Увеличение мощности двигателя

Откуда возникает увеличение мощности? Какова формула мощности любого двигателя, и как турбонаддув влияет на эту формулу? (Непугайтесь до смерти при упоминании формул: те из них, о которых ниже идет речь, являются простыми и легкими для понимания.)

Чтобы ответить на эти вопросы, надо изучить линейное уравнение с одним неизвестным, которое связывает мощность с параметрами, описывающими двигатель внутреннего сгорания.

Мощность = P*L*A*N
Р — среднее полное давление в цилиндре. Проще представить себе Р как среднее давление, воздействующее на поршень.
L — длина хода. Она сообщает, как далеко будет двигаться поршень под действием этого давления.
А — площадь сечения цилиндра. Вот она, та самая площадь, к которой приложено давление.
N — число рабочих тактов двигателя за одну минуту. Это число показывает, сколько цилиндров у двигателя и каковы его обороты.

N = число цилиндров * частота вращения двигателя/2
(Для четырехтактного двигателя, частота вращения разделена на 2 потому что каждый цилиндр совершает рабочий такт один раз за два оборота)

Рис. «PLAN» — ключ к источнику отдаваемой двигателем мощности.

Здесь наблюдается несколько интересных зависимостей! Например, возьмите Р и умножьте на А, и Вы имеете произведение давления на площадь, которое является средней силой, действующей на поршень. Теперь умножьте Р*А (сила) на длину хода L (расстояние), и Вы имеете число, которое представляет собой момент, теперь берите это число и умножайте на N (с какой скоростью совершается работа), вот Вы и получите мощность (то, что и заказывали).

Пожалуйста, заметьте, что это означает: мощность = момент * обороты в минуту

Так как общая цель нашего упражнения — получение большей мощности, давайте изучим то, над чем позволяет нам поработать «PLAN».

Сначала давайте посмотрим на то, что может дать работа с N. Имеются два способа получить большее количество рабочих тактов в минуту: увеличить количество цилиндров или раскрутить двигатель до больших оборотов. Это дает некоторое поле для приложения усилий: старания целой области человеческой деятельности, известной как проектирование двигателей, направлены исключительно на достижение более высоких оборотов в минуту с определенным запасом прочности. Помните, что ненавистные инерционные нагрузки растут в квадратичной зависимости от увеличения оборотов двигателя. Это означает, что при 7200 оборотах в минуту, инерционная нагрузка будет поставлять 144 % от нагрузки, возникающей при 6000 оборотах в минуту. Двигатель подвергается усиленному износу и разрушению. В конечном счете, увеличение отдаваемой мощности путем увеличения N не являйся ни дешевым, ни приятным и не способствует достижению большего ресурса.

Так как мы, по вышеизложенным практическим причинам, не можем значительно увеличивать мощность, увеличивая N, единственный оставшийся выбор — увеличить момент, делая что-то с P*L*A. Мы должны вернуться и посмотреть на P*L*A немного внимательней. Попробуем изменить А, то есть площадь сечения цилиндра. Насколько это поможет? Измените диаметр цилиндра на 3 мм, и, возможно, вы получите прибавку мощности в 10 %. Не стоит заморачиться. Мы можем также изменить L, ход поршня. Может быть, получим ещё 10 %. Очевидно, что если нашей целью является существенное увелечение мощности, то А и L не дадут нам многого. Изменение Р становится нашей единственной надеждой.

Как успешно изменять Р — это сложный вопрос. Р может быть изменено в 1.2,1.5,2, 3,4, 5 раз… реальный потенциал не известен, так как инженеры постоянно нащупывают новый предел. Гоночные автомобили Гран-при сезона 1987 довели развитие турбонагнетателя до высочайшего уровня, когда-либо достигнутого, доведя отдаваемые мощности почти до 1 л.с. с кубического сантиметра. Этого достаточно, чтобы сказать, что удвоение мощности нашего с вами обычного двигателя — это не детские фантазии, это наши оправданные ожидания.

Здесь особенно важно заметить то, что мы значительно увеличиваем мощность без увеличения оборотов двигателя. Потому что момент PLAN — это то, что мы действительно изменяем..

Турбина увеличивает момент, а момент это здорово!