Крутящий момент двигателя что это такое: Крутящий момент двигателя — что это за характеристика и на какие параметры влияет

Крутящий момент двигателя - что это за характеристика и на какие параметры влияет
Автоблог avtonam.ru Контакты Menu Menu
  • Главная
  • Обзоры авто
      • audiAudi
      • bmwBMW
      • cadillacCadillac
      • chevroletChevrolet
      • citroenCitroen
      • fordFord
      • geelyGeely
      • hondaHonda
      • hyundaiHyundai
      • infinitiInfiniti
      • jaguarJaguar
      • kiaKia
      • ladaLada
      • land-roverLand Rover
      • lexusLexus
      • mazdaMazda
      • mercedes
        Mercedes
      • mitsubishiMitsubishi
Крутящий момент и мощность двигателя особенности и нюансы

Рассуждая о главнейшем автомобильном узле — двигателе, стало принято превозносить мощность превыше других параметров. Между тем, вовсе не мощностные способности являются первостепенной характеристикой силовой установки, а явление, называемое крутящим моментом. Потенциал любого автомобильного двигателя напрямую определяется данной величиной.

 

 

Содержание

Понятие крутящего момента ДВС. О сложном простыми словами

Крутящим моментом применительно к двигателям автомобилей называется произведение значения силы и плеча рычага, или, простыми словами, сила давления поршня на шатун. Исчисляется эта сила ньютон-метрами, и чем выше ее величина, тем резвее машина.

Крутящий момент_torqueКрутящий момент_torque

Более того, мощность двигателя, выражаемая в ваттах, — это не что иное, как умноженное на частоту вращения коленвала значение крутящего момента в ньютон-метрах.

Представим лошадь, которая тащит тяжелые сани и увязает в канаве. Вытянуть сани не получится, если лошадь будет пытаться выскочить из канавы с разбега. Здесь необходимо приложить определенную силу, которая и будет являться крутящим моментом (КМ).

Часто крутящий момент путают с частотой вращения коленвала. В реальности это два совершенно разных понятия. Если вернуться к примеру с лошадью, застрявшей в канаве, частота шага будет символизировать частоту оборотов двигателя, тогда как сила, прикладываемая животным при отталкивании во время шага, олицетворяет в данном случае крутящий момент.

Факторы, влияющие на величину крутящих моментов

Из примера с лошадью легко догадаться, что в данном случае значение КМ будет во многом определяться мышечной массой животного. Применительно к автомобильному двигателю внутреннего сгорания эта величина зависит от рабочего объема силовой установки, а также от:

  • уровня рабочего давления внутри цилиндров;
  • размера поршня;
  • диаметра кривошипа коленвала.

 

Наиболее сильно крутящий момент зависим от рабочего объема и давления внутри силовой установки, и эта зависимость прямо пропорциональна. Другими словами, двигатели с большим объемом и давлением, соответственно, отличаются и большим моментом.

Прямая зависимость наблюдается также между КМ и радиусом кривошипа коленвала. Однако конструкция современных автомобильных двигателей такова, что не позволяет варьировать значения момента в широких пределах, из-за чего возможности добиться повышенного крутящего момента за счет радиуса кривошипа коленчатого вала у конструкторов ДВС невелики. Вместо этого разработчики прибегают к таким способам увеличить момент, как использование технологий турбонаддува, увеличение степени сжатия, оптимизация процесса сгорания топлива, использование впускных коллекторов специальных конструкций, и т.д.

Важно, что КМ увеличивается с ростом оборотов двигателя, однако после достижения максимума на определенном диапазоне крутящий момент понижается несмотря на продолжающийся прирост частоты вращения коленвала.

 

 

Влияние крутящего момента ДВС на характеристики автомобиля

Величина крутящего момента выступает тем самым фактором, который непосредственным образом задает динамику разгона автомобиля. Если вы — заядлый автолюбитель, то могли заметить, что разные автомобили, но с одинаковым силовым агрегатом, по-разному ведут себя на дороге. Или на порядок менее мощный автомобиль на дороге превосходит того, у которого под капотом лошадиных сил больше, причем даже тогда, когда сравнимые авто имеют одинаковые размеры и вес. Причина заключается как раз в разнице в крутящих моментах.

Лошадиные силы можно представить как индикатор выносливости мотора. Именно этот показатель определяет скоростные возможности автомобиля. Но поскольку крутящий момент является разновидностью силы, то непосредственно от его величины, а не от количества «лошадей», зависит то, насколько быстро автомобиль сможет достичь максимального скоростного режима. По этой причине далеко не каждое мощное авто обладает хорошей динамикой разгона, а те, что способны разгоняться быстрее других, необязательно оснащены мощным двигателем.

Вместе с тем высокий крутящий момент еще не гарантирует сам по себе отличную динамичность машины. Ведь кроме прочего, динамика увеличения скорости, а также способность авто к резвому преодолению подъемов участков, зависит от диапазона работы силовой установки, передаточных чисел трансмиссии, отзывчивости педали газа. Наряду с этим нужно учитывать, что момент существенно понижается из-за различных противодействующих явлений — сил качения колес и трения в различных автомобильных узлах, из-за аэродинамических и прочих явлений.

Крутящий момент vs. мощность. Связь с динамикой автомобиля

Мощность — производное такого явления, как крутящий момент, ею выражается работа силовой установки, выполненная за определенное время. А поскольку КМ олицетворяет собой непосредственную работу мотора, то в виде мощности отражается величина момента в соответствующий период времени.

Наглядно увидеть связь между мощностью и КМ позволяет следующая формула:

P=М*N/9549

 

Где: P в формуле означает мощность, М — крутящий момент, N — обороты двигателя за минуту, а 9549 — коэффициент обращения N в радианы в секунды. Результатом вычислений по данной формуле будет являться число в киловаттах. Когда нужно перевести полученный результат в лошадиные силы, полученное число умножают на 1.36.

По сути, крутящим моментом является мощность при неполных оборотах, например, во время обгона. Мощность возрастает по мере роста момента, и чем выше этот параметр, тем больше запас кинетической энергии, тем легче автомобиль преодолевает противодействующие на него силы и тем лучше его динамические характеристики.

При этом важно помнить, что мощность достигает своих максимальных значений не сразу, а постепенно. Ведь с места автомобиль трогается на минимуме оборотов, и затем скорость наращивается. Именно здесь и подключается сила под названием крутящий момент, и именно она определяет тот самый временной отрезок, за который авто достигнет своей пиковой мощности, или, другими словами, скоростную динамику.

 

 

Из этого следует, что машина с силовым агрегатом мощнее, но обладающим недостаточно высоким крутящим моментом, уступит по скорости разгона модели с мотором, который, напротив, не способен похвастать хорошей мощностью, но превосходит конкурента в крутящем моменте. Чем большая тяга, сила передается ведущим колесам и чем богаче диапазон оборотов силовой установки, в котором достигается высокий КМ, тем быстрее происходит ускорение автомобиля.

В то же время существование крутящего момента возможно без мощности, но существование мощности без момента — нет. Представьте, что наша лошадь с санями увязла в грязи. Производимая лошадью мощность в этот момент будет равняться нулю, но крутящий момент (попытки выбраться, тяга), хотя его может быть недостаточно для движения, будет присутствовать.

 

Дизельный момент. Отличия между КМ бензинового и дизельного двигателей

Если сравнивать бензиновые силовые установки с дизельными, то отличительной особенностью последних (всех без исключения) является повышенный крутящий момент при меньшем количестве лошадиных сил.

Крутящий момент_torque

Бензиновый ДВС достигает своих максимальных значений КМ при трех-четырех тысячах оборотов в минуту, но затем способен стремительно нарастить мощность, раскрутившись за минуту до семи-восьми тысяч раз. Диапазон оборотов же коленчатого вала дизельного двигателя обычно ограничен тремя-пятью тысячами. Однако в дизельных установках больше ход поршня, выше уровень сжатия и другая специфика сгорания топлива, что обеспечивает не только более высокий относительно бензиновых установок крутящий момент, но и доступность этой силы едва ли не с холостого хода.

По этой причине смысла добиваться повышенной мощности дизельных двигателей нет: уверенная, доступная «с низов» тяга, высокий коэффициент полезного действия и топливная эффективность полностью нивелируют отставание таких ДВС от бензиновых как по мощностным показателям, так и по скоростному потенциалу.

Особенности правильного разгона машины. Как выжать из авто максимум

Основа правильного разгона — умение работать с коробкой передач и следование принципу «от максимума момента до пика мощности». То есть, добиться наилучшей динамики разгона машины можно только поддерживая частоту вращения коленвала в том диапазоне значений, при которых КМ достигает своего максимума. Очень важно, чтобы обороты совпали с пиком крутящего момента, но при этом должен оставаться запас по их увеличению. Если разгоняться на оборотах выше пиковой мощности, динамика разгона будет меньше.

Диапазон оборотов, соответствующий максимуму крутящего момента, обусловлен характеристиками двигателя.

Выбор двигателя. Какой лучше — с высоким моментом или повышенной мощностью?

Если подвести итоговую черту под всем вышесказанным, то станет очевидно, что:

  • крутящий момент — ключевой фактор, характеризующий возможности силовой установки;
  • мощность — это производная КМ и, соответственно, вторичная характеристика двигателя;
  • прямую зависимость мощности от момента можно увидеть по выведенной физиками формуле Р (мощность) = М (момент) * n (частота вращения коленвала в минуту).

Таким образом, выбирая между двигателем с большим количеством лошадиных сил, но меньшим крутящим моментом, и двигателем с большим КМ, но меньшей мощностью, приоритетным будет второй вариант. Использовать весь заложенный в автомобиль потенциал позволит только такой мотор.

При этом не следует забывать о взаимосвязи динамических характеристик автомобиля с такими факторами, как отзывчивость педали газа и коробка переключения передач. Лучшим вариантом станет то авто, которое не только оснащено двигателем с высоким крутящим моментом, но и имеет наименьшую длину задержки между нажатием педали газа и реакцией двигателя, а также трансмиссию с короткими соотношениями передач. Наличие этих особенностей компенсирует маломощность силовой установки, заставляя автомобиль разгоняться быстрее, чем машина с двигателем похожей конструкции, но с меньшей силой тяги.

Видео: Мощность и крутящий момент двигателя

Видео: Крутящий момент, обороты и мощность двигателя. Простыми словами

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля простыми словами

Даже тем людям, которые не очень интересуются автомобилями, у которых их никогда не было и которые не намереваются становиться их владельцами, отлично известно, что одной из основных характеристик этих транспортных средств является мощность двигателя. Ее принято измерять в лошадиных силах (несколько реже используют более «правильную» с технической точки зрения величину — киловатт), причем вполне справедливо считается, что чем выше значение этого показателя — тем лучше.

С другой стороны такая важная характеристика как крутящий момент двигателя часто остается неизвестной даже некоторым автолюбителям. И это при том, что она является, на самом деле, ничуть не менее значимой характеристикой двигателя, чем его мощность и обороты, с которыми, кстати, находится в весьма тесной и даже неразрывной взаимосвязи.

В данной статье мы попробуем объяснить, что такое крутящий момент двигателя, чем он отличается от мощности, от чего зависит и на что влияет.

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля простыми словами

крутящий момент и мощность двигателей ВАЗ

Крутящий момент и мощность двигателей ВАЗ. Как видно из графиков, максимальная мощность достигается только на максимальных оборотах, тогда как пик крутящего момента находится между 3000 и 4500 оборотов.

Чтобы ответить на этот вопрос простыми словами нужно сначала выяснить, что подразумевается под терминами «мощность», «крутящий момент», а также число оборотов. С первой из этих характеристик дело обстоит несколько проще, поскольку всем тем, кто хорошо учился в средней школе, известно, что мощность — это работа, производимая в единицу времени.

