Long-тактов и кратко двигатели - каква е разликата и какъв по-добър

Признайте си, че често се наблюдават и при теста кара фраза за "характера на един типичен къс ход" и не съвсем разбира какво се случва. Днес ние най-накрая да обясни какво, това, което е в краткосрочен и дългосрочен двигатели разликата от подходи към проектирането на двигателя и защо можем да кажем с увереност, че "dlinnohodniki" все още печели.

Средна скорост, и както това се случва

За да се разбере проблема ще трябва да се помни малко за структурата на ICE и как тя работи. Вероятно знаете, че на базата на който и да е проект на двигателя с вътрешно горене е влиянието на разширяването на газовете върху буталото. Буталата могат да бъдат с всякаква форма и размер, но всяко бутало има параметър като средна скорост, и много, много зависи от това.

Средната скорост на буталото - е стойност, която може да бъде определена чрез формулата Vp = Sn / 30 където S - Ход, m; N - скорост на въртене, мин-1. И това определя степента на възможно принуждавайки на оборотите на двигателя, ускорение елементи мотовилката и буталото по време на работа, както и на неговата механична ефективност.

От средната скорост на буталото зависи от стената LOAD на бутало, бутален щифт ON, мотовилката и коляновият. Това квадратното зависимостта: с увеличаване на скоростта (VP) два пъти на натоварването се увеличава четири пъти, а ако TRI - тогава девет пъти.

Експерименти моторни инженери отдавна са доказали, че класическия дизайн на свързване на групата прът бутало за максимална скорост от около 17-23 м / сек. Колкото по-висока е стойността, толкова по-бързо мотора се износва. Увеличете скоростта на буталото е почти невъзможно - най-леки състезателни двигатели във Формула 1 са имали със скорост от около 23-25 ​​м / сек, и това е невероятно много. Това е постигнато, само защото на "клишетата" двигателите са предназначени за много кратко въвеждане в експлоатация - те не са длъжни да "разходка" по протежение на 100 000 км.

От теория - да практикуват. Както е известно, мощност на двигателя - е производно на въртящ момент, умножена по скоростта. Това означава, че ако искаме да се получи по-голяма власт, е необходимо да се увеличи скоростта. Както и скоростта на буталото е ограничен, ние нямаме друг избор, освен да се намали скоростта му. По-краткият разстоянието, което трябва да премине на буталото за един оборот, толкова по-малко може да бъде неговата скорост.

Кратко инсулт, с дълъг ход и "квадрат" двигатели

Изглежда, че по-горе ние сме просто изрази две отлични аргумент за свеждане до минимум на удара. Освен това, по-малък хода на буталото, за по-голям диаметър цилиндър с един и същ екран, а по-големите на клапаните могат да бъдат доставени. Подобрява обмен газ, а оттам и работата на двигателя като цяло ... Но, както се оказа, също не може да се намали инсулт извънредно.

Колкото по-ниска е скоростта, толкова по-голям е диаметърът на цилиндъра трябва да бъде, ако искаме да запазим силата на звука. Но формата на горивната камера с нарастващ диаметър на цилиндъра влошава съотношение камера обем и областта неизбежно расте, увеличава коефициента на остатъчни газове, увеличава загубите на топлина, ... влошава ефективността на горене пада, склонността към детонация се увеличава, влошаване на ефективност и опазването на околната среда.

Чрез намаляване на хода на буталото е намалена, освен това, че диаметърът на коляното на коляновия вал, и следователно намалява въртящия момент на двигателя. Да се ​​влоши и тегло и размер параметри на двигателя - те са много по-големи в хоризонталната част. В допълнение, за да се поддържа работа обем е необходимо да се увеличи броя на цилиндрите, а това води до рязко покачване на дизайн сложност. В общи линии, е необходим компромис.

Основните задачи на дизайна на двигателите решили да на 60-те години на миналия век, но след това попадат върху границите на здравината на конструкцията на средната скорост на буталото. Стана ясно, че оптималните параметри на енергийна ефективност и габаритни размери при атмосферно двигателя се получават, ако диаметърът на цилиндрите е равно на преместването на буталото или по-малко.

Снимка: двигател на Nissan Qashqai

Ако те съвпадат, двигателите се наричат ​​също "квадрат". Motors, чийто цилиндър с диаметър все още е повече от удара, наречен и къс ход, както и тези, с които той е по-малко - с дълъг ход.

