Цилиндрите. Какво трябва да знаете?
Трябва ли малка кола да има 2 цилиндъра, а голяма кола 12? Три или четирицилиндров двигател би ли бил по-добър за същия модел? Нито един от тези въпроси няма ясен отговор.
Темата за броя на цилиндрите в двигателите на леки автомобили изскача от време на време и всеки път предизвиква широки спорове. По принцип това се случва, когато има определена обща "цилиндрична" тенденция. Вече имаме един – посягаме към три- или дори двуцилиндрови двигатели, които на практика не са на пазара от няколко десетилетия. Интересното е, че намаляването на броя на цилиндрите не се отнася само за евтини и масови автомобили, същото важи и за по-високите класове. Разбира се, все още има автомобили, за които това не се отнася, защото броят на цилиндрите в тях е един от определящите престижа.
Решението за това колко цилиндъра ще има двигателят на определен автомобил се взема на етапа на проектиране на автомобила. Обикновено двигателното отделение е подготвено за двигатели с различен брой цилиндри, въпреки че има изключения. Размерът на автомобила в случая е от първостепенно значение. Задвижването трябва да бъде достатъчно мощно, за да осигури на превозното средство необходимата динамика, и в същото време достатъчно икономично, за да се отличава от конкуренцията и да отговаря на екологичните изисквания. По принцип се знае, че малката кола има малко цилиндри, а голямата има много. Но колко конкретно? Гледайки, в момента се приема, че те са възможно най-малко.
Въртящият момент, необходим за генериране на движещата сила върху пътните колела, се генерира във всеки от цилиндрите. Следователно те трябва да се приемат в достатъчни количества, за да се получи добър компромис между динамика и икономика. При съвременните двигатели се смята, че оптималният работен обем на един цилиндър е приблизително 0,5-0,6 cm3. По този начин двуцилиндровият двигател трябва да има обем приблизително 1,0-1,2 литра, трицилиндровият - 1.5-1.8, а четирицилиндровият - най-малко 2.0.
Дизайнерите обаче "слизат" под тази стойност, като взимат дори 0,3-0,4 литра, основно за да постигнат по-нисък разход на гориво и по-малки размери на двигателя. По-ниският разход на гориво е стимул за клиентите, по-малките размери означават по-малко тегло и по-малък разход на материали и следователно по-ниски производствени разходи. Ако намалите броя на цилиндрите и също така намалите техния размер, ще получите огромна печалба в производството на голям обем. Също и за околната среда, тъй като автомобилните заводи изискват по-малко материали и енергия.
Откъде идва оптималният капацитет на един цилиндър от 0,5-0,6 l? Балансиране на определени ценности. Колкото по-голям е цилиндърът, толкова повече въртящ момент ще произведе, но ще бъде по-бавен. Теглото на компонентите, работещи в цилиндъра, като буталото, буталния щифт и свързващия прът, ще бъде по-голямо, така че те ще бъдат по-трудни за преместване. Увеличаването на скоростта няма да бъде толкова ефективно, колкото в малък цилиндър. Колкото по-малък е цилиндърът, толкова по-лесно е да се постигнат високи обороти, тъй като масите на буталото, буталния щифт и свързващия прът са малки и се ускоряват по-лесно. Но малък цилиндър няма да създаде много въртящ момент. Следователно е необходимо да се приеме определена стойност на работния обем на един цилиндър, за да бъдат и двата параметъра задоволителни при ежедневна употреба.
Ако вземем едноцилиндров работен обем от 0,3-0,4 литра, тогава ще трябва по някакъв начин да „компенсирате“ липсата на мощност. Днес това обикновено се прави с компресор, обикновено турбокомпресор или турбокомпресор, и механичен компресор за постигане на по-висок въртящ момент от нисък до среден диапазон. Презареждането ви позволява да "изпомпвате" голяма доза въздух в горивната камера. С него двигателят получава повече кислород и гори горивото по-ефективно. Въртящият момент се увеличава, а с него и максималната мощност, стойност, изчислена от въртящия момент на двигателя и оборотите в минута. Допълнително оръжие на дизайнерите е директното впръскване на бензин, което позволява изгаряне на постни горивно-въздушни смеси.
Такива малки двигатели, 2 или 3 цилиндъра, с работен обем 0.8-1.2, превъзхождат четирицилиндровите не само с по-малки размери, но и с по-ниско механично съпротивление и по-бързо достигане на работната температура. Това е така, защото с всеки "изрязан" цилиндър броят на частите, необходими за нагряване, както и за движение и създаване на триене, намалява. Но по-малките двигатели с по-малко цилиндри също имат сериозни проблеми. Най-важното е технологичното усложнение (директно впръскване, презареждане, понякога двойно зареждане) и ефективността, която намалява значително с увеличаване на натоварването. Ето защо те са икономични с плавно движение в ниския до средния диапазон. В идеалния случай с принципите на екологично шофиране, както предлагат дори някои производители. Когато шофирането стане бързо и динамично и двигателят се върти често, разходът на гориво се увеличава експоненциално. Случва се ниво да е по-високо от това на атмосферните двигатели с голям работен обем, голям брой цилиндри и сравнима динамика.