Двигатель внутреннего сгорания, потребляя топливо, преобразовывает тепловую энергию его сгорания в кинетическую, совершая при этом работу. Она заключается во вращении коленчатого вала, и этот показатель измеряется в количестве оборотов в минуту. Соответственно, от частоты, с которой в цилиндрах ДВС происходит сгорание топливной смеси, напрямую зависит и работа, которую производит двигатель, и его мощность. Зависимость эта — прямо пропорциональная.

Что же касается крутящего момента, то с ним отнюдь не все так очевидно, как с мощностью и количеством оборотов. Он является, по сути дела, величиной, производной от них и представляет собой произведение силы на плечо рычага. Поскольку сила (в данном случае та, которая возникает при сгорании топлива и воздействует на поршень) измеряется в физике в ньютонах, а длина (в данном случае — длина плеча кривошипа коленчатого вала) — в метрах, то единицей измерения крутящего момента, является Нм.

Таким образом, получается, что крутящий момент представляет собой усилие, которое развивает двигатель. Именно его значение определяет силу тяги, обеспечивающую разгон автомобиля и его движение. Следовательно, чем больше крутящий момент, тем автомобиль «резвее», что есть тем лучше его динамика. Поскольку сила, воздействующая на поршень при сгорании топлива, растет с увеличением рабочего объема двигателя, то чем он больше, тем выше крутящий момент.

Следует заметить, что в характеристиках двигателей внутреннего сгорания всегда указывается максимальная мощность, которую они способны развить. Крутящий момент определяет, как быстро она достигается, и поэтому он указывается для конкретного числа оборотов. Иными словами, он определяет, как быстро силовой агрегат «выбирает» тот потенциал мощности, который в нем заложен конструкторами. Именно поэтому, к примеру, при достаточно спокойной езде на невысоких оборотах (до 2500 об/мин) для быстрого ускорения самым предпочтительным двигателем является тот, который имеет максимальный крутящий момент именно на них.

От чего зависит величина крутящего момента двигателя

Крутящий момент двигателя зависит от целого ряда показателей, среди которых основными являются следующие:

  • Рабочий объем двигателя;
  • Рабочее давление, создаваемое в цилиндрах;
  • Площадь поршня;
  • Радиус кривошипа коленчатого вала.

С таким показателем, как рабочий объем двигателя, его крутящий момент, как уже было отмечено выше, при прочих равных связан прямо пропорциональной зависимостью. Это объясняется чисто математически: с ростом рабочего объема растет сила, воздействующая на поршень, и, соответственно, значение крутящего момента.

Такая же зависимость наблюдается и относительно такого фактора, как радиус кривошипа коленчатого вала. Правда, конструктивно современные двигатели внутреннего сгорания устроены таким образом, что значение этой величины можно варьировать только в весьма ограниченных пределах, так что возможности для увеличения крутящего момента за счет этого показателя у разработчиков ДВС относительно невелики.

В прямо пропорциональной зависимости величина крутящего момента двигателя находится и по отношению к рабочему давлению, создаваемому в камере сгорания. Это тоже вполне логично, поскольку чем оно больше, тем больше сила, которая давит на поршень. От его площади же величина крутящего момента зависит обратно пропорционально, поскольку с ее ростом удельное давление падает и сила, соответственно, уменьшается. 


На что влияет крутящий момент двигателя

Если производить аналогию с человеческим организмом, то можно условно определить, что крутящий момент — это аналог силы, а мощность — это аналог выносливости. Именно от мощности двигателя внутреннего сгорания в конечном итоге зависит то, какую максимальную скорость может развить автомобиль, а от крутящего момента — то, как быстро сможет он это сделать. Именно поэтому далеко не все мощные автомобили имеют хорошую динамику разгона, и далеко не все, у которых она находится на высоком уровне, располагают очень мощными моторами.

Опытные автомобилисты отлично знают, что лучше всего выбирать для себя автомобиль с таким двигателем, показатель крутящего момента которого при работе на тех оборотах, на которых он обычно функционирует, является наилучшим. Дело в том, что это позволяет им использовать потенциал мощности ДВС в максимальной степени.

Следует заметить, что производители двигателей внутреннего сгорания всячески стремятся увеличить их крутящие моменты, причем во всем диапазоне работы моторов. Чаще всего пытаются достичь этого (и, кстати говоря, достаточно успешно) с помощью турбонаддува, управляемых фаз газораспределения (это оптимизирует процесс сгорания топливной смеси), повышения степени сжатия, использованием особых конструкций впускного коллектора и целым рядом других способов. 

Видео на тему

Похожие статьи

Что важнее для разгона – мощность или крутящий момент
 Этот вопрос – одна из главных тем "холиваров" на автомобильных форумах. Оппоненты готовы порвать друг друга, приводя десятки аргументов. А ведь все просто: мощность — это и есть момент! Как так? Сейчас объясним.

В детстве многие люди постарше собирали фантики "Турбо", на них почти обязательно указывались мощность и максимальная скорость машины. Чем больше цифры, тем больше почтения модели авто. Похоже, так и продолжается до сих пор — лишние несколько лошадиных сил часто становятся решающим аргументом "за" или "против" какой-либо машины.

Но вот уже слышны голоса познавших дизельный Дзен о том, что важен только Крутящий Момент, да и подозрительно хорошая динамика более слабых бензиновых моторов со всякими турбинами или разными там системами VVT-i заставляет иногда водителей усомниться в верности принципа "чем мощнее, тем быстрее", а уж про налоги, которые почему-то зависят от мощности, и так все наслышаны.

Так что же такое мощность и как она связана с динамикой?

В паспортных характеристиках машины и на тех самых вкладышах "Турбо" указана максимальная мощность двигателя. Но что она дает машине? И как с ней связан крутящий момент? Постараемся объяснить максимально просто эту важную истину.

Крутящий момент, напомним, есть произведение силы на плечо рычага. А для двигателя — это сила, с которой вращается коленчатый вал двигателя. Измеряется обычно в ньютонах на метр или в килограмм-силах на метр.

formula1.png


График внешней характеристики двигателя

Собственно, момент возникает, если тормозить вращение коленчатого вала каким-то способом — гидротормозом, генератором или заставить тянуть машину. Именно так его и замеряют — тормозят сам двигатель или колеса машины гидротормозом. Для двигателя обычно указывается максимальный крутящий момент, который развивает мотор при полностью нажатой педали газа, с чьей помощью водитель как раз регулирует, какую часть момента может дать двигатель. Осталось понять, как этот самый момент изменяется. Крутящий момент зависит от величины оборотов двигателя и в начале невелик, потом растет до определенного момента, а затем падает. Почему же?

dodge_charger_daytona_hemi_15.jpeg


Пики и спады на графике

В реальной эксплуатации полный момент бывает нужен редко, как раз в тех случаях, когда вы прожимаете педаль газа в пол и надеетесь, что двигатель "вытянет", всё остальное время он меньше максимального на этих оборотах. Но мы уже знаем, что момент меняется не только под воздействием нажатия на педаль газа (механической или электронной), но и с оборотами. На различных оборотах процессы, происходящие в камере сгорания мотора, различны. Дополнительные системы, такие как наддув, системы регулировки фаз ГРМ и прочие, еще сильнее изменяют наполнение камеры сгорания, количество топлива и момент зажигания, и в результате качество и сила рабочего хода зависят от оборотов мотора. Даже если нет никаких систем электронного регулирования, всё равно количество воздуха, попадающего в цилиндр, количество оставшегося выхлопа и оптимальный угол опережения зажигания меняются с оборотами. На самых малых оборотах в цилиндре слишком много остаточных газов или слишком вероятна детонация, потому крутящий момент на малых оборотах обычно намного меньше максимального. На средних оборотах мотор "оживает" — за счет пульсаций во впускном трубопроводе больше воздуха поступает в цилиндры, меньше остаточных газов, потому и растет крутящий момент. Если у машины есть турбина или нагнетатель, то они начинают работать в полную силу. Но с ростом оборотов растут и механические потери на трение поршневых колец, трение и инерционные потери в ГРМ, на разогрев масла в подшипниках и т.д. и т.п., а качество рабочего процесса не улучшается или даже начинает падать. В результате на высоких оборотах момент начинает уменьшаться за счет возрастающих потерь. А у турбонаддувного двигателя в какой-то момент перестает хватать производительности турбины и момент тоже начинает снижаться. Теперь взглянем на график типичного атмосферного (то есть безнаддувного) мотора времен 90-х годов, где есть кривые не только момента, но и мощности.

opel.png


А вот турбомотор схожего объема, у него момент в зоне средних оборотов ограничен электроникой, часто на пределе прочности цилиндро-поршневой группы, и график мощности тоже очень "гладкий". Хорошо заметно, на сколько выше у него мощность в начале и середине графика.

saab.png


Обратите внимание именно на кривую мощности. Она круто идет вверх там, где момент большой, и почти не растет там, где он падает. Объяснение этому очень простое: Мощность это то, сколько работы может выполнить мотор за секунду. Для двигателя внутреннего сгорания мощность в киловаттах в каждой точке графика можно получить, умножив момент двигателя в ньютонах на число оборотов в минуту и разделив на 9549, то есть примерно так:

formula2.png


Следовательно, мощность мотора на любых оборотах зависит только от крутящего момента на этих оборотах, а максимальная мощность получается в точке, в которой момент уже уменьшается, но при этом произведение мощности и оборотов пока еще увеличивается. И чтобы увеличить максимальную мощность, можно просто увеличить момент на высоких оборотах или сделать так, чтобы он уменьшался не так быстро. Взгляните на типичный график высокооборотного мотора Honda — японцы поступили именно так.

honda.png
Надеюсь, достаточно понятна точка зрения тех, кто говорит, что "мощность не важна — важен только момент"? Еще раз: мощность как таковая зависит напрямую от момента и сама по себе является математической, расчетной величиной, которую невозможно измерить отдельно от момента. Крутящий момент, по сути, отражает ту мощность, которая будет доступна на "неполных" оборотах двигателя, а просто при нажатии на газ при обгоне. И чем момента больше, тем лучше! Ведь и мощность на этих оборотах будет выше. А чем больше мощности, тем больше энергии можно придать машине, тем лучше динамика разгона. А максимальная мощность в первую очередь влияет на максимальную скорость машины. Ведь при правильно рассчитанных передаточных числах главной передачи и КПП получается, что максимальная скорость достигается тогда, когда затрачиваемая мощность будет равна мощности мотора. А мощность всех потерь как раз зависит от скорости движения, в первую очередь от сопротивления воздуха и сопротивления качению колес, и в какой-то момент она обязательно совпадет с мощностью мотора, именно эта скорость и будет максимальной. Бывают, конечно, просчеты, когда двигатель или не может развить обороты максимальной мощности, или уже "упирается" в ограничитель, но это бывает не так уж часто.

Дизельный момент

Теперь отвечу на типичный, но простой вопрос: "Почему на дизельных моторах традиционно большой крутящий момент, но при этом сравнительно с бензиновыми у них невысокая мощность?". Всё потому, что у дизеля ограничены рабочие обороты. Из-за высокой степени сжатия дизельных моторов и более медленно горящего топлива дизели хуже работают на больших оборотах, зато у них нет риска детонации, да и турбину можно поставить более эффективную и сложную из-за более низкой температуры газов на выпуске, так что можно подать очень много воздуха и топлива, и момент на малых оборотах получится очень большой. А иногда по мощности они даже будут не так уж далеки от турбонаддувных бензиновых, но момент будет не просто большим, а огромным. Для сравнения приведем характеристики двух трехлитровых моторов от современной BMW 5 series, где будет видно, что дизели эффективны в более низких оборотах. Дизель можно сделать мощнее бензинового мотора, но тогда и так большой момент будет больше еще на четверть, а это означает, что понадобится новая коробка передач и новые карданные валы, способные выдерживать такую мощность. Да и сам двигатель придется сделать еще прочнее и тяжелее. Или можно его "раскрутить", но тогда сложнее будет работать топливной аппаратуре, а допускать дымления и неполного сгорания топлива нельзя.
6.png


Так как же правильно разгоняться?