Внимателният читател ще кажа: Спри, и къде се къса-тактови двигатели на експеримента, където се оказа, че ефективността на цялата "квадрат" или базова дълъг ход. Това е проста: KOROTKOHODNIKI разпространи в моторните спортове. ИМА РАЗХОД НА ГОРИВО и пикап при ниски скорости, не е най-силният ", направи времето", и може да бъде принесен в жертва в името на ефективността на висока мощност при високи скорости, като се поддържа малък работен обем.

За по-добра икономия на гориво, сцепление и изпускателна чистота, а напротив, инсулт се увеличава, и обороти жертват максимална мощност. Long-тактови двигатели се използват, когато е необходимо тяга и ефективност.

В същото време, на 80-годишните средна скорост на буталото серийни мотори откарвани до границата от 18 м / сек, а след това, че е невъзможно да се увеличи. Тази ситуация остава до 90, когато изискванията за тегло и размери и икономическите характеристики на двигателите се е увеличил рязко.

дългосрочен екскурзия напредък

90 години - това е преди всичко масовото въвеждане на нови екологични стандарти, рязко покачване на телесното тегло на превозни средства, тъй като на новите изисквания за пасивна безопасност, и едновременно с повишени изисквания по отношение на размера и ефективността на системи за задвижване. Машини стават по-просторни отвътре и по-безопасни във всяко едно отношение.

И двигателят е трябвало да се справи с напредъка. Маса преход към мултиклапан цилиндрови глави увеличили капацитета и направени двигатели по-чист. Средната работния обем на двигателя The се опита да намали и по този начин спечели разхода на гориво и размер. Напредъкът в областта на проектирането на буталото е намалена височината на буталото и да се увеличи дължината на мотовилката, като направи по-голяма механична ефективност на двигателя.

Следователно, стана възможно да се премести в по-дълъг ход дизайн, който в същото работния обем са по-малки, имахме повече въртящ момент, а също и да стане по-икономичен. Облекчение бутало ще намали тежестта върху него с висока скорост, както и въвеждане на мащабни турбокомпресор и регулируема прием - и дори спечели максималната мощност и теглителна сила. Умерено дълъг ход двигатели само ще спечелите.

Снимка: двигател на Volkswagen Golf GTI

Работна скорост на тези мотори са намалели значително, особено в турбо намалява, а максималната мощност на оборотите. И това означава намаляване на механичната ефективност не е толкова важно, но ползите са очевидни. В размер на мотори само малко по-дълго, отколкото на "класически" 1.6 от близкото минало, както и при опън и на разхода на гориво са много повече от еднообемни предшественици.

В съвременните двигатели се опитват да съчетават високата ефективност на дълго-тактови двигатели и увеличеното механично korotkohodnaya ефективност. Така че, в един много модерен (но въпреки това вече спрени от производство) двигател BMW Серия N20V20 (стои на 1-ви, 3-ти, 5-ти поредицата, Х1 и Х3) използва асиметричен бутало група, в която оста на коляновия вал и на оста бутални болтове са изместени спрямо оста на цилиндъра. Тук волана маслена помпа се използва, за разпръскване на плазма цилиндри, на входа на газта и без други технически "трикове", за да се намалят механичните загуби и входното съпротивление. Размерът на този дълъг ход на двигателя 90,1h84, и никой не може да каже, че той има лоши характеристики дори и в нещо друго освен надеждност.

Дизеловите двигатели, които поради естеството обикновено са с дълъг ход цикъл и ниски обороти, спечели два пъти. Въвеждането на турбодвигателите рязко увеличава въртящия момент и е възможно да се намали степента на сгъстяване, и за напредъка на гориво оборудване и бутало - също да увеличи скоростта на работа.

Снимка: двигател Volkswagen Golf TDI

В резултат на това дизеловите двигатели са надминали по силите литрови атмосферни двигатели бензинови и въртящ момент - бензинови двигатели със нагнетяване. По този начин, N57 серия двигатели (3-ти, 5-ти, 7-ми серии, X3, X5, т.н.), като BMW в диаметър на цилиндъра и хода на буталото 84 mm 90 mm имат работен обем от 2,993 литра до 381 литра капацитет. а. и 740 Нм максимален въртящ момент. Средната скорост на буталото в същото време - 13.2 метра в секунда.

опако

Разбира се, лотарията на печеливша не се случи, и прекрасните висока степен на възвращаемост, постигнати надеждност на цената - не е тайна. Старият принцип в сила и днес: "дългосрочна екскурзия силни" двигателите най-висока средна скорост на буталото увеличава натоварването на стената на цилиндъра.

