Несмотря на то, что ДВС (двигатель внутреннего сгорания) изобрели ещё в 19 веке, он до сих пор остаётся самым применяемым в автомобилестроении. Одной из основных характеристик является мощность двигателя, которую потребитель и оценивает, выбирая автомобиль. Рассмотрим, что это за показатель, и от чего он зависит.
Виды мощности ДВС
Двигателю приходится работать в разных режимах, поэтому для оценки его работы применяется несколько мощностных характеристик:
- Номинальная мощность. Особо важна для дизельных двигателей, показывает способность автомобиля к длительной работе при номинальной частоте вращения (эффективность).
- Максимальная мощность. Показатель, превышающий на 10% номинальную мощность, которую двигатель может периодически выдавать в течение часа.
- Полная мощность. Это эффективная мощность, при которой продолжительность работы мотора не ограничивается. Для бензиновых двигателей назначается взамен номинальной мощности.
- Минимальная мощность. Так называют наименьшую эффективную мощность, гарантирующую длительную работу при малой частоте вращения.
Цилиндровая и литровая мощность
Под цилиндровой мощностью подразумевается мощность, развиваемая одним цилиндром ДВС, тогда как этих цилиндров чаще всего несколько. В основном этот показатель используют при сравнительной оценке двигателей внутреннего сгорания, используя его как относительную мощность.
Под литровой мощностью (обозначается Рел) понимают отношение максимальной мощности дизельного двигателя к его литровому объёму, и именно она является показателем рабочего объёма цилиндра. То есть, эти две характеристики взаимосвязаны.
Основные характеристики двигателя
Топливо сгорает во внутренней полости двигателя, в камере цилиндра, что приводит в движение поршень. Циклически совершая поступательно-возвратные движения, поршень приводит в движение коленчатый вал, который передаёт усилие дальше, и заставляет двигаться машину. Это упрощённая схема работы ДВС, для которого важны три основные характеристики:
- мощность двигателя;
- крутящий момент;
- расход топлива.
Под мощностью понимается физическая величина, обозначающая объём совершаемой мотором работы за единицу времени. Так как движения здесь вращательные, мощность определяют умножением крутящего момента на скорость вращения коленвала. В автомобильных двигателях мы привыкли к обозначению мощности в лошадиных силах (ЛС), но во многих странах принято обозначение кВт. Одна метрическая лошадиная сила равна 0,7354 кВт, и если мощность двигателя составляет, к примеру, 123 ЛС, получится 90,45 кВт, что будет более правильным.
Крутящий момент (измеряется в Hм) зависит от силы давления поршня, и вычисляется его умножением на длину плеча рычага. Один Ньютон соответствует величине в 0,1 кг, давящей на конец рычага длиной в один метр. Крутящий момент характеризует силу вращения коленвала, и для автомобиля является основным показателем динамики разгона.
Удельным расходом топлива ДВС называют количество тепла, которое ему необходимо потратить для получения определённого количества энергии. Чем ниже расход, тем рациональнее дозируется топливо, и тем более эффективным будет двигатель. Однако расход топлива – величина не постоянная, и зависит от скорости движения и нагрузки.
Зависимость мощности от крутящего момента
Для обеспечения наилучшей динамики двигателя, производители стараются наделить его максимальным крутящим моментом, который будет обеспечиваться при широком диапазоне оборотов. Взаимосвязь мощности с крутящим моментом выражается формулой, где крутящий момент умножается на обороты коленчатого вала.
Показатель крутящего момента является одной из самых важных характеристики двигателя. Если он низкий, то даже при высокой мощности двигателя не позволит реализовать весь его потенциал. Низкий крутящий момент позволяет быстро разогнать автомобиль, но достигать высокой скорости он будет долго.
На заметку: С повышением оборотов мощность мотора возрастает, но до определённого предела. Увеличивается и крутящий момент, но по достижении максимально допустимого значения его показатель начинает снижаться. Наименьшее количество топлива двигатель расходует в тот момент, когда показатели крутящего момента и мощности ДВС равны.