Тут важно уметь работать с коробкой передач. Для максимального разгона нужно переключаться так, чтобы обороты упали примерно на пик крутящего момента или выше него, но чтобы оставался запас по увеличению оборотов — разгон выше оборотов максимальной мощности будет идти медленнее. Идеальный вариант на гражданских машинах — разгон "от пика момента до пика мощности". Впрочем, обычно на современных моторах электроника просто не даст "перекрутить" мотор сильно выше пика мощности — это называется отсечкой. Можно попробовать представить себе это визуально. Посмотрите на график внешней скоростной характеристики. Мотор при разгоне должен как можно больше работать в зоне, где его мощность максимальна, то есть на высоких оборотах вблизи точки максимальной мощности. И при переключении передач попадать в зону с как можно большей достижимой мощностью. Внизу — графики мощности и момента уже знакомых нам атмосферного Honda Accord Type R и турбированного Saab 9-3. На графиках мы выделили диапазоны оборотов, в которых будет работать двигатель, если включить вторую или третью передачу на скорости около 50 км/ч. Чем больше площадь фигуры под кривой мощности, тем эффективнее разгон.


Если коробка умеет переключаться очень быстро, то идеальным случаем будет КПП с очень "короткой" первой передачей с большим-пребольшим передаточным числом для очень высокого момента. А кроме того, очень большим количеством передач "на все случаи жизни". Короткая первая позволит практически сразу со старта поднимать обороты до необходимых для уверенного разгона, а затем мотор всё время будет работать вблизи своего эффективного максимума. Есть одна проблема. К сожалению, таких коробок передач не бывает. Лучше всего была бы электрическая передача, но ее масса и невысокий КПД (то есть потери мощности при "пропускании" через такую трансмиссию) при мощности меньше нескольких тысяч киловатт делают ее применение нерациональным, если только на гибридах, как например на "Мицубиши Аутлендер PHEV". Казалось бы, есть почти идеальный вариатор, где передаточных чисел бесконечное множество, так как они меняются плавно. Но он тоже страдает низким КПД при больших передаточных отношениях и не умеет менять его очень быстро… И в итоге разгон не лучше, чем у других трансмиссий. Гидротрансформатор на традиционных АКПП еще хуже, но в сочетании с механической коробкой передач обеспечивает и надежность, и приличную скорость. А механические коробки и особенно "роботы", несмотря на неизбежные потери мощности на старте при трении дисков в сцеплении, всё равно оказываются быстрее всех! Нужно лишь очень много передач. Например, десять, как в новой версии коробки DSG. Впрочем, половина из них нужна не для разгона, а для экономичного движения, но об этом в другой раз.


Какой мотор предпочесть — с высоким моментом или высокой мощностью?

Если мощность двух моторов, между которыми вы выбираете, отличается не слишком значительно, то выбирайте более "моментный". Особенно если вы пользуетесь механической коробкой передач. Показатель максимального момента и мощности на промежуточных режимах в данном случае важнее. Если же двигаться приходится постоянно "на пределе", то более тяговитый мотор, да еще и более слабый, преимущества иметь не будет, посмотрите хотя бы на мотоциклы, высокооборотные, но не моментные легко выигрывают у более тяговитых низкооборотных. Но показатели надо оценивать в комплексе. Вернемся к нашим "пятеркам" BMW. Бензиновая 535i разгоняется до 100 км/ч за 5,6 секунды, а дизельная 530d — за 5,7, потому что мощность у бензиновой почти на 50 л.с. выше, причем это — турбонаддувный мотор с хорошей мощностью в зоне средних оборотов тоже и многоступенчатая АКПП, быстрая и современная. Мощности должно быть много, но не только на максимальных оборотах, а величина крутящего момента говорит нам именно о том, на сколько много мощности двигатель выдает при обычном движении. Насколько удобно ускоряться без переключений передач. И абсолютная величина крутящего момента говорит даже меньше, чем указание диапазона оборотов, на которых момент близок к своему максимуму и насколько близки эти обороты к оборотам максимальной мощности. И лучше всего с этим справляется график внешней скоростной характеристики. А вот сама величина момента не толкает вас, ведь у более моментного мотора просто будут другие передаточные числа главной передачи и на колесах будет ровно та же мощность.

<a href="http://polldaddy.com/poll/8627239/">Какой мотор предпочтете?</a>


Читайте также:


Крутящий момент двигателя: что это такое

Крутящий момент мотора (он же вращательный момент, или момент силы) – это векторная физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело и равная векторному произведению радиус-вектора, который проведёт от оси вращения к точке приложения силы. В физике момент силы понимается в качестве «вращающей силы». В общепринятой системе единиц единицей измерения момента силы стал Ньютон-метр (Н.м). 1 Н.м равен силе в 1 Ньютон, приложенной к рычагу в 1 метр.

Крутящий момент и лошадиная сила

Автолюбители нередко дискутируют друг с другом: чей двигатель мощнее. Но иногда и не представляют при этом, из чего складывается данный параметр. Общепринятый термин «лошадиная сила» был введён изобретателем Джеймсом Уаттом в XVIII веке.  Он придумал его, наблюдая за лошадью, которая была запряжена в поднимающий уголь из шахты механизм. Он рассчитал, что одна лошадь за минуту может поднять 150 кг угля на высоту 30-ти метров. Одна лошадиная сила эквивалентна 735,5 Ватт, или 1 кВт равен 1,36 л.с.

В первую очередь, мощность любого мотора оценивают в лошадиных силах, и лишь потом вспоминают о крутящем моменте. Но эта тяговая характеристика тоже даёт представление о конкретных тягово-динамических возможностях автомобиля. Крутящий момент является показателем работы силового агрегата, а мощность – основным параметром выполнения этой работы. Эти показатели тесно связаны друг с другом. Чем больше производится двигателем лошадиных сил, тем больше и потенциал крутящего момента. Реализуется этот потенциал в реальных условиях через трансмиссию и полуоси машины. Соединение этих элементов вместе и определяет, как именно мощность может переходить в крутящий момент.

Простейший пример – сравнение трактора с гоночной машиной. У гоночного болида лошадиных сил много, но крутящий момент требуется для увеличения скорости через редуктор. Чтобы такая машина двигалась вперёд, надо совсем немного работы, потому что основная часть мощности используется для развития скорости.

Что касается трактора, то у него может быть мотор с таким же рабочим объёмом, который вырабатывает столько же лошадиных сил. Но мощность в этом случае используется не для развития скорости, а для выработки тяги (См. тяговый класс). Для этого она пропускается через многоступенчатую трансмиссию. Поэтому трактор не развивает высоких скоростей, зато он может буксировать большие грузы, пахать и культивировать землю, и т.д.

В двигателях внутреннего сгорания сила передаётся от газов сгорающего топлива поршню, от поршня – передаётся на кривошипный механизм, и далее на коленчатый вал. А коленвал, через трансмиссию и приводы, раскручивает колёса.

Естественно, крутящий момент двигателя не постоянен. Он сильней, когда на плечо действует бо́льшая сила, и слабей – когда сила слабнет или перестаёт действовать. То есть, когда водитель давит на педаль газа, то сила, воздействующая на плечо, повышается, и, соответственно увеличивается крутящий момент двигателя.

Крутящий момент и лошадиная сила

Мощность обеспечивает преодоление всевозможных сил, которые мешают двигаться автомобилю. Это и сила трения в двигателе, трансмиссии и в приводах автомобиля, и аэродинамические силы, и силы качения колёс и т.д. Чем больше мощность, тем большее сопротивление сил машина сможет преодолеть и развить большую скорость. Однако мощность – сила не постоянная, а зависящая от оборотов мотора. На холостом ходу мощность одна, а на максимальных оборотах – совершенно другая. Многими автопроизводителями указывается, при каких оборотах достигается максимально возможная мощность автомобиля.

Необходимо учитывать, что максимальная мощность не развивается сразу. Автомобиль стартует с места практически при минимальных оборотах (немного выше холостого хода), и для того, чтобы отмобилизировать полную мощность, требуется время. Тут и вступает в дело крутящий момент двигателя. Именно от него и будет зависеть, за какой отрезок времени автомашина достигнет своей максимальной мощности – то есть, динамика её разгона.

Зачастую водитель сталкивается с такими ситуациями, когда требуется придать автомобилю значительное ускорение для выполнения необходимого маневра. Прижимая педаль акселератора в пол, он чувствует, что автомобиль ускоряется слабо. Для быстрого ускорения нужен мощный крутящий момент. Именно он и характеризует приёмистость автомобиля.

Основную силу в двигателе внутреннего сгорания вырабатывает камера сгорания, в которой воспламеняется топливно-воздушная смесь. Она приводит в действие кривошипно-шатунный механизм, а через него – коленчатый вал. Рычагом является длина кривошипа, то есть, если длина будет больше, то и крутящий момент тоже увеличится.

Однако увеличивать кривошипный рычаг до бесконечности невозможно. Ведь тогда придётся увеличивать рабочий ход поршня, а вместе с ним и размеры двигателя. При этом уменьшатся и обороты двигателя. Двигатели с большим рычагом кривошипного механизма можно применить только лишь в крупномерных плавательных средствах. А в легковых автомашинах с небольшими размерами коленчатого вала не поэкспериментируешь.

Физические определения мощности и крутящего момента двигателя

Из курса физики за девятый класс нам известно, что крутящий момент М равняется произведению силы F, прикладываемой к рычагу длиной плеча L. Высчитывается он по формуле: М = F * L.

Определение мощности мотора и понимание данного параметра, сложившееся в науке, звучит следующим образом: это физическая величина, которая характеризует работу двигателя, выполняемую им за определённое время. То есть, мощность показывает, как быстро машина, имеющая определённую массу, сможет преодолеть определённое расстояние. Чем выше мощность, тем большую максимальную скорость разовьёт автомобиль при его неизменной снаряжённой массе. В классической физике мощность измеряют в ваттах или киловаттах, а лошадиная сила является внесистемной единицей измерения.

Крутящий момент двигателя

Понимание крутящего момента сложнее. Крутящим моментом двигателя является качественный показатель, который характеризует силу вращения коленчатого вала мотора. Рассчитывается он как произведение силы, приложенной к поршню, на плечо (т.е. расстояние от центра оси вращения коленвала до места крепления поршня (шатунной шейки). Крутящий момент напрямую зависит от силы давления газов в цилиндре на поршень, а также от рабочего объёма мотора и от степени сжатия топливно-воздушной смеси в цилиндрах. Значительно более высоким крутящий момент получается у дизельных двигателей – как раз потому, что у них чрезвычайно высока степенью сжатия смеси солярки и воздуха в камерах сгорания.

Физические определения мощности и крутящего момента двигателя

Высокий крутящий момент двигателя даёт автомашине лучшую динамику разгона, уже при низких оборотах вращения коленчатого вала, существенным образом увеличивает тяговые характеристики мотора: повышает грузоподъёмность машины и её проходимость.

 

Своего наибольшего значения крутящий достигает при определённых оборотах. Моторам бензиновым оборотов требуется больше, чем дизелям. По сути, мощность двигателя является вторичной рабочей характеристикой мотора, которая является производной крутящего момента. Она линейно зависима от частоты вращения коленвала: чем обороты выше, тем больше и мощность мотора (естественно, до определённых пределов).

Крутящий момент тоже увеличивается при увеличении оборотов двигателя. Но, достигнув своего наивысшего значения (при определённой частоте вращения коленчатого вала), его показатели начинают понижаться, уже вне зависимости от дальнейшего прироста оборотов.

