Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Влияние диаметра цилиндра и хода поршня на характер двигателя / двигатель: поршень: наука: ДВС: техника: реактор образовательный: галилео (сообщество) (#галилео): мотореактор: разное

Влияние диаметра цилиндра и хода поршня на характер двигателя / двигатель :: поршень :: наука :: ДВС :: техника :: реактор образовательный :: галилео (сообщество) (#галилео) :: мотореактор :: разное

Влияние диаметра цилиндра и хода поршня на характер двигателя

Сперва немного лирики:

Производители не могут повышать мощность двигателей путем простого увеличения объема сразу по нескольким причинам:

-Требования к общему объему двигателя

-Законы, ограничивающие доступ к определенным объемам в зависимости от возраста и опыта вождения у водителей

-Стоимость страхования аппаратов с двигателями большего объема

-И еще черт знает какие

Кроме того, производители вынуждены убеждать потребителя, что их двигатель заданного объема лучший, а самый надежный способ добиться этого — превзойти конкурентов по скорости, динамике и внешнему виду. Есть несколько факторов, которые влияют на то, какова будет полученная от двигателя мощность, в первую очередь к этим факторам относят диаметр цилиндра и ход поршня.

Для простоты и условной точки отсчета мы воспользуемся конструкцией двигателя, в которой диаметр цилиндра равен ходу поршня. Назовем такую конструкцию «квадратной». Если увеличить ход и уменьшить диаметр до получения заданного объема двигателя, то полученная схема будет носить название «длинноходной», в то время как в другом предельном варианте может использоваться большой диаметр в комбинации с небольшим ходом для получения так называемой «короткоходной» схемы двигателя.

Длинноходная конструкция

Длинноходный двигатель отличается пологой характеристикой крутящего момента в широком диапазоне частот вращения двигателя. Крутящий момент является следствием достаточно большого плеча рычага, на котором прилагается усилие от длинного шатуна, и именно это позволяет длинноходному двигателю развивать высокое тяговое усилие при низких частотах вращения Если нарисовать кривую крутящего момента, то можно было бы отметить его незначительное увеличение по мере роста частоты вращения двигателя с достижением максимума, после которого момент начинает понижаться. Учитывая то, что двигатель наиболее эффективно работает при максимальном крутящем моменте, становится очевидным, что желательно иметь максимально пологую характеристику крутящего момента. В этом отношении длинноходный двигатель превосходит другие. Где длинноходный двигатель проигрывает, так это в общем запасе мощности, измеряющемся в эффективной мощности. Она очень мала при низких частотах вращения двигателя, резко возрастает по кривой и снижается только при очень высоких скоростях. Для получения максимальных мощностных показателей необходим двигатель, работающий с максимально возможной частотой вращения, и в этом случае длинный ход менее удобен: высокая скорость поршня налагает ограничение, при превышении которого происходит или повреждение, или ускоренный износ двигателя, а это, в свою очередь, ограничивает запас располагаемой мощности

Короткоходная конструкция

Короткоходный двигатель может работать при более высоких скоростях, чем длинноходный того же объема, и, следовательно, за определенный промежуток времени происходит большее количество рабочих ходов (повышается мощность). Недостаток заключается в том, что меньший ход означает уменьшение плеча рычага коленчатого вала, а это, в свою очередь, приводит к менее пологой характеристике крутящего момента. Таким образом, короткоходные двигатели более мощные, но в узком диапазоне частот вращения двигателя.

Как вы, догадывались, наилучший вариант — в компромисс между двумя этими крайностями, а именно — «квадратный» двигатель, описанный ранее. На практике многие современные мотоциклетные двигатели близки к «квадратной» схеме с небольшими отклонениями, обусловленными конкретными требованиями к их использованию. Хотя с популярностью спортбайков число короткоходных двигателей возросло, для того чтобы обеспечить потребителей тем уровнем мощности, который им хочется иметь на бумаге

Вот график зависимости мощности двигателей разных схем в зависимости от количества оборотов:

Красная кривая – характеристика «короткоходного» двигателя: высокая мощность в узком диапазоне высоких оборотах
Зеленая кривая – характеристика «длинноходного» двигателя: мощность и крутящий момент достигает при не высоких оборотах, внушительная эластичность двигателя
Черная кривая – «золотая середина» «квадратного» двигателя.