Как повышается мощность мотора за счёт тюнинга
Какой бы ни была мощность двигателя, владельцам автомобиля зачастую хочется ещё больше, поэтому зачастую они обращаются в мастерские по поводу тюнинга двигателя. Увеличение мощности практически всегда возможно, потому что автомобильные двигатели имеют определённый запас прочности и вполне могут работать с более высокими нагрузками, если им в этом помочь.
Вообще, ограничение производителем мощности двигателя осуществляется по экономическим соображениям. От этого показателя зависит транспортный налог, и чем больше в моторе машины заложено лошадиных сил – тем больше приходится платить.
Разница в большую сторону всего в 2 ЛС переводит автомобиль в другую категорию, и сумма налога увеличивается вдвое, поэтому официальный показатель мощности чаще всего и влияет на выбор покупателя. Он выбирает машину с меньшей мощностью, а потом уже думает, как её нарастить. Существует два кардинально разных способа усиления двигателя: программный (chip tuning) и механический.
Чип-тюнинг двигателя
Программный тюнинг осуществляется с помощью чипа, благодаря которому загружается нештатное программное обеспечение. Прошивка выполняется посредством компьютера, подключённого к разъёму OBD II через специальный адаптер.
- Иногда в процессе чип-тюнинга мастера устанавливают заводскую прошивку того же производителя автомобиля, только от другой модели с более мощным мотором. В результате мощность двигателя увеличивается, что можно прочувствовать только в определённом диапазоне оборотов.
- Прирост мощности при чип-тюнинге атмосферного двигателя в среднем составляет 3000–4000 оборотов, что для езды по городским улицам и трассе является оптимальным. Больший прирост в мощности (до 90 ЛС) и крутящем моменте (до 150 Нм) даёт только программный тюнинг турбированного двигателя.
- У него после тюнинга изменяется давление наддува, что соответственно увеличивает объём сжигаемой воздушно-топливной массы. Расход топлива в чистом виде во многом зависит от манеры езды, и меняется иногда даже в меньшую сторону. Нежданная, казалось бы, экономичность возникает потому, что благодаря возросшей мощности нужно меньше газовать, чтобы ускориться.
Благодаря такому тюнингу улучшаются динамические показатели автомобиля – например, сокращается время, затрачиваемое на разгон до 100 км/ч, что меняет ощущения от вождения.
Механический тюнинг
К механическому тюнингу относят различные способы увеличения мощности двигателя, достигаемой применением новых деталей или доработкой. На атмосферном двигателе это может быть установка наддува; внедрение топливной системы с большей производительностью; замена деталей двигателя более лёгкими и прочными; увеличение внутреннего объёма рабочей камеры; доработка трактов, подводящих и отводящих топливо.
Причём вариант модернизации может быть применён не какой-то один: способы могут комбинироваться в самых разных сочетаниях, что зависит от пожеланий и платёжеспособности автовладельца. Итоговый результат получается разным, и зависит от конкретной комбинации тех или иных приёмов тюнинга.
Механический тюнинг может быть связан даже не с модернизацией самого двигателя, а с заменой, к примеру, шестерён в механической коробке, или установкой другого дифференциала. Но такой тюнинг даёт возможность лишь увеличить разгон на средней и малой скорости, но при этом ухудшаются другие характеристики.
Заключение
Двигатели с турбонаддувом обычно подвергают обоим видам тюнинга: сначала программному, для поднятия предела давления примерно на 20%, а потом уже механическому – ведь только он может обеспечить дальнейшее увеличение мощности. Если прирост составляет не более 50%, модифицируют топливную систему, ставят более производительный интеркулер и более мощную турбину.
Чтобы получить ещё больший прирост мощности, турбодвигатель придётся фактически построить заново, заменив и блок цилиндров, и поршни с шатунами, не забыв про более эффективное охлаждение мотора. Замена деталей на более производительные, поможет увеличить паспортные данные мотора в несколько раз. Однако, если начать экономить на комплектующих, выискивая более дешёвые в ущерб качеству, агрегат быстро выйдет из строя, и все затраты окажутся напрасными.
