Почему объём двигателя часто на несколько кубических сантиметров меньше точного значения?

Очевидно, что есть инженерная составляющая, которой не так важны красивые округлые цифры. Это заметно в автогонках, где объёмы двигателей сильно разнятся. ОДНАКО учтите упомянутые ранее налоговые последствия для серийных автомобилей. Возьмём, к примеру, Турцию. Из статьи Питера Мока для ICCT:

«Новые легковые автомобили в Турции облагаются общим налогом на добавленную стоимость (НДС), который составляет 18% и распространяется на все товары. Кроме того, взимается специальный налог на покупку, который по-турецки называется Motorlu Taşıt Araçlarına İlişkin Özel Tüketim Vergisi (ÖTV). Помимо автомобилей, этот налог взимается с табачных изделий, алкоголя и других товаров, которые считаются предметами роскоши. Размер налога ÖTV зависит от объёма двигателя транспортного средства и составляет от 45 % до 145 % от базовой цены транспортного средства. Важным налоговым порогом является объём двигателя 1,6 л. При превышении этого порога уровень налогообложения увеличивается вдвое — с 45 % до 90 %. Ещё одним порогом является объём двигателя 2,0 л, при превышении которого уровень налогообложения увеличивается до 145 %. Влияние такого налогообложения весьма существенно: для нового автомобиля стоимостью 20 000 евро налог с продаж составляет 9000 евро, если объём двигателя составляет 1,6 л или меньше, и 18 000 евро, если объём двигателя составляет 1,7 л или больше. Неудивительно, что 95 % новых автомобилей в Турции имеют объём двигателя 1,6 л или меньше.

Скажите мне, что это не имеет значения, когда вы ежегодно продаёте сотни тысяч «двухлитровых» Honda Civic, объём двигателя каждой из которых на самом деле составляет 1996 кубических сантиметров.

Я бы предположил, что причина кроется в сочетании желаемых характеристик, факторов «реального мира», таких как налогообложение, и практических соображений: какие поршни у вас уже есть, сколько деталей вы можете обрабатывать на своих станках одновременно, как устроена система транспортировки в цеху и т. д. Затем вы присваиваете ему обозначение, которое устраивает маркетологов, и начинаете производство… Учитывая, что, хотя мы считаем, что надпись «4,951 x 10^3 мл» на кузове «Мустанга» будет выглядеть круто, кто-то из отдела продаж может испугаться необходимости её объяснять.

Я не думаю, что аргумент о математике/округлении вообще что-то объясняет. При достаточно близких допусках (±0,01 мм) погрешность при вытеснении может составлять менее 0,1 куб. см. Я думаю, ход мыслей примерно такой: «Насколько близко мы можем подобраться к X литрам (или кубическим дюймам), не превысив (налоговые/страховые) лимиты и не переделывая всё заново, учитывая при этом множество других ограничений?»

Размер, о котором вы говорите, — это мера объёма цилиндра.

V = пи * радиус^2 * высота

При умножении на пи сложно получить чётное число. Кроме того, их больше волнует принцип работы, чем то, чтобы числа были красивыми и чётными.

При расчёте двигателя
Рабочий объём = пи * (диаметр цилиндра / 2)^2 * ход поршня * количество цилиндров

С исторической точки зрения я бы выдвинул идею «обрезного пиломатериала»

Размерный пиломатериал — это когда доска 2 на 4 на самом деле не имеет размеров 2 на 4 дюйма.

Это зависит от породы древесины и методов обработки.

При этом в кубических дюймах (302, 327, 460 и т. д.) значения были не такими, как указано. В 1940-х, 1950-х и 1960-х годах объём двигателя Chevy 216 составлял 216,48 дюйма, 235 — 235,49 дюйма, а 261 — 260,9 дюйма. Это не имело отношения к налогообложению.

Если бы производитель хотел изготовить готовый двигатель с точным рабочим объёмом, он мог бы начать с конечного значения и рассчитать все переменные проектирования и обработки, чтобы найти исходные значения. Но это не тот процесс, который нам нужен.

Но на пути от чертежной доски до рабочей модели вносятся коррективы. Меняются днища поршней, отверстия под кольца, расположение клапанов, ход поршня за счет модификации кривошипа и поршневого штока и механической обработки, высота деки, типы прокладок и даже их толщина. Некоторые из этих факторов влияют на рабочий объем.

Кроме того, на изменение размеров влияют факторы, связанные с расширением и сжатием деталей двигателя, а также припуск на масляную смазку.

В итоге вы приближаетесь к нужному значению, но это не идеальный цилиндр с идеально ровными краями.

Наконец, некоторые нечётные значения основаны на замене деталей или увеличении рабочего объёма. Если производитель может создать один блок, но сделать из него два двигателя разного объёма (один для экономии, другой для мощности), тем лучше. Возьмите двигатель «А», отрегулируйте ход поршня и сделайте двигатель «Б» (например, 350–383 Chevrolet), увеличьте ход поршня до максимума, и вы получите нечётное значение объёма двигателя. То же самое касается увеличения или уменьшения размера поршня.

Округление в большую сторону — распространённая практика, которая считается хорошим маркетинговым ходом. Правительства могут устанавливать налоги на транспортные средства, как бы они ни назывались, в зависимости от округлённых значений: с шагом в 100 кубических сантиметров, от 850 кубических сантиметров и ниже, от 3 литров и выше и т. д. Если вы участвуете в гонках на своём автомобиле, то гоночные классы почти всегда определяются по объёму двигателя.

