Внезапно обнаружил, что даже ближайшие мои друзья — весьма технически эрудированные люди, — весьма смутно понимают, почему в авто- и мототехнике есть двигатели с одинаковым или очень близким рабочим объемом, но по динамическим характеристикам отличающиеся капитально. Я не знаю, насколько местная аудитория подкована в технике (подозреваю, что весьма некисло), но для тех, кого действительно интересует «как оно устроено», проведу по возможности без зауми ликбез на тему чо там как, и почему.

А чтобы не плодить миллиарды букаф, давайте построим рассказ по принципу ответов на вопросы. Постараюсь отвечать по возможности лаконично.

Вопрос: На что влияет рабочий объем двигателя?
Ответ: На все. На его весовые, динамические и экономические характеристики.

Вопрос: Можно ли сказать, что более литражный мотор однозначно мощнее, чем менее литражный при прочих равных?
Ответ: Если объем различен, то никаких «прочих равных» уже быть не может. Уже изменилась одна из основных характеристик мотора.

Вопрос: Ну хорошо, допустим, я некорректно выразился. Возьмем два хондовских движка: от Steed/Shadow 400 и от Shadow/RS 750 — оба V-twin, оба с примерно одинаковой степенью сжатия. Один развивает 33 лошади, второй 45. Если промасштабировать дальше с соблюдением пропорций, будет ли расти мощность в той же степени, как и объем?
Ответ: Может и расти, а может и не расти. Все зависит от конструкции и настроек двигателя. Никаких других правил нет и быть не может — ибо еще раз, все зависит от конкретной конструкции и конкретных настроек. В данном случае вообще имеет место некорректное сравнение. Чесоточный развивает свои 33 лошадки при частоте вращения коленвала в 10000 7500 об./мин. В то время как мотор почти двухкратно большим объемом имеет свои 45 кобыл всего-лишь при частоте вращения 5500 об./мин. На этих оборотах «чесотка» выдаст хорошо, если 14-18 20 сил, то есть почти втрое вдвое меньше, чем более кубатурный двигатель.


Мотор от 750-кубовой Shadow


Двигатель от «Теней» объемом 400/600 кубов — внешне он одинаков для обеих модификаций Shadow VLX.

Вопрос: То есть сравнение некорректно.
Ответ: Да. Непонятно, что конкретно сравнивалось. Если тупо два мотора — то 750-кубовый, конечно, намного мощнее и по моменту сильнее. Так же как двигатель мотоцикла VTX1300 (тоже V-twin) еще мощнее и сильнее: 75 л. с. при тех же 5000 об./мин. Вот это сравнение более корректно…

Вопрос:… а как же…
Ответ:… было бы, если бы мы не учитывали чумовой, почти двухкратной разницы в крутящем моменте этих моторов. Так, 750-кубовая «Тень» развивает около 60 Н*м, в то время как VTX выдает на-гора аж 123 ньютон-метра. Тяга вдвое больше! Собственно, объем тоже почти вдвое.


Двигатель от 1300-кубовой Honda VTX.

Вопрос: то есть можно сказать, что мощность — это штука манипулятивная, и, сравнивая, смотреть надо на показатели максимального крутящего момента?
Ответ: не совсем. Но безусловно, оценка по максимальному моменту позволяет сравнить два похожих мотора куда корректнее, чем по максимальной мощности. При условии, что двигатели концептуально близки, конечно. Сравнивать спортовую 4-цилиндровую истеричку с эндурной флегмоодностволкой той же кубатуры мальца неприлично.

Вопрос: Ну а как же тогда быть с непохожими моторами?
Ответ: А непохожие и сравнивать бессмысленно. Эти двигатели создаются под конкретные задачи, и если движки априори непохожи друг на друга, то, значит, создавались для разных целей. Какое еще сравнение?

Вопрос: А вот и нет! Например, BMW F650GS в разные годы имел и «одноствол» от Rotax, и 2-горшковый мотор уже под своей маркой — правда, с объемом на 150 кубиков больше…
Ответ: верно. Но это значит лишь то, что инженеры BMW признали двухцилиндровую модель удачнее для данного мотоцикла — по целому комплексу показателей, в том числе по уравновешенности, мощности, эластичности и еще туче критериев. Где-то они однозначно выиграли (в энерговооруженности, например), где-то явно проиграли (в массе двигателя и его себестоимости производства). Прямое сравнение двух моторов в этом случае не имеет общей «печки», базы. Делать какие-то выводы о влиянии какого-то одного параметра на целый их выводок — просто глупо.

Вопрос: Ну хорошо, а если абстрагироваться от корректности сравнений. Можно какие-то определенные закономерности в «размерности» двигателей выявить?
Ответ: Можно. Чем больше объем одного цилиндра, тем больше обычно момент, а двигатель более заточен под тяговую езду. И наоборот, чем меньше объем одного цилиндра, тем меньше обычно крутящий момент, а двигатель более оборотистый.