Как изменение крутящего момента влияет на динамику машины

Чтобы обеспечить как можно более высокие динамические характеристики машины, автопроизводителями разрабатываются такие силовые агрегаты, которые обладают максимальным крутящим моментом в более широком диапазоне оборотов мотора. Высокий крутящий момент характерен для дизелей, а также для моторов многоцилиндровых и турбированных.

Чтобы реально оценить роль мощности и крутящего момента при формировании динамических характеристик машины, требуется учесть следующее:

  • автомобиль с двигателем более мощным, но не обладающим достаточным крутящим моментом, будет уступать в разгонной динамике машине с меньшей мощностью, но более высоким крутящим моментом;
  • высокий крутящий момент, который двигатель способен «подхватить» уже на низких оборотах, позволит автомобилю ускоряться намного эффективнее;
  • наибольшая скорость, которую может развить автомобиль, напрямую зависит от мощности его двигателя, а крутящий момент, в отличие от динамики разгона, не влияет на этот показатель. Максимальная скорость автомобиля, который обладает огромным крутящим моментом, может быть и невелика. Например, мощные внедорожники имеют внушительный крутящий момент и невысокую максимальную скорость, а гоночные машины могут иметь небольшой крутящий момент на карданном валу, но высокую скорость.

Как изменение крутящего момента влияет на динамику машины

Таким образом, вне зависимости от мощности двигателя, разгонная динамика машины, его способность без проблем преодолевать подъёмы всецело зависят от того, каков максимальный крутящий момент. Чем больший крутящий момент передастся на ведущие колёса, и чем шире диапазон оборотов мотора, в котором он будет достигнут, тем увереннее автомобиль будет ускоряться и преодолевать непростые участки дорог.

Необходимо заметить, что прямое сравнение характеристик конструкционно идентичных, но имеющих различные крутящие моменты двигателей, будет иметь смысл только при одинаковых параметрах и трансмиссии тоже – когда коробки переключения передач будут обладать схожими передаточными отношениями. Если же эти параметры будут разными, то и сравнивать крутящие моменты и возможности двигателей нет практического смысла.

Крутящий момент у бензиновых и дизельных моторов

Бензиновые двигатели отличаются не самым большим крутящим моментом. Своего наибольшего значения крутящий момент бензинового двигателя достигает на оборотах не менее чем 3-4 тыс. об/мин. Однако бензиновый двигатель быстро сможет увеличить мощность и раскрутиться до 7-8 тыс. об/мин. При таких сверхвысоких оборотах мощность возрастает в разы.

Дизельный двигатель не отличается высокими оборотами. Обычно это 3-5 тыс. об/мин максимум, и тут он бензиновым моторам проигрывает. Однако крутящий момент дизельного двигателя выше в разы, и доступным он становится очень быстро, практически с холостого хода.

В качестве конкретного примера, можно вспомнить тесты двух двигателей от фирмы Ауди – один дизельный: 2.0 TDI мощностью 140 л.с. и крутящим моментом 320 Н.м, а второй бензиновый: 2.0 FSI мощностью 150 л.с. и крутящим моментом 200 Н.м. По итогам контрольной прогонки в различных режимах получается, что дизель на целых 30-40 л.с. мощнее бензинового двигателя в диапазоне от 1 до 4,5 тыс. оборотов. Поэтому и не сто́ит смотреть только на лошадиные силы. Бывает, что мотор с меньшим рабочим объёмом, но с высоким крутящим моментом показывает себя намного динамичнее, чем двигатель с большим рабочим объёмом, но низким крутящим моментом.

 

В технических характеристиках, которые указываются для каждого автомобиля и его двигателя, показатель максимального крутящего момента всегда указывается в сочетании с величиной оборотов, при которых такой крутящий момент может быть достигнут. При этом обычно считается: если максимальный крутящий момент может быть достигнут на оборотах до 4,5 тыс. об/мин., то такой двигатель можно назвать низкооборотным; а если более 4,5 тыс. об/мин – то высокооборотным.

При малом количестве оборотов в область сгорания поступает незначительное количество воздушно-топливной смеси за единицу времени, поэтому крутящий момент и мощность невелики. Увеличивая обороты, количество топливно-воздушной смеси (а вслед за ним и мощность, и крутящий момент) возрастают. Достигая значительных параметров, мощность начинает снижаться из-за механических потерь на трение механизмов; инерционных потерь; от недостаточного нагнетания воздуха (именуемого кислородным голоданием).

Из соображений обеспечения максимальных количеств поступающего воздуха в камеру сгорания даже на незначительных оборотах двигателя применяются системы турбированного наддува с электронным регулированием. Применяя такие системы турбонаддува, можно обеспечивать равномерность характеристик крутящего момента в широком диапазоне оборотов двигателя.

Какие можно сделать выводы по вышесказанному

Оценивая эксплуатационные параметры автомобиля и непосредственно рабочие характеристики его мотора, величина крутящего момента будет обладать большим приоритетом, чем мощность. Среди двигателей, которые имеют примерно одинаковые конструктивные и рабочие параметры, более предпочтительными будут те, у которых крутящий момент выше.

Для обеспечения лучшей динамики разгона машины и обеспечения оптимальных тяговых свойств двигателя, частоту вращения коленчатого вала надо поддерживать в том диапазоне значений, при которых крутящий момент может достичь пиковых своих показателей.

Какие можно сделать выводы по вышесказанному

В итоге, можно сделать вывод о том, что классифицировать и сравнивать машины только по мощности (лошадиных силам) двигателя не совсем правильно. Необходимо обращать особенное внимание ещё и на крутящий момент (Н.м). Если крутящий момент двигателя значительно выше, чем у аналогичного или близкого по ТТХ конкурента, то такой мотор будет обладать бо́льшей динамикой.

Своей наибольшей мощности двигатель внутреннего сгорания развивает на определённых оборотах. Для автомобилей бензиновых это около 6 тысяч оборотов в минуту, для дизельных – менее 4 тысяч об/мин. Вот почему дизельные моторы относятся, как правило, к классу низкооборотных, а бензиновые – высокооборотных.

Для движения в городском ритме лучше всего подходят низкооборотные моторы с турбонаддувом. Если же есть желание посоперничать в скоростях на трассе, то лучше выбрать автомобиль с высокооборотным силовым агрегатом.

Способы прироста в крутящем моменте двигателя

Величину, которая необходима для крутящего момента той или иной модели автомобиля, определяют инженеры ещё на предварительном этапе конструкторской разработки мотора. От неё зависят и другие элементы автомобиля: его подвеска, тормозное и рулевое управление, аэродинамика. Поэтому, прежде чем приступать к самостоятельному форсированию двигателя, важно убедиться, что машина не развалится от умощнения двигателя.

Способы прироста в крутящем моменте двигателя

Способов увеличения крутящего момента и, вместе с ним, мощности двигателя, может быть много:

  • изменение геометрических свойств поршневой группы;
  • увеличение компрессии;
  • замена инжекторов или форсунок;
  • установка наддува на атмосферный двигатель;
  • изменения в системе воздухозабора;
  • доработка или замена системы выпуска выхлопных газов;
  • чип-тюнинг, при помощи перепрограммирования топливной карты блока управления мотора.

Однако принудительное увеличение крутящего момента и мощности двигателя в значительной степени уменьшает ресурс его работы.

Как правильно разгоняться, используя максимальный крутящий момент

Для этого важно уметь работать с коробкой передач. Для максимального разгона надо переключаться так, чтобы обороты упали примерно на пик крутящего момента либо выше него, но чтобы оставался запас по увеличению оборотов – разгон больше оборотов максимальной мощности будет проходить медленней. Идеальным вариантом на обычных машинах можно назвать разгон «от пика момента до пика мощности». В тоже время, на двигателях современных автомобилей электроника просто не даст «перекрутить» мотор более его пика мощности – произойдёт «отсечка».

Что такое крутящий момент и почему его показатель важнее лошадиных сил? | Об автомобилях | Авто

Подавляющее большинство автопроизводителей в маркировке своих двигателей использует мощность или объем камер сгорания. Обе этих характеристики уже устарели. Если 50 лет назад тяга карбюраторных моторов зависела от расточки цилиндров, то сейчас на первый план выходят новые технологии. При одинаковом объеме камер сгорания мощность вырастает в два-три раза. К примеру, сейчас небольшие 2,0-литровые рядные моторы BMW или Volvo могут иметь мощность свыше 400 лс. Тем самым, бензиновые 4-цилиндровые турбированные моторы небольшого объема сейчас располагают такой же мощностью и тягой, как 8-цилиндровые атмосферники 15-летней давности, потому как оснащены помимо ступенчатого наддува еще и сложной системой впрыска. 

Но и лошадиные силы уже недостаточно адекватно описывают существующие характеристики двигателя. Автомобиль с небольшой мощностью может казаться значительно резвее и интереснее на дороге, чем другой более мощный собрат. К примеру, дизельные агрегаты намного опережают бензиновые по тяге, а значит, показывают лучшую динамику. 

В общем, потребовалась иная характеристика, которая бы могла адекватно описывать возможности современного мотора. И автопроизводители видят ее в крутящем моменте. 

Откуда берутся «лошадиные силы»?

Измерять мощность моторов в «лошадиных силах» предложил знаменитый английский изобретатель Джеймс Уатт в 1789 году. Во времена начала промышленной революции в Англии на рудниках, в портах и мельницах в качестве источника силы для подъемных машин использовались лошади. Их запрягали в лебедку крана и гоняли по кругу. 

Запряженное в механизм животное весом около 500 кг, вышагивая по кругу и натягивая канат через систему блоков, могло обеспечить работу крана, равную подъему груза в 90 кг со скоростью 1 метр в секунду. Груз поднимали бочками или кулями весом от 140,9 до 190,9 кг каждый. Тем самым, за 8 часов работы лошадь, ковыляя вокруг лебедки со скоростью в 3 км\ч, не утруждаясь могла перегрузить 33 000 фунтов, что равняется почти 14 тоннам. Эту работу и прописали как эталон «лошадиной силы». 

Паровые машины могли совершать такую же работу гораздо быстрее, потому как имели мощность в несколько лошадиных сил. Тем самым, в определении Джеймса Уатта, мощность — это не спортивная динамика машины, не приемистость, а работа, совершенная в единицу времени.

А что же такое крутящий момент? 

В двигателе внутреннего сгорания применяется тот же принцип. Только силой, толкающей поршень, является энергия взрывов смеси бензина и воздуха. Поршень аналогичен той самой уаттовской лошади. Он раскручивает коленвал, а дальше через систему валов трансмиссии передает движение на колеса. Чем быстрее он вращается, тем выше мощность и больше работы выполнит мотор. 

Если силу давления поршней умножить на длину рычага кривошипа, то получим крутящий момент, от которого зависит тяга мотора. Она выражается в Ньютонметрах (1 Нм равен силе в 1 ньютон, умноженной на рычаг в 1 метр). Чем длиннее рычаги, тем больше тяги выдает мотор. 

Если у мотора высокий крутящий момент, то колеса за единицу времени раскручиваются быстрее. Автомобиль приобретает больше динамики. 

Ураганный разгон 

Итак, крутящий момент это очень важная характеристика, от которой зависит динамика машины. Чем выше крутящий момент, тем «лошади» под капотом становятся сильнее. С помощью крутящего момента определяется так же эластичность мотора, то есть его способность обеспечивать одинаковую тягу в большом диапазоне оборотов. В особенности важно, чтобы высокий крутящий момент был доступен почти сразу после старта. Тогда будет ощущаться эмоциональное ускорение автомобиля. 

Ну а лошадиные силы нужны для другого. Они выражают способность мотора автомобиля сопротивляться ветровым и прочим нагрузкам. Высокая мощность отражается в основном на максимальной скорости машины. 