Редакторите препоръчват:
- Фиат Типо. Тест на икономична версия 1.6 MultiJet
- Вътрешна ергономичност. Безопасността зависи от това!
– Впечатляващ успех на новия модел. Редици в салоните!
Нищо чудно, че някои се опитват да намерят други начини за постигане на същата цел. Например, използва се донякъде забравената идея за деактивиране на определени цилиндри. При ниски натоварвания на двигателя, особено при движение с постоянна скорост, нуждата от мощност е незначителна. Малка кола се нуждае само от 50 к.с. за постоянна скорост от 8 км/ч. за преодоляване на съпротивлението при търкаляне и аеродинамичното съпротивление. Cadillac за първи път използва спирателни цилиндри в своите V8 двигатели през 1981 г., но бързо преустановява това. Тогава корвети, мерцедеси, джипове и хонди имаха "свалящи се" цилиндри. От гледна точка на икономиката на експлоатацията идеята е много интересна. Когато натоварването на двигателя е ниско, някои цилиндри спират да работят, не се подава гориво към тях и запалването се изключва. Двигателят V8 става или V6, или дори V4.
Сега идеята е реализирана в четирицилиндров двигател. В последното издание допълнителните елементи, които изключват два от четирите цилиндъра, тежат само 3 кг, а доплащането за системата е 2000 PLN. Тъй като ползите, свързани с намаления разход на гориво, са малки (приблизително 0,4-0,6 l/100 km, при постоянно бавно шофиране до 1 l/100 km), се изчислява, че за усвояване са необходими почти 100 XNUMX km пътуване. допълнителни разходи. Въпреки това си струва да се отбележи, че изключването на цилиндрите не противоречи на действителното намаляване на броя на цилиндрите. В цилиндрите с "забранени" захранването и запалването са изключени, а клапаните не работят (остават затворени), но буталата все още работят, създавайки триене. Механичната устойчивост на двигателя остава непроменена, поради което печалбата в икономията на гориво е толкова малка при осредняване. Не се намалява теглото на задвижващия агрегат и броят на елементите, които трябва да бъдат произведени, сглобени и доведени до работна температура, докато двигателят работи.
Динамиката и икономиката обаче не са всичко. Културата и звукът на двигателя също до голяма степен зависят от броя на цилиндрите. Не всички купувачи могат да понасят звука на двуцилиндров или трицилиндров двигател. Особено след като повечето шофьори са свикнали със звука на четирицилиндровите двигатели през годините. Важно е също така, че просто казано, по-голям брой цилиндри допринася за културата на двигателя. Това се дължи на различното ниво на баланс на манивелата на задвижващите агрегати, които създават значителни вибрации, особено при редови дву- и трицилиндрови системи. За да коригират ситуацията, дизайнерите използват балансиращи валове.
Четирицилиндровите по отношение на вибрациите се държат много по-прилично. Вероятно скоро ще можем да забравим за сравнително популярни двигатели, почти перфектно балансирани и работещи "кадифено", като V-образната "шестка" с ъгъл на цилиндъра от 90º. Те вероятно ще бъдат заменени от по-малки и по-леки четирицилиндрови двигатели, за радост на любителите на "нарязването" на цилиндрите, или така нареченото "даунсайзинг". Нека видим колко дълго ще се защитават перфектно работещите V8 и V12 двигатели в ексклузивните седани и купета. Вече има първите примери за преход в следващото поколение на модела от VXNUMX към VXNUMX. Безспорна изглежда само позицията на двигателите в суперспортните автомобили, където могат да се преброят дори шестнадесет цилиндъра.
Нито един цилиндър не е сигурен за бъдещето. Желанието за намаляване на разходите и околната среда днес е обсебващо, тъй като това води до по-нисък разход на гориво и по-ниски въглеродни емисии. Просто по-ниският разход на гориво всъщност е само теория, записана в цикли на измерване и използвана за целите на валидирането. И в живота, както и в живота, това се случва по различни начини. Въпреки това е трудно да се избяга от пазарните тенденции. Автомобилните анализатори прогнозират, че до 2020 г. 52% от двигателите, произвеждани в света, ще бъдат с работен обем 1,0-1,9 литра, а тези до 150 к.с. ще се задоволят само с три цилиндъра. Да се надяваме, че никой не идва с идеята да построи едноцилиндров автомобил.