Вопрос: С чем это связано?
Ответ: С назначением двигателя, конечно же. Но если вопрос об объективных параметрах, то вкратце объяснить можно так.

Самый простой способ увеличить мощность — форсировать мотор по скорости вращения коленвала. Мощность (при постоянном моменте) зависит от оборотов коленвала строго линейно. Поскольку крутящий момент есть прямой наследник эффективного давления в цилиндре, а эта величина сильно зависит от условий газообмена там, то сохранить ровную полку момента на всем диапазоне оборотов вряд ли получится. Но это и не нужно: достаточно удерживать момент просто на разумном значении, можно даже со сдвигом вправо — тогда мощность будет расти еще более круто и достигнет стратосферных значений где-нибудь в районе 18 000 оборотов.
Беда в том, что мотор со столь длинным диапазоном оборотов, становится практически однорежимным: нормально едет только в какой-то одной зоне оборотов. Для спортов и городских жужжалок — ближе к максимальным значениям. То есть надо крутить, чтобы получить достойную отдачу.
Обратный прием — можно ограничить диапазон оборотов, а форсирование мотора провести увеличением эффективного давления в цилиндре, то есть форсануть движок по моменту. Тогда он будет тянуть ровно, мощно, на всем диапазоне. Такая характеристика лучше подходит эндуро или круизерам.

Возьмем два 650-кубовых мотора, совсем разных по назначению. Например, упомянутый BMW F650GS, того самого одноствольного (2006 год, например) типа, и классическую 4-цилиндровую «сибиху» CB650f. Объем один и тот же на обоих движках. Но «бэха» прет с «нуля» так, что голова на спину запрокидывается, а Хонда толкает в копчик, только если ее раскрутить. Сравните обороты максимальной мощности: 6500 у BMW и 11000 у Honda. С моментом похоже: у «гуся» пик на 5000 об./мин, у «сибихи» — на 8000 оборотах.





Вопрос: Интересно, с чем конкретно, с конструкторской точки зрения это связано?
Ответ: Не поверите, с конструкцией двигателя. У BMW один огромный цилиндр диаметром 10 см и ходом в 8,3. У Хонды — четыре горшка в ряд, каждый размером 6,7х4,6. Суммарный объем такой же, но процесс газообмена — ключевой для формирования эффективного давления в цилиндре (параметр «Me»), совершенно разный. Под этот процесс затачиваются профили каналов, диаметры клапанов, профили кулачков распредвалов и фазы газораспределения.
Например, в погоне за мощностью инженеры Honda решились увеличить обороты. Для этого им нужно было протащить сквозь клапаны чуть ли не вдвое больше бензовоздушной смеси, чем происходит у BMW. Но величина подъема клапана — параметр строго ограниченный, а кол-во клапанов на цилиндр одинаковое у обоих движков чисто по компоновочным соображениям. Поэтому японцы делают финт ушами: учетверяют число цилиндров. Соответственно клапанов становится также в четыре раза больше. Но что важнее, объем воздуха, протаскиваемый через один цилиндр, уменьшается также в четыре раза! При прочих равных, разумеется. Суммарное проходное сечение 16-ти хондовских клапанов примерно в 1.5 раза больше, чем 4-х клапанов у «гуся», а воздуха, повторюсь, через один цилиндр пропихивать теперь нужно в 4 раза меньше при одинаковых оборотах. Вот и родилась возможность поднять эти самые обороты, а вместе с ними и мощность. Разумеется, там и другие шаманства идут в ход: перекрытие фаз клапанов, настройка впускного и выпускного коллекторов, и с уменьшением действия инерционных факторов, и с позиции уравновешенности (а значит, паразитных нагрузок на конструкцию), и т. д., и т. п.

Вопрос: А как себя при этом ведет момент?
Ответ: Отличный вопрос! Момент на 4-цилиндровой Honda примерно такой же, как на 1-ствольном BMW (около 60 Н*м), однако если рассматривать весь диапазон оборотов двигателя, то окажется, что «гусь» выдает куда больший момент на протяжении большего % своего диапазона. Отсюда и разница в тяге: «гусь» сразу же прет как танк, в то время как «сибиху» до максимума ее момента еще нужно докрутить — половину диапазона оборотов она сильно проигрывает 1-цилиндровому BMW.

Вопрос: Но если поставить два мотоцикла вместе, то…
Ответ: То получится очередное сравнение каратиста с борцом. Мотоциклы разные, заточены под разные требования и условия эксплуатации, и сравнивать их «впрямую» немного неумно. Там, где «Хонда» оторвется и исчезнет в туманной дали асфальтового далека, «гусь» проиграет, в том числе и по максимальной скорости. Зато на неровном и крутом грунтовом подъеме его постоянно больший крутящий момент, а главное, запас по нему, позволит носатой «бэхе» обставить японскую коробочку как ребенка.

Вопрос: А если…
Ответ: А вот про «если» мы поговорим в следующий раз. Если будет на то обоюдное желание.