Вообще, «лошадиные силы» очень ненадежная характеристика, зависимая от множества факторов. Эта единица измерений давно устарела. С помощью хитрых программ управления двигателем количество «лошадиных сил» можно прибавить или уменьшить, чем и пользуются многие производители, искусственно раздувающие мощность мотора. 

Поэтому количество Нм крутящего момента в маркировке моторов гораздо более информативная характеристика.

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля: объяснение простыми словами

Основной характеристикой автомобильного двигателя является мощность, которую чаще указывают в лошадиных силах. Этот показатель влияет на стоимость транспортного средства в целом. Однако многие автолюбители не учитывают другой важный параметр, влияющий на время разгона до максимальной скорости. Объясним потенциальным покупателям, что такое крутящий момент двигателя автомобиля простыми словами, от чего зависит, какое влияние оказывает.

Что такое крутящий момент двигателя: объяснение простыми словами

Взаимосвязь с мощностью и оборотами

Свою максимальную мощность двигатель развивает на пике своей работы. При одинаковой массе автомобили с превышающим количеством лошадиных сил способны развивать большую скорость. Если говорить простыми словами, то мощность двигателя — это работа, которая производится за какой-то интервал времени.

При расходе топлива тепловая энергия преобразовывается в кинетическую. Коленчатый вал совершает вращательные движения, причём в минуту может быть произведено разное количество оборотов. Частота сгорания рабочей смеси в цилиндрах влияет на совершаемую работу.

Крутящий момент имеет взаимосвязь с количеством оборотов и мощностью. Этот показатель представляет собой соотношение прилагаемой силы к плечу рычага. В данном случае на поршень воздействует тепловая энергия, которая происходит в результате сгорания топлива.

Единицей измерения силы является ньютон. Длина плеча определяется в метрах. Поэтому для обозначения используют ньютон-метры. То есть 1 Нм это сила в 1 Н, которая воздействует перпендикулярно на конец рычага длиной 1 м.

Взаимосвязь с мощностью и оборотами выражается формулой:

P=M*N, где:

P — мощность двигателя;

N — количество оборотов;

M — крутящий момент.

Из этого следует, что предельная мощность достигается за счёт двух параметров. При низком крутящем моменте потребуется большее количество оборотов для развития максимальных возможностей двигателя.

От чего зависит величина

Крутящий момент двигателей внутреннего сгорания зависит от множества показателей, к числу которых относятся:

  • общий объём двигателя;
  • рабочее давление в цилиндрах;
  • радиус звена кривошипно-шатунного механизма;
  • площадь основания поршня.

Важную роль играет рабочий объём двигателя, с возрастанием которого увеличивается и крутящий момент при других равных условиях. Это легко доказать математически. Ведь с повышением этого показателя сила воздействия на поршень изменяется в большую сторону.

Зависимость существует также от радиуса звена кривошипно-шатунного механизма, то есть коленчатого вала. Однако автомобильные двигатели имеют компактные размеры, поэтому варьировать величину за счёт этого показателя можно в весьма ограниченных пределах.

На показатель определенное влияние оказывает рабочее давление, которое формируется в камере сгорания. Это вполне объяснимо, так как на поршень начинает воздействовать большая сила. Определенное значение имеет также площадь основания поршня.

Что такое крутящий момент двигателя: объяснение простыми словами

Как сказывается на движении авто

Так как имеется связь с мощностью и оборотами, то легко догадаться, на что влияет крутящий момент двигателя. От этого показателя завит, за какое время автомобиль наберёт максимально возможную скорость. При высокой мощности не все транспортные средства одинаково хорошо разгоняются. К тому же двигатели с меньшим количеством лошадиных сил могут быстрее развивать скорость, чем более мощные аналоги.

Рекомендуется выбирать автомобиль с таким двигателем, показатели крутящего момента которого являются наилучшими для работы на определенных оборотах. В этом случае удаётся использовать весь потенциал на полную мощь.

С увеличением количества ньютон-метров улучшается не только скорость набора мощности, но и устойчивость к нагрузкам. Автомобилями становится проще управлять, они мягче разгоняются, создают меньше шума, снижается расход топлива, упрощается работа трансмиссии.

Примеры на практике

Любой двигатель выдает максимальную мощность не в одной точке, а в некотором диапазоне. Ощутить это можно при подъеме в гору на транспортном средстве с механической коробкой. При широком диапазоне не приходится переходить на пониженную передачу. Имеется достаточная тяга, чтобы двигаться дальше в рамках одной ступени. То же самое происходит при скоростном маневрировании, если двигатель работает в широком диапазоне.

Большегрузный транспорт и тракторы ориентированы на тяговую работу. Для этого больше подходят дизельные двигатели, которые опережают бензиновые аналоги по показателям крутящего момента. Пик мощности может быть в пределах всего 15002000 оборотов в минуту.

Бензиновые двигатели при работе выдают максимальные показатели гораздо позже. Однако возможность увеличения оборотов позволяет добиваться высокой мощности. В этом плане дизельные агрегаты ограничены. Поэтому для спортивной езды больше подходят высокооборотные бензиновые двигатели.

Для обычных автолюбителей значение имеет эластичность движения, которая достигается за счёт оптимального соотношения числа оборотов и мощности. В городских условиях часто приходится тормозить, набирать скорость и снова останавливаться. При выезде на трассу нужно быстро разгоняться. Более широкий диапазон позволит комфортно двигаться по дорогам.

В заключение

Важно было рассказать начинающим автолюбителям, что такое крутящий момент двигателя автомобиля простыми словами, а также привести конкретные примеры для лучшего понимания этого термина. Так как этот параметр очень важен, производители стремятся увеличить его в продолжительном диапазоне работы. Часто делают это за счёт устройства турбонаддува, чёткого разграничения фаз газораспределительного механизма (для оптимизации процесса сгорания рабочей смеси), применения специальных устройств для впускного коллектора и многих других технологичных решений.

Вам также будет интересно почитать:
Что такое крутящий момент двигателя? Его характеристики и формула-CarBikeTech

Определение крутящего момента двигателя и формула:

Что такое крутящий момент двигателя?

Проще говоря, крутящий момент

равен « крутящего момента или силы поворота ». Это тенденция силы вращать объект вокруг оси. В автомобильном отношении это мера вращательного усилия, приложенного к коленчатому валу двигателя поршнем.

Крутящий момент = Сила х Расстояние. Система SI использует Ньютон-метр (Нм) для измерения крутящего момента.Другие единицы - килограмм-метр (кг-м) в метрической системе и фут-фунт-сила ’(фут-фунт) в имперских / британских единицах.

Torque Definition Diagram Диаграмма определения крутящего момента

Каждый двигатель спроектирован и изготовлен для определенной цели. Следовательно, его выход варьируется в зависимости от его применения. Выходной крутящий момент автомобильного двигателя в основном зависит от его отношения хода к отверстию, степени сжатия, давления сгорания и скорости в оборотах в минуту. Большинство двигателей «под квадратом», у которых длина хода на больше, чем у диаметра отверстия , имеют тенденцию развивать большое значение « крутящего момента на низких оборотах ».Величина крутящего момента, который может оказывать двигатель, зависит от оборотов двигателя.

Различные конструкции / конфигурации двигателей развивают различные характеристики крутящего момента, такие как пиковая кривая / плоская кривая . Большинство автомобильных двигателей выдают полезный крутящий момент в узкой полосе всего диапазона скоростей двигателя. В бензиновых двигателях он обычно запускается при 1000-1200 об / мин и достигает пика в диапазоне 2500-4000 об / мин. В то время как в дизельном двигателе он запускается при 1500-1700 об / мин, и достигает пика 2000-3000 об / мин.Bugatti Veyron - один из автомобилей с самым высоким крутящим моментом.

Диаграмма крутящего момента двигателя Engine Torque Graph

Как рассчитать крутящий момент двигателя:

Если вы знаете мощность двигателя, то можете использовать следующую формулу -

Крутящий момент = 5252 х л.с. / об / мин

Почему важен крутящий момент двигателя?

Torque и Horse-Power являются двойными выходами двигателя. Они связаны и пропорциональны друг другу по скорости. «Диапазон крутящего момента » на кривой двигателя соответствует его тяговым усилиям , которые определяют « ходовой части транспортного средства » и «ускорение ».Крутящий момент наиболее необходим при перемещении транспортного средства со стоянки и / или подъеме по склону. Аналогичным образом, более тяжелым является транспортное средство или транспортное средство с полной номинальной нагрузкой, для которой требуется более высокий крутящий момент, чтобы тянуть его и приводить в движение. В обычном двигателе мощность определяет максимальную скорость автомобиля (через передаточные числа), а крутящий момент управляет его ускорением / разгоном. Скорость ускорения также зависит от веса транспортного средства и «нагрузки», которую несет транспортное средство.

Flat-Curve против пиковой кривой крутящего момента двигателя:

Большинство бензиновых двигателей, как правило, вырабатывают довольно большое количество « с низким крутящим моментом ».Однако обычно они имеют крутящий момент с кривой пика в форме «пика» холма. В конструкции « с пиковой кривой » крутящий момент достигает пика в середине диапазона оборотов двигателя (около 2500–3000 об / мин). После этого он начинает быстро исчезать, в то время как мощность продолжает расти. HP достигает своего максимального значения позже при более высоких оборотах двигателя, а затем исчезает на красной линии.

Peak vs Flat Curve Torque пиковых и плоских кривых крутящего момента

Большинство современных дизельных двигателей развивают крутящий момент с плоской кривой .В конструкции с «плоской кривой» двигатель выдает максимальный крутящий момент при « от нижнего до среднего конца » от частоты вращения двигателя, т.е. 1500 об / мин. Его значение остается практически неизменным или «плоским» в большей части диапазона оборотов двигателя (2500-4000 об / мин). Это способствует лучшему ускорению и уменьшает количество переключений передач во время движения.

Что такое низкий крутящий момент?

Часто производители используют этот термин для описания крутящего момента двигателя. ‘ Low-End-Torque ’ - это количество крутящего момента, которое двигатель создает при более низкой полосе оборотов двигателя i.е. между 1000-2000 об / мин . Этот диапазон оборотов очень важен при перемещении транспортного средства из неподвижного состояния или в движении в условиях низкой скорости, таких как в движении. Если двигатель генерирует больший крутящий момент на нижнем конце полосы оборотов, это означает, что двигатель обладает более высокой ‘ крутящим моментом на низких оборотах ’ или лучшей тянущей способностью на низких скоростях . Это также означает, что двигатель может быстро перемещать транспортное средство из неподвижного состояния, тянуть тяжелые грузы или относительно легко подниматься по склону, в зависимости от обстоятельств, без резких оборотов.

Крутящий момент и КПД двигателя:

Крутящий момент двигателя достигает своего пикового значения на скорости, где он наиболее эффективен. Другими словами, КПД двигателя максимален на скорости, на которой он вырабатывает максимальный крутящий момент. Если вы поднимаете двигатель выше этой скорости, его крутящий момент начинает уменьшаться из-за повышенного трения движущихся частей двигателя. Таким образом, даже если вы увеличиваете и превышаете максимальную частоту вращения двигателя, крутящий момент больше не увеличивается.

Крутящий момент двигателя умножается на шестерни.Понизьте выбранную передачу (т. Е. 1 -й передачи , которая имеет высокое передаточное число), тем выше тяговая способность двигателя. Таким образом, тяговое усилие транспортного средства является самым высоким на первой передаче. Однако, если вы включите двигатель дальше на 1 -й передаче , через некоторое время он достигнет своего предела; тем самым побуждая водителя переключиться на следующую передачу. Напротив, если вы переключаете передачи до того, как крутящий момент двигателя достигает своего «пикового» значения, транспортное средство может потерять свое ускорение. Это потому, что колеса не получат достаточно силы, чтобы вращаться.Таким образом, вынуждая водителя переключаться обратно на предыдущую / пониженную передачу.