Подробнее
длинноходныЯ короткий ход

мотореактор,галилео (сообщество),#галилео,разное,реактор образовательный,техника,наука,ДВС,двигатель,поршень

Что такое короткоходный и длинноходный двигатель

Первая цифра в современной кодировке тойотовских моторов показывает порядковый номер модификации, т.е. первый (базовый) мотор имеет маркировку 1 A , а первая по счету модификация этого мотора — 2 A , следующая модификация носит название 3 A и, наконец, 4 A (под «модификацией» понимается выпуск мотора другого объёма на базе уже существующего мотора).

Семейство А возникло в 1978 году, мотор имел объем 1.5 L ( диаметр поршня 77.5мм., ход 77.0мм), основные цели создания были: компактность, низкий уровень шума, экологическая чистота, хорошие моментные характеристики и отсутствие потребности в обслуживании.

Различные вариации двигателей выпускались с 1982 по 2002, в модельном ряду Тойоты этот двигатель занял место «почтенного старичка» 2T (с головкой Hemi кстати ) , а его самого в последствии сменил гораздо менее удачный 3ZZ. Всю яркость инженерной мысли за последние 40 лет я отразил в табличке:

Как видим, инженеры умеют поднимать степень сжатия, снижать долговечность и постепенно сделали из короткоходного движка более «компактный» длинноходный двигатель.

4A-C — был у меня лично в эксплуатации и ремонте ( карбюраторный с 8-ю клапанами и с 17 трубочками к карбюратору и разными пневмоклапанами, которые нигде не купишь) про него я ничего хорошего сказать не могу — в головке сломалась направляющая клапанов, отдельно её не купишь, значит, замена головки ( только, где ж найти 8-ми клапанную головку? ) . Коленвал лучше менять, чем точить — у меня он проходил всего 30 тыс. после расточки до первого ремонтного размера. Маслоприёмник совсем не удачный (сетка закрыта кожухом, в котором одно отверстие снизу, размеров с копеечную монету) — забился какой-то ерундой из-за чего двигатель стуканул.

Читать еще:  Большое давление в системе охлаждения двигателя газель

Ещё интереснее сделан маслонасос: конструкция практически из 3 деталей и клапана, монтируется в передней крышке двигателя, которая одевается на коленвал (кстати, передний сальник коленвала трудно менять). Собственно, переднем концом коленвала маслонасос и приводится в действие. Я специально посмотрел тойотовские двигатели тех лет серий R,T и K , ну или следующие серии S и G — нигде такое решение (привод масленого насоса передним концом коленвала напрямую или через зубчатую передачу) никогда не применялось! Я ещё из институтских времен помню русскую книжку по проектированию двигателей, в которой говорилось, почему так нельзя делать (надеюсь, умные сами знают, а дуракам скажу только за деньги) .

Ладно, давайте в маркировке движков разбираться: буква С после черточки означала наличие системы управления эмиссией (C не используется, если двигатель был первоначально оборудован для управления эмиссией, связано C с California, тогда только там были строгие стандарты эмиссии),

4A-E . Буква Е после черточки означала распределённый впрыск топлива (Electronic fuel injection — EFI), представляете, инжектор на 8-миклапанном тойотовском двигателе! Надеюсь, вы никогда этого уже не увидите! (Ставился на AE82 , если кому интересно).

4A-LC/4A-LU . Буква L после черточки означала, что двигатель устанавливается на автомобиле поперек, а буква U (от Unleaded fuel), что система контроля эмиссии рассчитана под бензин, доступный в те годы только в Японии.