Но это лучший ответ, потому что иррациональность числа пи (оно может состоять из любого количества цифр, которое вы захотите указать) и его некруглый вид затрудняют получение значения 3000 литров, 1600 литров или любого другого круглого объёма с точностью до 0,5 кубических сантиметров от целевого значения. (0,5 / 1500 = 1/3000 = 0,000333...) При округлении значений смещения поршней, диаметров поршней и/или ходов коленчатого вала до пятизначных чисел получаются некруглые значения. Если вы производите что-то в огромных количествах, то любой размер будет таким же хорошим, как и любой другой, хотя допуск в +/-0,0001 будет стоить реальных денег.

По мере того как количество заказов сокращается с миллионов до тысяч, изготовление деталей размером (3,14159 X 25,4) мм с допуском +/-0,01 % становится всё более затратным. Обучить людей настройке станков и заказу материалов проще, если вы производите поршни диаметром 76,2 мм, а не 79,796 мм. В двигателях американского производства использовались поршни диаметром 3,000 или 4,000 дюйма с допуском +/- более 0,001 дюйма. Гораздо проще сделать двигатель объёмом 1149 куб. см и продать его как «1200». Разница составляет 0,5%. Ничего страшного. Если только вы не пытаетесь достичь точности 1200 +/ 0,5, где вам нужна точность 1/2400, 0,0417 %.

Это немного отличается от других ответов, но в случае с мотоциклами часто действуют законы, ограничивающие использование (при наличии прав) в зависимости от мощности в кубических сантиметрах.

Иногда в этих законах говорится, что объём двигателя не может превышать, например, 125 кубических сантиметров.

Однако в других странах тот же закон может гласить, что объём двигателя должен быть меньше 125 куб. см

Поэтому производители стремятся увеличить продажи, выпуская двигатели объёмом 124 куб. см и позиционируя их как мотоциклы с двигателем объёмом 125 куб. см

До относительно недавнего времени дорожный налог (по крайней мере, в Великобритании и, вероятно, во многих других странах) рассчитывался исходя из объёма двигателя. Поскольку налог взимался в зависимости от объёма, двигатель объёмом чуть меньше 2 литров обходился дешевле, чем двигатель объёмом чуть больше 2 литров. Таким образом, номинальный объём двигателя существенно влиял на стоимость владения транспортным средством.

Кроме того, объём двигателя — один из основных показателей, определяющих привлекательность автомобиля. Например, двигатель объёмом 2 л на бумаге звучит намного лучше, чем двигатель объёмом 1,5 л. Поэтому с точки зрения маркетинга имеет смысл устанавливать двигатели объёмом, близким к соответствующим налоговым категориям.

Однако, когда вы разрабатываете базовую концепцию для конкретного двигателя, объём является одним из первых параметров, которые вы определяете, поэтому нужно оставить небольшой запас. Будет досадно, если вы потратите год на разработку блока, а затем небольшая доработка цилиндра или коленчатого вала приведёт к тому, что он попадёт в другую категорию без ощутимого прироста производительности.

В конце концов, разница между 1998 и 2000 куб. см составляет всего 0,1 %, и вам действительно не захочется переделывать и переоборудовать свой завод по производству двигателей, чтобы уменьшить все на 0,1 %, если правительство будет придерживаться иного мнения о допустимых отклонениях, тем более что конструкция двигателя может служить десятилетиями.

Кроме того, рабочий объём — это сумма объёмов множества различных деталей, даже таких одноразовых, как свечи зажигания и прокладки головки блока цилиндров, которые могут оказывать заметное влияние. Поэтому даже при довольно жёстких производственных допусках вы увидите заметные различия между номинально идентичными двигателями.

Существуют региональные налоговые и тарифные вопросы, связанные с перемещением

Производители намеренно будут поддерживать объём двигателя чуть ниже предельного значения, что может привести к увеличению местных/региональных налогов, а также импортных/экспортных пошлин в соответствии с торговыми соглашениями и т. д.

Достаточно просто сделать двигатель объёмом ровно 3 литра. Математика точна, если вы этого хотите.

Производители намеренно «приукрашивают» цифры и округляют их в рекламных/маркетинговых целях. 2 CC — это номинальное приукрашивание и едва заметное повышение производительности, которое, по моему мнению, не является искажением фактов.

Я думаю, что лучше рассматривать этот вопрос так: Почему двигатель объёмом 2996 см³ называют двигателем объёмом 3 л?

Хотя в первую очередь мы обращаем внимание на объём двигателя, всё сводится к маркетингу. Как сказал @rpmerf, сложно получить чётное число. С инженерной точки зрения, зачем вообще об этом беспокоиться? Это не сильно повлияет на производительность, а разработка альтернативы (в большинстве случаев) обойдётся дороже. Так что всё сводится к маркетинговой точке зрения. Сказать, что объём двигателя составляет 3 литра, гораздо привлекательнее, чем сказать, что его объём составляет 2996 кубических сантиметров. В конечном счёте это поможет продавать автомобили.

Это особенно заметно, если вспомнить, как Ford десятилетиями использовал обозначение 5,0 л для своего почтенного малоблочного двигателя Windsor объёмом 302 кубических дюйма. На самом деле его объём составлял всего 4942 кубических сантиметра, и если округлить в большую сторону, то он должен был называться «4,9», а не «5,0». С точки зрения производительности 5,0 намного привлекательнее, чем 4,9. Только с появлением нового двигателя Coyote объём «5,0» стал соответствовать действительности и составил 4951 куб. см (разумеется, с правильным округлением).