Крутящий момент двигателя и вождение:

Наилучшая топливная эффективность может быть достигнута путем изменения передач в «Power-Band» автомобиля и переключения передач как можно ближе к максимальному значению крутящего момента . Кроме того, для повышения эффективности выберите правильную передачу (и), соответствующую скорости автомобиля / оборотам двигателя, в соответствии с рекомендациями производителя автомобиля.

1. Сценарий шоссе:

Самая верхняя доступная передача (т.е.е. 5-й или 6-й или около того) + самая низкая частота вращения двигателя = наилучшая экономия топлива

2. При подъеме по склону / уклону:

Низкая передача (т.е. 1-я) + Высокая скорость двигателя = Наименьшая топливная экономичность, но большая тяговая способность.

После того, как ваш автомобиль преодолеет 60 км / ч, например, на шоссе, вам не понадобятся высокие обороты двигателя, чтобы он продолжал двигаться. Это означает, что во время круиза по автомагистралям / автомагистралям используйте самую верхнюю передачу и держите обороты двигателя ниже 2500, чтобы получить максимальную эффективность.Аналогичным образом, при подъеме по склону необходимо использовать более низкую передачу (т.е. 1-ю передачу) и более высокие обороты двигателя, чтобы тянуть автомобиль (и груз, если он есть) против силы тяжести. Однако это повлияет на эффективность использования топлива.

Power Torque Fuel Consumption Мощность Крутящий момент Расход топлива

Эти значения указаны в каждом руководстве пользователя. Сказав это, всегда запускать двигатель на «максимальной мощности / скорости» или вращать двигатель до зоны « Красная линия » не требуется, если вы не участвуете в гонке, поскольку это приведет только к сжиганию дополнительного топлива ,

Помните, что такое дополнительное топливо, сожженное или сэкономленное, будет иметь большое значение в конце пути - будь то короткий или длинный… !!!

Подробнее: Что такое лошадиная сила?

О CarBikeTech

CarBikeTech - технический блог. Его участники имеют опыт работы более 20 лет в автомобильной сфере. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильной технике.

Посмотреть все сообщения CarBikeTech

,

Что такое крутящий момент в автомобилях

"Как вы измеряете крутящий момент?"

Крутящий момент - это просто мера мощности. Это объясняет, сколько толкает автомобиль или мощность вращения двигателя.

Если у вас есть рычаг, прикрепленный к центру колеса, крутящий момент - это сила, которую вы можете использовать, чтобы потянуть за ручку, чтобы повернуть колесо.

Крутящий момент - это угловая сила (хотя через бесконечно короткую дугу ее можно считать линейной), но она все еще действует вокруг центра вращения.

Крутящий момент в автомобиле измеряется в нм (ньютон-метр) или фут-фунт / фунт-фут / фунт-фут (фунт на фут) - NB люди указывают крутящий момент как фунт-фут, фут-фунт, фунт-фут и фут-фунт, но это можно учитывать как одно и то же. Все термины взаимозаменяемы достаточно безопасно, хотя и в порядке, хотя, возможно, их можно принять за фунт силы, которая является линейной силой.

В чем разница между BHP и крутящим моментом?

BHP показывает, как быстро вы ударились о стену, а крутящий момент показывает, как далеко вы пройдете через нее.

Не путайте крутящий момент с BHP, поскольку они разные, хотя оба связаны с мощностью автомобиля. Так что же такое крутящий момент и как он соотносится с мощностью или BHP?

лошадиных сил = крутящий момент х об / мин / 5252
крутящего момента = лошадиных сил х 5252 / об / мин

Любой график мощности / крутящего момента, который вы видите, пересечется на 5252, если вы измерите скорость двигателя в оборотах в минуту, крутящий момент в фунтах-футах и ​​мощность в л.с. (* См. ниже для объяснения этого.)

Что Torque рассказывает мне о двигателе

В двигателе указанная величина крутящего момента - это только максимальная цифра, которую может достичь двигатель.Это только малая часть истории.

220 фут-фунт при 8000 об / мин - это сила поворота, которая может быть приложена при 8000 об / мин.

Давайте посмотрим на полный график Dyno, чтобы получить представление об этом показателе мощности автомобилей.

dyno-plot

Вы заметите пиковые значения крутящего момента при 4000 об / мин, а затем - хвост. Так что на данный момент двигатель тянет сильнее всего. В некоторых автомобилях мощность нарастает постепенно, TorqueCars предпочитают хороший плоский крутящий момент, который охватывает большую часть диапазона оборотов, что означает, что у вас достаточно ускорения на передаче.

Поскольку крутящий момент уменьшается примерно от 5500 до 6000, вам действительно нужно переключить передачу, чтобы снизить диапазон оборотов и достичь более высокой полосы крутящего момента.

Почему крутящий момент и BHP пересекаются на 5252 на динамограмме?

Для начала нам следует начать с джентльмена по имени Джеймс Уотт. Он - тот, кто разработал всю идею «лошадиных сил» и, конечно, единицу мощности СИ, ватт.

Ватт предположил, что в секунду средняя лошадь работает со скоростью 550 футов фунтов, или 33 000 футов фунтов в минуту.Представьте себе лошадь, тянущую груз вверх по вертикальному стволу шахты. Это означает, что в среднем лошадь может двигаться на 33 000 фунтов на 1 фут за 1 минуту. Таким образом, 1 л.с. = 33 000 футов в минуту.

Теперь, поскольку мы говорим о двигателях, работа ведется на вращающемся коленчатом валу. Это означает, что нам нужно говорить о крутящем моменте. Но что означает крутящий момент в фут-фунт? Ну, это означает, что у нас есть 1-фунтовый вес, прикрепленный к невесомому стержню в 1 футе от точки опоры.

Теперь представьте, что планка повернута на полный оборот на 360 градусов.Пройденное расстояние - это окружность круга, которая равна 2 * радиус * пи, что равно 6,28319 футов. Таким образом, один поворот составляет 6,28319 футов на расстоянии, и мы знаем, что было выполнено 6,28319 фут-фунтов работы (крутящий момент).

Ватт выяснил, что 1 л.с. = 33 000 фут-фунтов работы в минуту. Если мы разделим 33 000 на 6,28319, мы получим 5 252,1. Это означает, что для каждых 5252 оборотов в минуту 1 фунт-фут крутящего момента мы получаем 1 л.с.

Упомянутое 5252 - это единица меньше, просто составляющая часть вычисления для определения мощности по крутящему моменту и оборотам на графике динамометрического числа, это, как оказалось, число оборотов в минуту.

Чтобы определить либо HP, либо крутящий момент: -
лошадиных сил = крутящий момент x об / мин / 5252
крутящих моментов = лошадиная сила x 5252 / об / мин

Итак, Dyno измеряет крутящий момент и затем использует уравнение для расчета лошадиных сил. Когда вы смотрите на график крутящего момента, вы чувствуете, где находится диапазон мощности двигателя, и можете определить оптимальные точки переключения передач.

ПОЖАЛУЙСТА, ПОМОГИТЕ: ВАМ НУЖНЫ ВАШИ ПОЛНОМОЧИЯ, ЧТОБЫ ПОКРЫТЬ ЗАТРАТЫ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ЭТОГО САЙТА И ДЕРЖАТЬ ЕГО РАБОТУ Я, , не взимаю с вас за доступ к этому веб-сайту, и это позволяет большинству читателей TorqueCars сэкономить долл. США за долл. В год - , но мы НЕ ПРИБЫЛИ и даже не покрываем наши расходы.Чтобы мы продолжали работать, ПОЖАЛУЙСТА, Пожертвуйте здесь

Эта статья была написана мной, основателем Waynne Smith TorqueCars, и я ценю ваши отзывы и предложения. Эта запись была подано в соответствии со статьями. Вы можете оставить отзыв ниже или присоединиться к нашему форуму, чтобы подробно обсудить эту статью и модификацию автомобиля с нашими членами.

Если вам понравилась эта страница , поделитесь ею с друзьями, оставьте ссылку на нее в своем любимом форуме или используйте параметры закладок, чтобы сохранить ее в своем профиле в социальных сетях.

Обратная связь

Пожалуйста, используйте наши форумы , если вы хотите задать вопрос по настройке , и обратите внимание, что мы не продаем запчасти или услуги, мы просто онлайн-журнал.

Помогите нам улучшить, оставьте предложение или отзыв

,
Крутящий момент и BHP объяснил | Как автомобиль работает

Большинство людей имеют представление о том, что двигатель Сила есть, но затуманиваешься именно то, что крутящий момент фигура представляет. На самом деле, многие автомобили, которые чувствуют мощные показывают эффекты сильного крутящего момента, а не высокой мощности вывод.

Измерение крутящего момента и мощности двигателя

Мощность двигателя измеряется путем запуска двигателя против нагрузки на динамометре.Тормозное усилие, необходимое для удержания двигателя на постоянной скорости на полном газу, дает крутящий момент. Затем можно рассчитать мощность путем умножения крутящего момента на частоту вращения двигателя.

Двигатель, который производит большой крутящий момент в широком диапазоне оборотов двигателя будет расслабляться, чтобы ездить, потому что требуется меньше передач: двигатель крутящего момента часто достаточно, чтобы разогнать автомобиль, не переключаясь вниз. В крейсерская скорость - лоркскому двигателю не нужно будет очень быстро переворачиваться потому что он может тянуть на высокой передаче, что делает навсегда экономика.

Двигатели, которые вырабатывают много энергии для своего размера, обычно не производят так большой крутящий момент, и какой крутящий момент существует часто на более высоком двигателе скорость. Также вероятно, что двигатель будет производить полезный крутящий момент и мощность в меньшем диапазоне оборотов двигателя; эта узкая сила группа делает двигатель менее подходящий, чем двигатель с крутящим моментом или «ленивый» для таких работ, как буксировка, и машина будет меньше расслабляться, чтобы двигаться.

Типичные цифры

Довольно типичный двигатель для малолитражного автомобиля, скажем, мощностью 60 л.с. мощность) при 5000 об / мин.Тот же самый двигатель может быть настроен или изменен так, чтобы это дало 80 л.с. при 6000 об / мин. Но хотя мощность больше, максимальный крутящий момент может на самом деле быть меньше, а также происходит при более высоких оборотах двигателя. Будет меньший крутящий момент на низких и средних оборотах двигателя.

Другими словами, хотя автомобиль с настроенным двигателем будет иметь более высокую максимальная скорость, она будет ускоряться только лучше, пока используется коробка передач в полной мере, чтобы поддерживать скорость двигателя, предполагая, что передача осталась тем же.

На практике, сильно настроенный автомобиль почти наверняка должен быть по-разному, чтобы оставаться управляемым - шестерни должно быть более близко разнесены и в целом соотношение чуть ниже.

Измерение мощности

Обычная процедура испытания двигателя - запустить агрегат на «тормоз» или динамометр который измеряет крутящий момент в широком диапазоне скоростей, видя, как требуется большое тормозное усилие, чтобы двигатель работал на постоянной скорости на полной скорости дроссельная заслонка.

Крутящий момент, умноженный на частоту вращения двигателя, дает выходную мощность, называемую тормозом. мощность лошадиных сил (л.с.). Мощность, измеренная таким образом, с двигателем на испытательном стенде, составляет выражается как выходная мощность на маховик ,

Можно запустить машину на динамометре "покатой дороги", чтобы измерить Выходная мощность вместо ведущих колес. Это меньше, чем мощность на маховик из-за потерь на трение в машине передача инфекции система, но это дает более реалистичное представление о том, как автомобиль будет работать, поскольку он показывает, сколько сила достигает дороги.

Баланс крутящего момента / л.с.