Разбира се, материалите стават все по-добри, но когато се сравняват една серия мотори с различни параметри на удара, а диаметърът на цилиндрите е забележим, че моделите с дълъг ход на са по-склонни да се носят на бутални пръстени и цилиндър на триенето. И те споделят буталото е значително по-ниска от тази на "квадрат" колеги.

Но когато се сравняват различни двигатели, не всичко е толкова просто. В двигатели с алуминиев блок и alyusilovym покритие опит да се намали натоварването на стената на цилиндъра, включително намаляване на хода на буталото, но обикновено, тя все още е по-малко от ресурса се получава, отколкото в двигатели с чугунени втулки или блок.

Renault-Nissan Motor серия M4R (. Qashqai, Fluence и т.н.), който замества вече бе споменато чугун F4R, има Ход 90.1 mm при диаметър на цилиндъра 84 - все пак това е дълъг ход, инсулт, но е намалял значително. Dimension не се увеличава поради тънкостенна структура цилиндър.

Снимка: двигател на Renault Latitude

Съвременните двигатели не се нуждаят от висока скорост, за да се постигне висок капацитет и ефективност на разходите и грижата за околната среда стават все по-важни. Дори и при експлоатация и декларираните спецификации не са потвърдени ... Освен това е възможно, с усложняване на структурата за заобикаляне на много ограничения, които в продължение на десетилетия са били принудени да избират между мощност и ефективност на двигателите.

Кратко инсулт "усукване" двигатели просто умират, те нямат място в новия свят. Дори и във Формула 1 изоставен екстремни проекти с работна скорост от 19 000 и съотношението на диаметъра на цилиндъра и хода на буталото по-голяма от 2,4 до 1. Разбира се, за феновете и разкриването на такава технология състезателната серия ще остане, но от практическа гледна точка, което означава, че вече не е , Спечелване дълъг ход дизайн, с малки изключения, действително се е осъществило.

Един от малкото "крепости korotkohodnaya" доскоро остана атмосферен V6 и V8 двигатели от Mercedes-Benz. Така, серия от двигатели M272 (E-Klasse W211, М-клас W164 и т.н.) - е кратък удар във всички изпълнения. Например, 3-литров версия ход съотношение диаметър да е 82,1 до 88.

Един от малкото "крепости korotkohodnaya" доскоро остана атмосферен V6 и V8 двигатели от Mercedes-Benz. Така, серия от двигатели M272 (E-Klasse W211, М-клас W164 и т.н.) - е кратък удар във всички изпълнения. Например, 3-литров версия на съотношението на инсулт съотношение диаметър да е 82,1 до 88. Подобно на техните предшественици, представени от M104 и техните наследници до M276, те бяха изпълнение на успешни кратко двутактови двигатели. Компанията не се опитваше да бъде твърде компактни двигатели, има достатъчно място, а в момента на обема на двигателя на 3-3,5 литра и така достатъчно по отношение на запасите. Град с дълъг ход проект нямаше смисъл.

Но едно ново поколение двигатели AMG серия M133 / M176 компресор стомана дълъг удар - 83h92 мм, както и обещаващи инлайн шест 3.0 компресор серия M256 - 83h92,4 мм.

Снимка: двигател на Mercedes-AMG CLA 45 4MATIC

От "мохикан" остават освен ако GM двигатели, техният блок V8 6,2 Vortec / L86 / LT1 все още има тенденция за уплътняване, с размери на 103,25h92 мм, а дори и компресор LT4 версия запазва едно и също измерение на блока. Но това е вероятно твърде дълго.

край на споровете

Daunsayz, зареждане, директно впръскване, моментните характеристики на гладка, висок въртящ момент, регулируем във времето и напреднали предавания, създадени малко чудо. Спорове "дългосрочен екскурзия или на кратко-тактов" вече не е уместно.

Motors изведнъж придобили литра капацитет по отношение на сроковете, смятани за възможно само за специално подготвени състезателни двигатели. Виждайки фигурата на 120-150 литра. а. на литър обем, ние не сме изненадани и дори 200 литра. а. на литър изглежда да е съвсем реална, "смешно" консумация Passport гориво за мощен и тежка техника изглежда съвсем реална. Дизеловите двигатели на "грозно пате" в красив лебед с капацитет литър, още по-голяма от тази на бензинови двигатели.

В много отношения, всичко това, плюс намаляване на размера и теглото на двигателя, възможно благодарение на дизайна с дълъг ход на. То завършва едва ли ще фрактура тенденцията, особено с оглед на прогнозираното изместване на двигателя с вътрешно горене и електрически двигатели с най-различни "удължители разстояние."