Работен обем на двигателя

Работният обем на двигателя е сумарният обем, който всички бутала изместват, докато преминават от долната точка на цилиндрите (долна мъртва точка) до горната (горна мъртва точка) през един пълен цикъл. Това е един от най-старите и трайни начини за описание на размера на двигателя, защото отразява основния физически капацитет на цилиндрите да засмукват и изгарят горивовъздушна смес. Стойността най-често се посочва в литри в ежедневието — например двигател от 2,0 литра — или в кубически сантиметри (куб. см) за по-малките двигатели и мотоциклетите, където 1998 куб. см обикновено се закръгля и предлага на пазара като 2,0 литра.

Самото изчисление е проста геометрия. Изместеният обем на единичен цилиндър се равнява на площта на отвора (π, умножено по квадрата на радиуса), умножена по хода на буталото — разстоянието, което то изминава. Умножаването на тази стойност за единичен цилиндър по броя на цилиндрите дава общия работен обем. Следователно четирицилиндров двигател от 2,0 литра измества около 500 куб. см на цилиндър. Важно е, че работният обем отчита само обема, през който се движат буталата; той изключва малкия остатъчен обем над буталото в горната мъртва точка, който вместо това се използва за изчисляване на степента на сгъстяване.

Исторически работният обем беше надежден показател за мощност и въртящ момент, защото при атмосферните двигатели, които дишат при атмосферно налягане, по-големият цилиндър просто засмуква повече въздух и може да изгори повече гориво на такт. По-големите двигатели даваха повече мощност при равни други условия, поради което любителите дълго свързваха големите числа — V8 от 5,0 литра, редови шестцилиндров от 3,0 литра — с високи показатели. Тази зависимост стоеше в основата на десетилетия двигателно проектиране и остава общо валидна в рамките на едно семейство конструкции.

Принудителното пълнене значително отслаби тази връзка. Турбокомпресорът или компресорът нагнетяват допълнителен въздух в цилиндрите, така че двигател с малък работен обем може да осигури масата въздух, а оттам и мощността, на много по-голям. Съвременните бензинови турбодвигатели от 1,5 литра редовно достигат отдадената мощност на по-стари атмосферни агрегати от 2,5 литра — тенденция, известна като намаляване на работния обем (downsizing). Затова работният обем сам по себе си вече не е надеждна мярка за мощността на съвременния двигател; налягането на пълнене и общата настройка имат също толкова голямо значение.

Въпреки това работният обем запазва практическо и регулаторно значение. Много държави основават годишния данък върху автомобила, застрахователните групи или таксите за регистрация отчасти на работния обем, което отдавна насочва купувачите към по-малки агрегати на тези пазари. Той влияе и върху разхода на гориво, екологичния клас и физическото разположение под капака.

Работният обем се разбира най-добре заедно със свързаните понятия: степента на сгъстяване описва колко плътно се притиска засмуканата смес, буталото е движещият се елемент, който определя изместения обем, а разликата между атмосферните двигатели и тези с принудително пълнене обяснява защо два агрегата с еднакъв работен обем могат да се представят толкова различно.