К счастью, 8-ми клапанные двигатели серии А вы уже не найдёте, так что давайте поговорим о 16-ти и 20-ти клапанных двигателях. Их отличительной особенностью является наличие в названии двигателя после черточки буквы F (двигатель стандартного мощностного ряда с четырьмя клапанами на цилиндр, или как придумали маркетологи — High Efficiency Twincam Engine), у таких двигателей привод от ремня или цепи ГРМ имеет только один распределительный вал, второй же приводится в движение от первого через шестерню (двигатели с так называемой узкой головкой блока цилиндров), например, 4A-F. Или буквы G — это двигатель, каждый из распределительных валов которого имеет собственный привод от ремня (цепи) ГРМ. Маркетологи Toyota называет эти двигатели High Performance Engine, и распределительные валы у них приводятся через собственные зубчатые колеса (с широкой головкой блока цилиндров).

Буква Т означала наличие турбонаддува (Turbocharged), а буква Z (Supercharged) — механический нагнетатель (компрессор).

4A-FE — хороший выбор для покупки, только если он не оборудован системой LEAN BURN:

При обрыве ремня клапаны в двигателе гнутся!
Двигатель 4A-FE LEAN BURN (LB) отличается от обычного 4A-FE конструкцией головки блока цилиндров, где в четырех из восьми впускных каналов имеется выступ для формирования завихрений на входе в цилиндр. Топливные форсунки устанавливаются непосредственно в головку блока цилиндров и впрыскивают топливо в район впускного клапана. Впрыск осуществляется поочередно каждой форсункой (по секвентальной схеме).
На большинстве двигателей LB второй половины 90-ых применяется система зажигания типа DIS-2 (Direct Ignition System), с 2-мя катушками зажигания и специальные свечи с платиновым напылением электродов.
В схеме LB европейских моделей применен новый тип кислородных датчиков (Lean Mixture Sensor), которые существенно дороже по сравнению с обычными, и при этом не имеющих недорогих аналогов. В схеме для японского рынка применяется обычный лямбда-зонд.
Между впускным коллектором и головкой блока цилиндров установлена система заслонок с пневматическим управлением.
Заслонки клапана приводятся разрежением, подаваемым к общему пневмоприводу с помощью электропневмоклапана по сигналу электронного блока управления (ЭБУ) в зависимости от степени открытия дроссельной заслонки и частоты вращения.

В итоге отличия 4A-FE LB от 4A-FE простого:

1. Катушка зажигания вынесена из трамблёра (распределителя зажигания) на стенку моторного отсека.
2. Отсутствует датчик детонации.
3. Форсунки расположены не на впускном коллекторе, а на головке и впрыскивают топливную смесь практически сразу перед впускным клапаном.
4. На стыке впускного коллектора и головки блока стоят дополнительные управляемые заслонки.
5. Форсунки работают поочерёдно все четыре, а не попарно.
6. Свечи должны быть только платиновые.

4A-FHE — устанавливался только на некоторые модификации CARINA E-AT171, SPRINTER CARIB E-AE95G, SPRINTER CARIB E-AE95G — двигателей полно на разборках, лучше сразу берите контрактный, а не пытайтесь чинить старый!

Количество цилиндров, компоновка, тип ГРМ, число клапанов: R4; DOHC, 16 Valve;
Объем двигателя, см3 (Displacement (cc)): 1587;
Мощность двигателя, л.с/оборотов-мин: 115/6000;
Крутящий момент, н-м/об.мин: 101/4400;
Степень сжатия (Compression Ratio): 9.50;
Диаметр (Bore)/Ход поршня(Stroke), мм: 81.0/77.0

4A-GZE — оригиналам не ищущим легких путей вполне может приглянуться компрессорный вариант этого движка, он ставился на:

COROLLA LEVIN -CERES E-AE101, COROLLA LEVIN -CERES E-AE92, MR-2 E-AW11, MR-2 E-AW11, SPRINTER TRUENO-MARINO E-AE101, SPRINTER TRUENO-MARINO E-AE92

Модель двигателя: 4A-GZE,
Количество цилиндров, компоновка, тип ГРМ, число клапанов: R4; DOHC, 16 Valve;
Объем двигателя, см3: 1587;
Мощность двигателя, л.с/оборотов-мин: 145/6400;
Крутящий момент, н-м/об.мин : 140/4000;
Степень сжатия : 8.00;
Диаметр /Ход поршня, мм: 81.0/77.0

Двигатель без проблем найдете на разборках, единственная проблема: у MR2 свой двигатель, не взаимозаменяемый с остальными.