Каждый разработчик двигателя должен учитывать баланс между мощностью и крутящий момент.Он может даже немного сдвинуть баланс с власти в сторону крутящий момент, если достаточное количество водителей поняли важность крутящего момента и обобщение, что сила против аэродинамического сопротивления определяет максимальную скорость, но крутящий момент против веса определяет ускорение.

Как машина ускоряется, сил кроме веса, такого как аэродинамическое сопротивление, прокатка сопротивление из шины и трение в двигателе и передачи, действуйте на него, чтобы попытаться противостоять этому ускорению. С определенной скоростью, эти силы сопротивления равны движущей силе автомобиля, или крутящему моменту, и нет избыток мощности оставлен для дальнейшего ускорения.

левередж

Изменения в передаче важны, если смотреть на мощность и крутящий момент, потому что шестерни действуют как множители крутящего момента.

Если первая передача имеет передаточное отношение 3: 1, это увеличивает крутящий момент двигателя вывод на три при передаче его на последнюю передачу. Точно так же окончательный передаточное отношение обычно около 3,5: 1, увеличивает крутящий момент от коробки передач тем самым снова.

Поэтому на первой передаче крутящий момент, передаваемый на ведущие колеса, может быть примерно в десять раз больше, чем выходной крутящий момент двигателя, а скорость вращение уменьшится на аналогичный коэффициент.Это зацепление необходимо, потому что один из поршень Самым большим недостатком двигателя является его плохой крутящий момент на низкой скорости.

Кривые крутящего момента и мощности

Количество мощности, развиваемое двигателем, можно измерить на динамометре. и результаты нанесены на график. Здесь показаны типичные кривые для двигатель в том, что тюнер двигателя назвал бы «дорожной настройкой» и «быстрой дорожной настройкой» состояния.

Дорожная мелодия (рядом справа) - это компромисс между мощностью / крутящим моментом и топливо экономия, которую производитель автомобилей встраивает в типичный автомобильный двигатель, когда проектируя это.

Двигатель быстрой дорожной настройки (крайний справа) жертвует некоторой экономией топлива для увеличенная сила Количество крутящего момента в целом немного меньше, и максимальный крутящий момент возникает при более высоких оборотах. Такой двигатель развивает более топовый мощность, которая дала бы более высокую максимальную скорость, но уменьшил общий крутящий момент требует более высоких оборотов для той же выходной мощности и большего переключения передач - менее "ленивый" диск.

,

Мощность против крутящего момента - x-engineer.org

В этой статье мы собираемся понять, как создается крутящий момент двигателя , как рассчитывается мощность двигателя и что такое кривая крутящего момента и мощность . Кроме того, мы собираемся взглянуть на карты крутящего момента и мощности двигателя (поверхности).

К концу статьи читатель сможет понять разницу между крутящим моментом и мощностью, как они влияют на продольную динамику автомобиля и как интерпретировать кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке.

Определение крутящего момента

Крутящий момент можно рассматривать как усилие поворота , действующее на объект. Крутящий момент (вектор) является перекрестным произведением между силой (вектором) и расстоянием (скаляр). Расстояние, также называемое рычагом , измеряется между силой и точкой поворота. Подобно силе, крутящий момент является вектором и определяется амплитудой и направлением вращения.

Изображение: Момент затяжки колесного болта

Представьте, что вы хотите затянуть / ослабить болты колеса.Нажатие или вытягивание рукоятки гаечного ключа, соединенного с гайкой или болтом, создает крутящий момент (усилие поворота), который ослабляет или затягивает гайку или болт.

Крутящий момент T [Нм] является произведением силы F [Н] и длины рычага a [м] .

\ [\ bbox [# FFFF9D] {T = F \ cdot a} \]

Чтобы увеличить величину крутящего момента, мы можем либо увеличить силу, длину рычага рычага, либо и то и другое.

Пример : Рассчитать крутящий момент, полученный на болте, если рычаг гаечного ключа имеет 0.25 м и приложенное усилие 100 Н (что приблизительно равно эквиваленту с силой выталкивания 10 кг )

\ [T = 100 \ cdot 0.25 = 25 \ text {Nm} \]

Тот же момент можно было получить, если рычаг рычага был 1 м , а сила только 25 Н .

Тот же принцип применим к двигателям внутреннего сгорания. Крутящий момент на коленчатом валу создается силой, приложенной к шатуну шатуна через шатун.

Изображение: крутящий момент на коленчатом валу

Крутящий момент T будет создаваться на коленчатом валу на каждом шатунном шатуне каждый раз, когда поршень находится в рабочем такте.Рычаг и в этом случае имеет радиус кривошипа (смещение) .

Величина силы F зависит от давления сгорания внутри цилиндра. Чем выше давление в цилиндре, тем выше усилие на коленвал, тем выше крутящий момент на выходе.

Изображение: Функция расчета крутящего момента двигателя при давлении в цилиндре

Длина рычага рычага влияет на общий баланс двигателя . Слишком большое его увеличение может привести к дисбалансу двигателя, что приведет к увеличению сил в шейках коленчатого вала.

Пример : Рассчитать крутящий момент на коленчатом валу для двигателя со следующими параметрами:

Диаметр цилиндра, В [мм] 85
Давление в цилиндре, p [бар] 12
Смещение кривошипа, [мм] 62

Сначала рассчитаем площадь поршня (предполагая, что головка поршня плоская и ее диаметр равен диаметру отверстия цилиндра):

\ [A_p = \ frac {\ pi B ^ 2} {4} = \ frac {\ pi \ cdot 0.2 \]

Во-вторых, мы рассчитаем силу, приложенную к поршню. Чтобы получить силу в N (Ньютон), мы будем использовать давление, преобразованное в Па, (Паскаль).

\ [F = p \ cdot A_p = 120000 \ cdot 0.0056745 = 680.94021 \ text {N} \]

Предполагая, что вся сила в поршне входит в шатун, крутящий момент рассчитывается как:

\ [T = F \ cdot a = 680.94021 \ cdot 0.062 = 42.218293 \ text {Nm} \]

Стандартная единица измерения крутящего момента составляет Н · м (ньютон-метр).Особенно в США единица измерения крутящего момента двигателя составляет фунт-сила-фут (фут-фунтов). Преобразование между Н · м и фунтов / фут составляет:

\ [\ begin {split}
1 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} & = 1.355818 \ text {N} \ cdot \ text {m} \\
1 \ text {N} \ cdot \ text {m} & = 0.7375621 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft}
\ end {split} \]

В нашем конкретном примере крутящий момент в имперских единицах (США):

\ [T = 42.218293 \ cdot 0.7375621 = 31.138615 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} \]

Крутящий момент T [N] также может быть выражен как функция от среднее эффективное давление двигателя.

\ [T = \ frac {p_ {me} V_d} {2 \ pi n_r} \]

где:
р ме [Па] - среднее эффективное давление
В д 3 ] - объем двигателя (объем)
n r [-] - число оборотов коленчатого вала за полный цикл двигателя (для 4-тактного двигателя n r = 2 )

Определение мощности

В физике мощность - это работа, выполненная во времени, или, другими словами, , скорость выполнения работы .Во вращательных системах мощность P [Вт] является произведением крутящего момента T [Нм] и угловой скорости ω [рад / с] .

\ [\ bbox [# FFFF9D] {P = T \ cdot \ omega} \]

Стандартная единица измерения для мощности - Вт, (Ватт) и для скорости вращения - рад / с, (радиан в секунду) , Большинство производителей транспортных средств обеспечивают мощность двигателя в л.с. (мощность тормозной лошади) и скорость вращения в об / мин, (оборотов в минуту).Поэтому мы собираемся использовать формулы преобразования для скорости вращения и мощности.

Чтобы преобразовать об / мин в рад / с , мы используем:

\ [\ omega \ text {[rad / s]} = N \ text {[rpm]} \ cdot \ frac {\ pi} { 30} \]

Чтобы преобразовать рад / с в об / мин , мы используем:

\ [N \ text {[rpm]} = \ omega \ text {[rad / s]} \ cdot \ frac {30 } {\ pi} \]

Мощность двигателя также можно измерить в кВт, вместо Вт, для более компактного значения.Чтобы преобразовать из кВт в л.с. и обратно, мы используем:

\ [\ begin {split}
P \ text {[bhp]} & = 1.36 \ cdot P \ text {[kW]} \\
P \ text {[kW]} & = \ frac {P \ text {[bhp]}} {1.36}
\ end {split} \]

В некоторых случаях вы можете найти HP (лошадиная сила) вместо л.с. как единица измерения мощности.

При скорости вращения, измеренной в об / мин, и крутящем моменте в Нм, , формула для расчета мощности :

\ [\ begin {split}
P \ text {[kW]} & = \ frac {\ pi \ cdot N \ text {[rpm]} \ cdot T \ text {[Nm]}} {30 \ cdot 1000} \\
P \ text {[HP]} & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot N \ text {[rpm]} \ cdot T \ text {[Nm]}} {30 \ cdot 1000}
\ end {split} \]

Пример . Рассчитайте мощность двигателя в кВт, и л.с. , если крутящий момент двигателя составляет 150 Нм , а частота вращения двигателя составляет 2800 об / мин, .

\ [\ begin {split}
P & = \ frac {\ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 44 \ text {kW} \\
P & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 59,8 \ text {HP}
\ end {split} \]

Динамометр двигателя

Частота вращения двигателя измеряется с помощью датчика на коленчатом валу (маховик).В идеале, чтобы рассчитать мощность, мы должны также измерить крутящий момент на коленвале с помощью датчика. Технически это возможно, но не применяется в автомобильной промышленности. Из-за условий работы коленчатого вала (температуры, вибрации) измерение крутящего момента двигателя с помощью датчика не является надежным методом. Также стоимость датчика крутящего момента довольно высока. Поэтому крутящий момент двигателя измеряется во всем диапазоне скорости и нагрузки с использованием динамометра (испытательный стенд) и отображается (сохраняется) в блок управления двигателем.

Изображение: схема динамометра двигателя

Динамометр - это в основном тормоз (механический, гидравлический или электрический), который поглощает мощность, создаваемую двигателем. Наиболее используемый и лучший тип динамометра - электрический динамометр . На самом деле это электрическая машина , которая может работать как генератор или двигатель . Изменяя момент нагрузки генератора, двигатель может быть переведен в любую рабочую точку (скорость и крутящий момент).Кроме того, когда двигатель отключен (без впрыска топлива), генератор может работать как электродвигатель для вращения двигателя. Таким образом можно измерить потери на трение и крутящий момент двигателя.

Для электрического динамометра ротор соединен с коленчатым валом. Связь между ротором и статором электромагнитная. Статор крепится через рычаг к тензодатчику . Чтобы уравновесить ротор, статор будет давить на датчик нагрузки. Крутящий момент T рассчитывается путем умножения силы F , измеренной в датчике нагрузки, на длину рычага a .

\ [T = F \ cdot a \]

Параметры двигателя: тормозной момент, мощность тормозной лошади (л.с.) или удельный расход топлива (BSFC) содержат ключевое слово «тормоз», поскольку для их измерения используется динамометр (тормоз) ,

Из теста двигателя динамометра вытекают карты крутящего момента (поверхности), которые дают значение крутящего момента двигателя при определенной частоте вращения двигателя и нагрузке (стационарные рабочие точки). Нагрузка двигателя эквивалентна положению педали акселератора.

