привести в рух. Збільшення швидкості буде не таким ефективним, як у маленькому циліндрі. Чим менше циліндр, тим легше досягти високих оборотів, тому що маси поршня, поршневого пальця та шатуна малі та легше розганяються. Але маленький циліндр не створить великого моменту, що крутить. Отже, необхідно прийняти певне значення робочого об'єму одного циліндра, щоб обидва ці параметри були задовільними у повсякденному використанні.
Якщо прийняти одноциліндровий робочий об'єм 0,3-0,4 л, то доведеться якось компенсувати брак потужності. Сьогодні це зазвичай робиться з нагнітачем, зазвичай турбокомпресором або турбокомпресором, і механічним компресором для досягнення більш високого моменту, що крутить, на низьких і середніх оборотах. Наддув дозволяє нагнітати велику дозу повітря в камеру згоряння. З ним двигун отримує більше кисню та більш ефективно спалює паливо. Крутний момент збільшується, а разом з ним і максимальна потужність, величина, що обчислюється на основі моменту, що крутить, двигуна і числа оборотів. Додатковою зброєю конструкторів є безпосереднє упорскування бензину, що дозволяє спалювати збіднені паливно-повітряні суміші.
Такі невеликі двигуни, 2-х або 3-х циліндрові, з робочим об'ємом 0.8-1.2, перевершують чотирициліндрові двигуни не лише меншими габаритами, а й меншим механічним опором та швидшим виходом на робочу температуру. Це з тим, що з кожним «розрізаним» циліндром кількість деталей, необхідні нагріву, і навіть для переміщення і створення тертя, зменшується. Але у двигунів меншого розміру з меншою кількістю циліндрів також є серйозні проблеми. Найбільш важливим є технологічне ускладнення (безпосереднє упорскування, наддув, іноді подвійна підзарядка) і суттєво знижується зі зростанням навантаження ККД. Ось чому вони економічні при спокійній їзді в діапазоні низьких та середніх обертів. В ідеалі з принципами еко-водіння, як пропонують деякі виробники. Коли керування стає швидким і динамічним, а двигун часто виходить на високі обороти, витрата палива збільшується в геометричній прогресії. Буває, що на рівень вищий, ніж у безнаддувних моторів з більшим робочим об'ємом, великою кількістю циліндрів та порівнянною динамікою.
Редакція рекомендує:
- Фіат Тіпо. 1.6 Тест економічної версії MultiJet
- Ергономіка салону. Від цього залежить безпека!
– Вражаючий успіх нової моделі. Черги до салонів!
Не дивно, що дехто намагається знайти інші шляхи до тієї ж мети. Наприклад, використовується дещо забута ідея відключення певних циліндрів. При малих навантаженнях на двигун, особливо під час руху з постійною швидкістю, потреба у потужності незначна. Маленькому автомобілю для постійної швидкості 50 км/год потрібно всього 8 л. для подолання опору коченню та аеродинамічного опору. Cadillac вперше використав циліндри відключення у своїх двигунах V8 у 1981 році, але швидко відмовився від цього. Потім Корветов, Мерседесов, Джипов і Хонд мали «знімні» циліндри. З погляду економіки експлуатації ідея дуже цікава. При низькому навантаженні на двигун деякі циліндри перестають працювати, у них не подається паливо та відключається запалення. Двигун V8 стає або V6, або навіть V4.
Тепер ідея була реалізована у чотирициліндровому. В останньому виданні додаткові елементи, що відключають два з чотирьох циліндрів, важать лише 3 кг, а доплата за систему становить 2000 злотих. Оскільки переваги, пов'язані зі зниженням витрати пального, невеликі (приблизно 0,4-0,6 л/100 км, при постійній повільній їзді до 1 л/100 км), передбачається, що для поглинання потрібно майже 100 XNUMX км шляху. додаткові витрати. Проте слід зазначити, що відключення циліндрів не суперечить фактичному зменшенню кількості циліндрів. У «відключених» циліндрах живлення та запалення відключені, а клапани не працюють (залишаються закритими), але поршні ще працюють, створюючи тертя. Механічне опір двигуна залишається незмінним, тому при усереднення виграш в економії палива настільки малий. Вага вузла приводу та кількість елементів, які необхідно виготовити, зібрати та довести до робочої температури під час роботи двигуна, не зменшуються.
Проте динаміка та економіка – це ще не все. Культура та звук двигуна теж багато в чому залежать від кількості циліндрів. Не всі покупці можуть терпіти звук двоциліндрового чи трициліндрового двигуна. Тим більше, більшість водіїв з роками звикли до звуку чотирициліндрових двигунів. Важливо й те, що, простіше, більша кількість циліндрів сприяє культурі роботи двигуна. Це пов'язано з різним рівнем врівноваженості кривошипно-шатунних систем приводних агрегатів, що створюють значні вібрації, особливо в рядних дво- та трициліндрових системах. Щоб виправити ситуацію, конструктори використовують балансувальні вали.
Чотирьохциліндрові в плані вібрацій поводяться набагато пристойніше. Ймовірно, скоро ми зможемо забути про порівняно популярні двигуни, майже ідеально збалансовані і працюючі «оксамитово», такі як V-подібні «шістки» з кутом циліндра 90º. На зміну їм, ймовірно, прийдуть менші за розміром і легші чотирициліндрові двигуни, на радість любителям урізання циліндрів, або так званого зменшення розмірів. Подивимося, як довго чудово працюючі двигуни V8 і V12 захищатимуть себе в ексклюзивних седанах та купе. Вже є перші приклади переходу наступного покоління моделі з VXNUMX на VXNUMX. Безперечним здається лише становище двигунів у суперспортивних автомобілях, де можна нарахувати навіть шістнадцять циліндрів.
Жоден циліндр не впевнений у завтрашньому дні. Прагнення зниження витрат і екології сьогодні нав'язливо, оскільки це призводить до зниження витрати палива і зниження викидів вуглекислого газу. Просто нижча витрата палива насправді є лише теорією, зафіксованою в циклах вимірювань та використовуваною з метою затвердження. А у житті, як у житті – буває по-різному. Проте, важко уникнути тенденцій ринку. Автомобільні аналітики прогнозують, що до 2020 року 52% вироблених у світі двигунів матимуть робочий об'єм 1,0–1,9 літра, а ті, що до 150 к.с., задовольнятимуться лише трьома циліндрами. Сподіватимемося, що нікому не спаде на думку ідея побудувати одноциліндровий автомобіль.