Ладно, об этих двигателях можно долго разговаривать, но нужен какой-то итог: я рад, что мне удалось познакомится с конструкцией этого движка, он на много обогнал своё время, а его конструкция во многом лучше более поздних тойотовских движков, хотя даже его успела немного испортить экологическая тема и конструкцию масляного насоса и маслоприёмника я не считаю удачной. Но, ведь, инженеры не обязаны были создавать двигатель, который переживет кузов. Я бы не стал рекомендовать вам покупку Тойоты с этим движком, просто, потому что машина в целом окажется помойкой (хотя ауди, мерседесы и даже мазды тех же лет, возможно ещё бодренько будут ездить) — ничего не поделаешь, видимо, реальный лозунг Тойоты -«не нужно большего, главное, забор должен быть ровным!»

Читать еще:  Шевроле ланос какой двигатель от опеля

Ну, и последние, полная история серии А:

02 04 09 19:10 Вы Мудаг и неуч, еще и руки из жопы! Коленвалов проточил очень много и авто с некоторыми из этих коленвалов уже по 100 тысяч прошли и пройдут еще! Просто криворукий был у Вас моторист!
Ходят эти двигатели о-о-очень долго и даже 4АГЕ ходит по 200 тысяч до переборки, а это 8000 оборотов постоянного использования ))
Прекрасно работает указанный Вами маслонасос! Свои 100000 объявленных отходит 100% и 200 отходит! А там и поменять недолго и главное дешево!
Почему на ВЫ — да потому, что как минимум можно Вас уважать за такое количество информации, скрупулезно собранной, хоть и не во всем достоверной! но мое личное отношение к Вам — надо быть мудаком, или просто как говорится «unlucky man» чтобы Тойота не доставляла удовольствия! Заметьте, я не упоминаю, что Вы прямо склоняете к покупке Немецкого автопрома! Но Немецкий автопром не хуже Японского и не лучше — он другой!

03 04 09 10:50 Полная ересь. Двигатели очень ремонтопригодные. Ломаются только по собственной дурости владельца.

24 02 10 21:59 +1. Институтские годы, да с такой орфографией!
хоть один двиг тойотовский нормальный-то есть? или всё шляпа?
кАроче, автор, убейся апстену!

25 02 10 11:04 17 лет и 350 тысяч километров пробега на 4A-FE без капитального ремонта. Никаких нареканий или проблем. Двигатель работает как часы. Своевременная замена масла и фильтров — это все что мне приходится делать.

28 02 10 07:31 4a-gze — не турбовый! не надо путать!
там стоит supercharger, а не турбина. Это разные вещи, хотя обе добавляют мощности.
Также недочет — 4A-GZE продолжает стоять и на 111 кузовах тойоты, а не только до 101, как написал автор. Просто на 111 кузовах он отличается от предыдущего 4A-GZE. (Владивосток). Ответ автора: Про суперчайджер поправил статью, спасибо! А про 111 кузова откуда информация? Например, я тут подтверждений не нашел (только 4A-GE) : http://en.wikipedia.org/wiki/Toyota_Corolla_(E110)

01 04 10 22:08 4A-GZE движок не гавно и помощнее некоторых немцев. На спидометре уже 4 сотня скоро будет, а он всё трудится и всё с ним в порядке. (Новосибирск) Ответ автора: Ага, а у моего соседа по гаражу, «копейка» 1972 года с черными номерами ещё. Он то же ездит на ней 4й круг, и говорит, что без капремонта.

06 12 10 16:00 Это кто такой умный из Владивостока — родины японских машин — написал сей бред? Нет на 111 кузовах чарджера.
——————
Это с каких пор 4AGZE ставился на CERES и MARINO . Да еще и в кузове AE92 .
Покажите мне ЦЕРЕС/МАРИНО В 92 КУЗОВЕ. Хорошо не в 80м кузове марино с цересом. Эх.
Цитата: «Я бы не стал рекомендовать вам покупку Тойоты с этим движком, просто, потому что машина в целом окажется помойкой» — Без комментариев. Наверное Вы намеренно покупаете задроченные машины, чтобы потом писать отзывы «тойота отстой» ? (Владивосток)

Какой поршень выбрать при тюнинге (форсировке) двигателя?

