О мощности двигателя

Бушует пламя в цилиндре. С молниеносной быстротой вниз и вверх по цилиндру движется поршень. Теплота превращается в механическую работу.

Как определить работу, совершенную за рабочий такт в цилиндре двигателя?

Сначала надо подсчитать силу, с которой газы давят на днище поршня. Для этого следует умножить давление газов на площадь днища поршня. Кроме того, надо узнать, какое расстояние пройдет поршень. Но работу можно совершить и в одну секунду, и в один час. Работа, совершенная в единицу времени — мощность, и интересует нас. В технике мощность измеряется обычно в лошадиных силах.

Напомним, что это 75 килограммо-метров работы в секунду.

Можно ли сжечь всю горючую смесь, которая находится в двигателе во время вспышки? Нет, практически нельзя.

Пары бензина сгорают только частично, часть их уходит вместе с отработавшими газами. И теплота, полученная от горения смеси, используется не вся. Значительная доля тепла тратится на нагревание стенок цилиндра, головки, поршня и других деталей, много выбрасывается наружу с газами. Подсчитали, что только 20–25 % тепловой энергии используется для полезной работы.

От чего же зависит мощность двигателя? От рабочего объема двигателя. Чем больше объем цилиндра, тем больше в него поступает горючего, тем больше будет выделено тепла при горении смеси.

Мощность, конечно, зависит и от давления в цилиндре при рабочем ходе. А давление? Оно зависит от того, насколько хорошо цилиндр заполнен горючей смесью. Чем больше смеси, тем больше и давление. Затем оно зависит от того, насколько сильно сжата смесь. Чем сильнее сжата смесь, чем больше степень сжатия, тем больше мощность двигателя. В большой мере давление зависит от состава смеси. Смесь, в которой содержится слишком мало или слишком много бензина, даст малое давление.

Скорость горения также имеет весьма существенное значение. Когда смесь горит медленно, давление будет меньше, чем тогда, когда она горит с нормальной скоростью.

Очень важно и число вспышек в цилиндре. Чем больше вспышек, тем больше оборотов коленчатого вала, тем большей мощность.

Но при увеличении количества оборотов мощность увеличивается лишь до определенного предела, после чего обороты могут увеличиваться, а мощность станет падать. Когда мы говорим, что двигатель мотоцикла ИЖ-56 дает 4800 оборотов в минуту — это значит, что при этих оборотах двигатель развивает самую большую мощность, на которую он способен. Конечно, коленчатый вал может дать и 5000 оборотов, но тогда мощность двигателя уже упадет. На очень больших оборотах цилиндры станут хуже очищаться и заполняться горючей смесью. Конечно, речь идет об увеличении числа оборотов данного мотоцикла.

Как узнать, какую мощность развивает двигатель? Для этого его подвергают специальным испытаниям. Особым прибором, называемым индикатором, измеряют так называемое среднее индикаторное давление в цилиндре, а затем при помощи специальной формулы определяют мощность. Индикаторная мощность — это самая большая мощность двигателя. Газ давит на поршень, поршень — на шатун, вращается коленчатый вал. Это часть индикаторной мощности, переданная на коленчатый вал. Когда индикаторная мощность передается на вал, часть ее расходуется на преодоление трения между поршнем и стенками цилиндра в подшипниках, на вращение дополнительных механизмов двигателя, связанных с коленчатым валом. Эффективная мощность обычно меньше индикаторной на 10–15 %.