Пример карты крутящего момента для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :

Двигатель
крутящий момент
[Нм]
Положение педали акселератора [%]
5 10 20 30 40 50 60 100
Двигатель
оборотов
80082
45 90 107 109 110 111 114 116
1300 60 105 132 133 134 136 136 138 141
1800 35 89 133 141 1 42 144 145 149
2300 19 70 133 147 148 150 151 155
2800 3 55 133 153 159 161 163 165
3300 0 41 126 152 161 165 167 171
3800 0 33 116 150 160 167 170 175
4300 0 26 110 155 169 176 180 184
4800 9008 2 0 18 106 155 174 179 185 190
5300 0 12 96 147 167 167 175 9007 181 187
5800 0 4 84 136 161 170 175 183

0 0 9002 72 120 145 153 159 171

Пример схемы мощности для двигателя с бензиновым зажиганием (SI) :

Двигатель
мощность
[ HP]
Положение педали акселератора [%]
5 10 20 9 0082 30 40 50 60 100
Двигатель
скорость
[об / мин]
800 5 108181 12 13 13 13 13
1300 11 19 24 25 25 25 26 26
1800 9 23 34 36 36 37 37 38
2300 6 23 44 48 48 49 49 51
2800 1 22 53 61 63 64 65 66
3300 0 19 59 71 76 78 78 80
3800 0 18 63 81 87 90 92 95
4300 0 16 67 95 103 108 110 113
4800 0 12 72 106 119 122 126 130
5300 0 9 72 111 126 132 137 141
5800 0 90 082 3 69 112 133 140 145 151
6300 0 0 65 108 130 137 143 153

Электронный модуль управления (ECM) ДВС имеет карту крутящего момента, сохраненную в памяти.Он рассчитывает (интерполирует) функцию крутящего момента двигателя по текущей частоте вращения и нагрузке двигателя. В ECM нагрузка выражается в виде давления во впускном коллекторе для бензиновых двигателей (с искровым зажиганием, SI) и времени впрыска или массы топлива для дизельных двигателей (с воспламенением от сжатия, CI). Стратегия расчета крутящего момента двигателя имеет поправки, основанные на температуре и давлении воздуха на впуске.

При построении графика крутящего момента и мощности, функции частоты вращения двигателя и нагрузки, получаются следующие поверхности:

Изображение: поверхность крутящего момента двигателя SI

Изображение: поверхность мощности двигателя SI

Для Чтобы лучше интерпретировать карты крутящего момента и мощности, можно построить двухмерную линию крутящего момента для фиксированного значения положения педали акселератора.

Изображение: кривые крутящего момента двигателя SI

Изображение: кривые мощности двигателя

Крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке

Как видно, крутящий момент и мощность внутреннего сгорания двигатель зависит как от частоты вращения двигателя, так и от нагрузки. Обычно производители двигателей публикуют характеристики крутящего момента и кривой (кривые) при при полной нагрузке (положение педали акселератора 100%). Кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке подчеркивают максимальный крутящий момент и распределение мощности во всем диапазоне оборотов двигателя.

Изображение: параметры крутящего момента и мощности двигателя при полной нагрузке. Тем не менее, формы схожи с реальными характеристиками зажигания искры (бензин), впрыска порта, атмосферного двигателя.

Частота вращения двигателя N и [об / мин] характеризуется четырьмя основными моментами:

N мин. - минимальная стабильная частота вращения двигателя при полной нагрузке
N Tmax - это частота вращения двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
N Pmax - частота вращения двигателя при максимальной мощности двигателя; также называется номинальной частотой вращения двигателя
N макс. - это максимальная стабильная частота вращения двигателя

При минимальной скорости двигатель должен работать плавно, без колебаний или остановок.Двигатель также должен позволять работать на максимальной скорости без каких-либо структурных повреждений.

Полный крутящий момент двигателя кривая T e [Нм] характеризуется четырьмя точками:

T 0 - крутящий момент двигателя при минимальной частоте вращения двигателя
T макс. - максимальный двигатель крутящий момент (максимальный крутящий момент или номинальный крутящий момент )
T P - крутящий момент двигателя при максимальной мощности двигателя
T M - крутящий момент двигателя при максимальной частоте вращения двигателя

В зависимости от типа всасываемого воздуха (атмосферный или с турбонаддувом) максимальный крутящий момент может быть точкой или линией.Для двигателей с турбонаддувом или наддувом максимальный крутящий момент может поддерживаться постоянным между двумя значениями частоты вращения двигателя.

Полная мощность двигателя кривая P e [HP] характеризуется четырьмя точками:

P 0 - мощность двигателя при минимальной частоте вращения двигателя
P макс. - максимальная мощность двигателя мощность (пиковая мощность или номинальная мощность )
P T - мощность двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
P M - мощность двигателя при максимальной частоте вращения двигателя

Область между минимальной частотой вращения двигателя N мин и максимальная частота вращения двигателя N Tmax называется нижним пределом зоны крутящего момента.Чем выше крутящий момент в этой области, тем лучше возможности запуска / ускорения автомобиля. Когда двигатель работает в этой области, при полной нагрузке, если сопротивление дороги увеличивается, частота вращения двигателя будет уменьшаться, что приведет к падению крутящего момента двигателя и крушению двигателя . По этой причине эта область также называется нестабильной областью крутящего момента .

Область между максимальной частотой вращения двигателя N Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N Pmax называется диапазоном мощности .Во время ускорения автомобиля для достижения наилучших характеристик переключение передач (вверх) должно выполняться при максимальной мощности двигателя. В зависимости от передаточного числа редуктора после переключения на выбранную передачу будет снижаться частота вращения двигателя при максимальном крутящем моменте, что обеспечит оптимальное ускорение. Переключение передач на максимальной мощности двигателя будет поддерживать частоту вращения двигателя в пределах диапазона мощности.

Область между максимальной частотой вращения двигателя N Pmax и максимальной частотой вращения двигателя N max называется зоной крутящего момента верхнего сегмента .Более высокий крутящий момент приводит к более высокой выходной мощности, что выражается в более высокой максимальной скорости транспортного средства и лучшем ускорении на высокой скорости.

Когда частота вращения двигателя поддерживается между максимальной частотой вращения двигателя N Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N max , если сопротивление дороги увеличивается, частота вращения двигателя снижается и выходной крутящий момент увеличивается, таким образом компенсация увеличения дорожной нагрузки. По этой причине эта область называется стабильной областью крутящего момента .

Ниже вы можете найти несколько примеров кривых крутящего момента и мощности при полной нагрузке для различных типов двигателей. Обратите внимание на форму кривых в зависимости от типа двигателя (с искровым зажиганием или с воспламенением от сжатия) и от типа воздухозаборника (атмосферный или турбо (супер) заряженный).

Крутящий момент и мощность двигателя Honda 2.0 при полной нагрузке

9008 0
Архитектура цилиндров 4 в ряд

Изображение: Двигатель Honda 2.0 SI - кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин (SI)
Объем двигателя [см 3 ] 1998
впрыск топлива вентильный порт
воздухозаборник атмосферный
ГРМ переменная
T макс. [Нм] 190
N Tmax [об / мин] 4500
P макс. HP] 155
N Pmax [об / мин] 6000
N макс. [об / мин] 6800

Saab 2.Крутящий момент и мощность двигателя 0T при полной нагрузке

Архитектура цилиндров 4 в ряд

Изображение: двигатель Saab 2.0T SI - кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин (SI)
Объем двигателя [см 3 ] 1998
Впрыск топлива вентильный порт
Воздухозаборник с турбонаддувом
Время газораспределения фиксированное
T макс. [Нм] 265
N Tmax [об / мин] 2500
P макс. [HP] 175
N Pmax [об / мин] 5500
N 9013 2 max [об / мин] 6300

Audi 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя TFSI при полной нагрузке

9 0081 N макс. [об / мин]
Архитектура цилиндров 4 в ряд

Изображение: Двигатель Audi 2.0 TFSI SI - кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин (SI)
Объем двигателя [см 3 ] 1994
Впрыск топлива прямой
Воздухозаборник с турбонаддувом
Время газораспределения фиксированное
T макс. [Нм] 280
N Tmax [об / мин] 1800 - 5000
P макс. HP] 200
N Pmax [об / мин] 5100 - 6000
6500

Toyota 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя D-4D при полной нагрузке

Архитектура цилиндров 4 в ряд

Изображение: двигатель Toyota 2.0 CI - кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо дизель (ХИ)
Объем двигателя [см 3 ] 1998
впрыск топлива прямой
воздухозаборник с турбонаддувом
ГРМ с фиксированным
T макс. [Нм] 300
N Tmax [об / мин] 2000 - 2800
P макс. [HP] 126
N Pmax [об / мин] 3600
N макс. [об / мин] 5200

Mercedes-Benz 1.8 Крутящий момент и мощность двигателя Kompressor при полной нагрузке

90 085
Архитектура цилиндров 4 рядных

Изображение: двигатель Mercedes Benz 1.8 Kompressor SI - кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин
Объем двигателя [см 3 ] 1796
Впрыск топлива вентильный порт
Воздухозаборник с наддувом
9000 время фиксированное
T макс. [Нм] 230
N Tmax [об / мин] 2800 - 4600
P макс. ] 156
N Pmax [об / мин] 5200
N макс. [об / мин] 6250

BMW 3.0 Крутящий момент и мощность двигателя TwinTurbo при полной нагрузке

Архитектура цилиндров 6 поточных

Изображение: двигатель BMW 3.0 TwinTurbo SI - кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин
Объем двигателя [см 3 ] 2979
Впрыск топлива прямой
Воздухозаборник двухступенчатый
с турбонаддувом
ГРМ переменная
T макс. [Нм] 400
N Tmax [об / мин] 1300 - 5000
P макс. [HP] 306
N Pmax [об / мин] 5800
N макс. [об / мин] 7000

Mazda 2.6 вращающий момент и мощность двигателя при полной нагрузке

Архитектура цилиндров 2 Wankel

Изображение: двигатель Mazda 2.6 SI - кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин
Объем двигателя [см 3 ] 1308 (2616)
Впрыск топлива вентильный порт
Воздухозаборник атмосферный
ГРМ фиксированный
T макс. [Нм] 211
N Tmax [об / мин] 5500
P макс. 2 [HP] 231
N Pmax [об / мин] 8200
N макс. [об / мин] 9500

Porsche 3.6 крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке

Архитектура цилиндров 6 flat

Изображение: двигатель Porsche 3.6 SI - кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо бензин
Объем двигателя [см 3 ] 3600
Впрыск топлива клапанный канал
Воздухозаборник атмосферный
Время газораспределения переменная
T макс. [Нм] 405
N Tmax [об / мин] 5500
P макс. [HP] 415
N Pmax [об / мин] 7600
N макс. [об / мин] 8400

Основные положения, которые следует учитывать в отношении мощности и крутящего момента двигателя:

Крутящий момент

    Крутящий момент
  • может быть увеличен путем увеличения среднего эффективного давление двигателя или снижение потерь крутящего момента (трение, прокачка)
  • , имеющий более низкий максимальный крутящий момент, распределенный по диапазону оборотов двигателя, его лучше с точки зрения тяги, чем имеющий более высокий максимальный момент
  • очень важно для возможностей запуска транспортных средств Высокий крутящий момент
  • выгоден в условиях бездорожья, когда транспортное средство эксплуатируется при больших уклонах дороги, но на низкой скорости

Мощность

    Мощность двигателя
  • зависит как от крутящего момента, так и от скорости
  • Мощность
  • может быть увеличена путем увеличения крутящего момента или числа оборотов двигателя.
  • Высокая мощность
  • важна для высокой скорости автомобиля. е. чем выше максимальная мощность, тем выше максимальная скорость автомобиля.
  • Распределение мощности двигателя при полной нагрузке через диапазон оборотов двигателя влияет на ускорение автомобиля на высоких скоростях
  • для достижения наилучших характеристик ускорения. эксплуатироваться в диапазоне мощности, между максимальным крутящим моментом двигателя и мощностью

Для любых вопросов или замечаний, касающихся этого руководства, используйте форму комментария ниже.

Не забудьте лайкать, делиться и подписываться!

.

Автор: admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о