Существует несколько способов прибавки мощности двигателю, и один из них — поднять крутящий момент. Тут важны два основных параметра — ход и диаметр поршня. И чем дальше вынесены от продольной оси коленчатого вала шатунные шейки (длиннее колено коленвала), тем больше сила с которой шатун толкает коленвал. А это значит, что двигатель разовьёт большую тягу. В таком случае вес поршня не имеет особого значения, и такие двигатели тихоходны, максимальные обороты у них всего 6 — 8 тысяч в минуту, и инерционные нагрузки на коленчатый вал и шатуны невысоки.

Теперь представьте — со стороны камеры сгорания на днище поршня давят газы продуктов горения топлива, а с другой стороны перемещению поршня сопротивляется шатун, сильно нагруженный весом машины. К тому же в большинстве движений шатун упирается в поршень под углом и значительно затрудняет передачу усилия. И если двигатель слаб, а мотоцикл или машина тяжелы, то естественно короткая юбка от такого двойного удара не выдержит и деформируется. И при работе будет вгрызаться в зеркало цилиндра вытесняя масляную плёнку и обрастая задирами.

Затем наступила эра оборотистых моторов — механики принялись за второй способ поднятия мощности за счёт увеличения оборотов коленвала. Естественно обороты можно поднять уменьшив плечо (колено) хода шатуна и поршня. И длина пути, то есть сумма расстояний при перемещении поршня за четыре такта при этом сокращается. И вполне естественно, что за один и тот же отрезок времени поршень такого двигателя совершит больше рабочих ходов, чем двигатель такого же объёма, но с длинноходным валом. Значит и работу совершит большую и мощность двигателя возрастёт. А также ещё и габариты мотора уменьшатся, ведь у короткоходных моторов меньше и габариты и масса.

Но вот поршни для таких моторов задали конструкторам задачу. Инерционные нагрузки, создаваемые поршнями на шатунах и шейках коленвала, в зависимости от оборотов и скорости перемещения поршней растут в геометрической прогрессии. И простейший способ снизить инерцию поршня — это снизить его вес, уменьшив диаметр. Но для сохранения общего литража двигателя придётся делать большее количество цилиндров (вспомните первые спортивные мотоциклы Беннели, Агусту или шестицилиндровую Хонду СВХ). А это увеличивает стоимость производства двигателя в несколько раз. И инженеры пошли на рискованный шаг: юбку поршня стали изготавливать «миди» — hю/D = 0,6-0,55, ну а затем и «мини» — и hю/D уменьшили до 0,5 — 0,45. И самое интересное, что поршни, даже не кованные, а литые выдержали нахальное укорачивание юбки, так как инженеры воспользовались полезным свойством гидродинамического эффекта смазки.

Читать еще:  Шкода фабия двигатель работает с перебоями

Но опять же и бочкообразная юбка не панацея от трения. Такую юбку можно без проблем укоротить относительно конуса процентов на 10 — 15 и не нарушить условий смазки. Но при таком укорачивании поршень станет не на много легче. Но почему же в современных оборотистых моторах вполне надёжно работают Т-образные поршни, почти не имеющие юбки — hю/D около 0,4 ? Да потому, что масляный клин отталкивает юбку поршня от зеркала цилиндра с силой, которая возрастает пропорционально квадрату скорости перемещения поршня. Это легко понять на примере водных лыж. Если прицепиться тросом к тихоходной барже, то скользить по воде на маленькой скорости будет невозможно, даже на лыжах большой длины и ширины. А вот если прицепиться к мощному и скоростному катеру, то скользить по воде можно будет даже на пятках. И благодаря этому эффекту, у высокооборотных моторов, в которых поршень движется с огромной скоростью, появляется возможность кардинально сократить размер юбки, и в результате сократить вес поршня на четверть. И вот здесь проявляется преимущество кованных поршней — их малый вес, при одинаковых условиях тюнинга, позволяет дополнительно облегчить шатуны и коленвал и динамика двигателя возрастает, без ущерба для его ресурса.

Мы побывали на ездовой презентации кроссовера Subaru Forester 2011 модельного года

У Subaru — новые двигатели! Оппозитные моторы третьего поколения, разработка которых заняла у концерна Fuji Heavy Industries более двадцати лет, дебютируют на кроссоверах Subaru Forester 2011 модельного года. Машины представили в Венгрии.

Презентация в пригороде Будапешта прошла скромно: из всей линейки обновленных моторов журналистам был представлен лишь двухлитровый бензиновый Boxer мощностью 150 л.с. Но именно он станет самым массовым в «оппозитной» линейке Subaru. По компоновке и технологии изготовления он мало отличается от своего предшественника, а главные изменения касаются размерности цилиндро-поршневой группы. Ход поршня увеличился на 15 мм, а диаметр цилиндра, в свою очередь, уменьшился на 8 мм. Мотор, таким образом, стал «длинноходнее» и, судя по кривой момента, тяговитее в зоне средних оборотов. Компактная камера сгорания, облегченные поршни, более точная геометрия цилиндров и роликовые толкатели клапанов позволили добиться десятипроцентной экономии топлива. А еще благодаря модернизации системы охлаждения (отвод тепла от блока и головок теперь производится двумя параллельными контурами) удалось повысить порог температурной детонации мотора, улучшив стабильность работы на высоких оборотах и продлив ресурс высоконагруженных силовых агрегатов.

Сам же Forester образца 2011 изменился и того меньше. Кроссоверы с механической коробкой передач по-прежнему оснащаются дифференциальным полным приводом с вискомуфтой в качестве механизма центральной блокировки, а машины с «автоматами» — электрогидравлической многодисковой муфтой с преднатягом, распределяющей крутящий момент между передними и задними колесами. Отныне в задней подвеске применяются амортизаторы с более «быстрыми» демпфирующими клапанами, а в передней — модернизированные нижние рычаги и стабилизаторы, призванные увеличить угловую жесткость. Из приятных мелочей — новые наружные зеркала и более современный салон с яркой комбинацией приборов и большим навигационным дисплеем (жаль, в России навигация по-прежнему недоступна).

Еле дождавшись конца «теоретической» презентации, я прыгнул за руль, сглотнул слюну, завел двигатель, включил передачу — и. Не заглох лишь потому, что немало поездил на Форестерах прошлого поколения. Трогается с места «длинноходный» Forester так, словно на хвосте висит груженый прицеп. Раскрутка, педаль в пол. О, да! После 3000 об/мин новый двухлитровый мотор повез веселее, еще больше ожил ближе к красной зоне, однако «низы» по-прежнему не могут и не хотят: для уверенного трогания с места нужна раскрутка мотора, а при обгонах — активная работа рычагом коробки передач.

После двух дней общения с новым Форестером у меня осталось впечатление, что в ходе модернизации японцы поменяли шило на мыло. Рокировки с ходами и диаметрами, углами и межцентровыми расстояниями мало что привнесли в водительские ощущения — и в контексте аж двадцатилетних конструкторских изысканий (последний раз бензиновые моторы Subaru серьезно обновлялись в 1989 году) называть этот мотор новым — это, мягко говоря, преувеличение. Рискну предположить, что основные усилия были сфокусированы на экологическом фронте.

Сами же японцы дали понять, что двигатели других размерностей получились интереснее. В первую очередь это касается атмосферного мотора объемом 2,5литра (самый доступный Subaru Forester с таким двигателем будет стоить у нас 1 млн 300 тысяч рублей) и нового силового агрегата того же объема с турбонаддувом мощностью 263 л.с. (Forester S-Edition — от 1 млн 677 тысяч рублей). Обе модели появятся в России весной. А вот дизельного Лесника (АР №18, 2008) у нас по-прежнему не будет. Увы, почти все они поглощаются западноевропейским рынком — и, как решили маркетологи, экспансии на Восток не предвидится до тех пор, пока к оппозитному турбодизелю не адаптируют «автомат». По осторожным прогнозам, это произойдет не ранее чем через полтора-два года.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector