full screen background image

Взаимосвязь мощности и крутящего момента двигателя автомобиля

5

Содержание

Взаимосвязь мощности и крутящего момента двигателя автомобиля

Парадокс, но лишь немногие автолюбители ясно представляют принципиальную разницу между «лошадиными силами» и «ньютон-метрами», в которых измеряется крутящий момент. В обиходе определение крутящего момента двигателя напрямую связывают с динамикой разгона, а лошадиные силы с максимальной скорость. Если говорить уж совсем грубо, то формулировка вполне удовлетворительна, хоть и не объясняет всей сути физических процессов. Восполнить теоретические пробелы, а также получить наглядное представление о том, что такое крутящий момент двигателя, – вам поможет предоставленный ниже материал.

Момент вращения

Если выражаться языком физики, то понятие о вращающем моменте легко уяснить, зная принцип получения преимущества от использования рычага. Вычисляемые путем сложения приложенных на рычаг усилий (вес груза) к длине плеча (рычага) «ньютон-метры», показывают потенциальное количество выполняемой работы. В случае с ДВС вес груза – это усилие с которым поршень после сгорания топливно-воздушной смеси совершает возвратно-поступательное движение. Длина плеча будет не чем иным, как ходом поршня (расстояние от ВМТ до НМТ). Вращающее усилие создается только во время рабочего такта.

Взаимосвязь мощности и крутящего момента двигателя автомобиля Крутящий момент2 Крутящий момент1 Крутящий момент3 Крутящий момент4

Какую же конфигурацию двигателя выбрать?

Итак, дорогие друзья, давайте подведем итоги, как выбрать число цилиндров и их расположение.

  • На количество цилиндров можете не обращать особого внимания, выбирайте двигатель по мощности и объему, а число цилиндров будет им соответствовать.
  • Если Вам нужен двигатель простой, надежный и дешевый, как при покупке, так и в обслуживании, то постарайтесь купить автомобиль с обычным рядным двигателем. Он может быть, как 2-х, 3-х, так и 4-х цилиндровым, а вот рядные движки с 5 и более цилиндрами сейчас устанавливают только на дорогие модели авто.
  • V-образник Вам придется выбрать, если нужны мощность и объем побольше, чем может дать рядная четверка. Но при этом имейте ввиду, что V-образный мотор обойдется дороже рядного при покупке, да и в обслуживании будет стоить недешево.
  • Оппозитные движки подойдут, если для Вас, в первую очередь, важны низкий центр тяжести и управляемость, а высокая стоимость облуживания Вас не слишком беспокоит.

От чего зависит полка крутящего момента

Согласно расчетной формуле Мкр = F х L, где F – это сила, а L – длина плеча, момент вращения будет зависеть от КПД сгорания топливно-воздушной смеси (F) и величины хода поршней (L).

Поскольку автомобиль – это комплексный механизм, на крутящий момент двигателя влияет ряд характеристик других узлов и агрегатов. Ведущие колеса автомобиля будут получать максимальное тяговое усилие лишь в тот момент, когда взаимодействие механизмов является оптимальным. Пик крутящего момента достигается на таких оборотах двигателя, когда наполнение камеры сгорания рабочей смесью, сжигание продуктов горение и вывод отработавших газов осуществляется с минимальными механическими потерями. Для каждого двигателя этот параметр колеблется в зависимости от конструктивных особенностей и типа используемого топлива.

Что важнее, крутящий момент или лошадиные силы

Какого же объема двигатель выбрать?

Итак, уважаемые читатели, давайте подведем итоги. Ясно, что лучше брать машину с двигателем большого объема, но у объемистых движков есть и свои минусы. Давайте перечислим преимущества и недостатки двигателей большого объема.

Плюсы двигателей большого объема:

  • большой крутящий момент, мощное ускорение при разгоне
  • большая мощность, а как следствие большая максимальная скорость
  • долговечность, так как двигатель всегда недогружен
  • быстрый прогрев двигателя

Недостатки объемистых двигателей:

  • большой расход топлива
  • большой транспортный налог
  • высокая стоимость ОСАГО

Обычно для каждой модели можно выбрать двигатель из нескольких вариантов:

  • Наименьшей мощности – самый экономичный
  • Средний по всем характеристикам
  • Наиболее мощный и прожорливый

Рекомендую Вам, дорогие читатели, избегать самых слабых двигателей и отдавать предпочтение средним или более мощным моторам из предлагаемого диапазона. При покупке такой мотор обойдется дороже, но дополнительные лошадки Вам обязательно пригодятся, и Вы будете благодарны за этот совет.

Надеюсь, уважаемые читатели, теперь Вы знаете, как выбрать объем двигателя.

Мощность

Количество полезной работы, преобразованное возвратно-поступательными движениями КШМ, обозначается ньютон-метрами (крутящий момент). Тогда что такое мощность двигателя? Мощностью именуется количество произведенной работы за единицу времени. Иными словами, количество единиц крутящего момента, которое мотор способен выдать за определенный промежуток времени. Мощность двигателя измеряется в киловаттах (кВт).

Формула для расчета мощности в киловаттах:

P=Mkp*n/9549, где n – количество оборотов коленвала в минуту; Mkp – вращающий момент на коленчатом валу.

Нехитрое логическое умозаключение приводит нас к тому, что мощность мотора зависит от количества оборотов.

Подведем итоги: какой двигатель выбрать?

Как выбрать двигатель автомобиля

На этом все, уважаемые читатели. Теперь Вам осталось решить для себя, какой двигатель подойдет Вам лучше всего:

  • дизель или бензиновый?
  • «турбированный» или «атмосферник»?
  • какого объема, сколько цилиндров и как они расположены?
  • 2 или 4 клапана на цилиндр?
  • цепь ГРМ или ремень?

Этих параметров достаточно, чтобы подобрать оптимальное соотношение мощности, крутящего момента, расхода топлива и надежности, а также сопоставить все это со своим бюджетом на покупку машины. Но главное, на что следует опираться, выбирая мотор своего будущего автомобиля – это отзывы о нем со стороны более опытных автолюбителей. Выбирая марку и модель авто постарайтесь изучить как можно больше отзывов о разных вариантах двигателей и помните: все-таки главной характеристикой мотора является его надежность.

Уважаемые читатели! Желаю Вам выбрать оптимальное сочетание всех параметров и пусть сердце Вашего авто будет верно Вам в любой ситуации!

Соотношение крутящего момента к мощности

Для получения наглядного представления о взаимодействии двух величин рассмотрим основные характеристики мотора на графике. Он демонстрирует выдаваемую двигателем мощность и крутящий момент двигателя в зависимости от оборотов коленчатого вала.

График отчетливо демонстрирует тот факт, что тяговое усилие на колесах не прямо пропорционален количеству оборотов либо мощности. Двигатель достигает пика крутящего момента уже на 3 тыс. об/мин. Максимум мощности доступно на 5500 об/мин. В обоих случаях обороты продолжают расти, но отдача падает. Для обозначенного двигателя обороты от 2500 до 5 тыс. наиболее оптимальные.

В этом режиме работы близкая к максимальному значению «полка» момента позволит полноценно реализовать потенциал мотора на протяжении всего отрезка.

Приведенный график является примером гражданской настройки современных бензиновых моторов. Преимущества очевидны:

  • стабильный прирост мощности;
  • достаточно широкая «полка» с плавным приростом и затуханием.

Настройка подобного типа позволяет добиться «эластичности» двигателя. Такая работа обеспечивается не только программно (настройка ЭБУ), но и применением различных вспомогательных технологий (изменяемые фазы газораспределения).

Разница мощностных характеристик во многом зависит от конструкции системы впуска и выпуска. К примеру, двигатели оснащенные турбонаддувом в точке выхода на «буст» получают значительную прибавку в динамике. Крутящий момент и количество лошадиных сил таких моделей значительно превышают своих атмосферных собратьев.

Выбираем конфигурацию двигателя

Какой выбрать двигатель авто

К параметрам конфигурации двигателя можно отнести следующие характеристики:

  • Количество цилиндров
  • Расположение цилиндров (рядное, V-образное, оппозитное)
  • Расположение мотора (продольное, поперечное)

Сразу скажу, число цилиндров может быть любым, оно влияет только на объем, а варианты расположения цилиндров и положение мотора под капотом нужны исключительно для того, чтобы уместить силовую установку внутри моторного отсека автомобиля.

В ходе долгих экспериментов на протяжении всего 20-го века автомобильные конструкторы выявили самые оптимальные схемы и теперь при производстве моторов производители авто используют только эти – самые удачные конфигурации. Каждая компоновка имеет свои незначительные плюсы и минусы, о которых мы с Вами сейчас и поговорим.

  • Количество цилиндров

Это показатель напрямую связанный с мощностью двигателя, ведь каждый цилиндр – это дополнительный объем. Современные «атмосферные» двигатели мощностью 100 л.с. обычно бывают 4-х цилиндровыми, моторы мощностью 200 л.с. – это 4,5 или 6 цилиндров, а движки с мощностью 300 л.с. – обычно имеют 8 цилиндров. Увеличение числа цилиндров – это мера по наращиванию объема двигателя с целью повышения мощности. Чем больше цилиндров – тем мощнее движок.

Вариантов здесь может быть множество, но на деле применяются только три самые оптимальные схемы.

  • Рядная – когда цилиндры распложены в один ряд друг за другом
  • V-образная – когда два ряда цилиндров распложены под углом друг к другу. Угол развала цилиндров составляет обычно 45, 60 или 90°
  • Оппозитная – когда два ряда цилиндров располагаются один напротив другого, то есть под углом 180°

Самая простая схема расположения цилиндров – рядная, когда все цилиндры расположены в один ряд, прямо над коленвалом. Такие моторы просты и дешевы как в изготовлении, так и в обслуживании, поэтому именно «рядная четверка» является самой распространенной схемой.

Однако, при количестве цилиндров от 6 и более рядный двигатель становится слишком длинным и тогда конструкторам бывает нелегко втиснуть такой вытянутый мотор под капот даже крупного автомобиля. Для уменьшения двигателя в длину применяются схемы, когда цилиндры распложены в два ряда, под углом друг к другу.

V-образные моторы технологичнее рядных, они сложнее в производстве и в обслуживании, а следовательно и дороже, имейте это ввиду. Но еще сложнее и дороже – оппозиты, поэтому во всем мире их используют всего два автопроизводителя: японская компания Subaru и немецкая Porsche. Оппозиты можно назвать экзотикой, не в каждом сервисе возьмутся за ремонт этих моторов, а некоторые операции, простые для рядного двигателя являются в работе с оппозитом довольно трудоемкими.

V-образники просто идеальны с точки зрения компоновки: ширина лишь вдвое больше, чем у рядного, а длина почти вдвое меньше. Вот почему эту схему применяют для изготовления мощных двигателей почти все автомобильные компании. Но есть у V-образников и недостаток, полностью победить который вряд ли удастся – это повышенные вибрации.

Оппозиты отличаются очень малой габаритной высотой, что позволяет разместить движок буквально на дне моторного отсека. Такое расположение масс снижает центр тяжести автомобиля, что положительно сказывается на его управляемости. Также оппозитные двигатели очень хорошо сбалансированы, что проявляется в пониженном уровне вибраций.

Что такое лошадиные силы

Наблюдательный читатель, скорей всего, отметит подозрительным тот факт, что до сих пор не прозвучало, всеми так любимое «лошадиные силы». Суть в том, что «скакуны» – это лишь дань моде тех времен, когда механизмам приходилось доказывать свое преимущество над живой рабочей силой. Поэтому превосходство (способность выполнить определенное количество работы) удобно было выражать в пересчете на потенциал одной лошади. Фактически 1 л.с – это усилие, которого достаточно для поднятия груза массою 75 кг на 1 м за 1 с.

Для того чтобы получить «лошадиные силы» достаточно умножить значение мощности в киловаттах на коэффициент 1,36.

Покупатели не потеряют ровным счетом ничего, если производители откажутся использовать «л.с» в качестве показателя мощностных характеристики автомобилей. Обозначить крутящий момент и мощность в кВт вполне достаточно. Но традиция настолько глубоко запечатлелась в сознании, что тратить усилия на ее разрушения попросту нецелесообразно.

Расположение мотора

Здесь возможны всего два варианта: продольное и поперечное расположение двигателя, но эта характеристика для нас с Вами, уважаемые читатели, не имеет вообще никакого значения. Единственное, зачем конструкторы меняют положение двигателя – это чтобы уместить мотор под капотом.

Есть мнение, что продольное расположение двигателя позволяет добиться меньшего уровня вибраций, но на современных машинах эта разница очень уж незначительна.

Крутящий момент — что это такое?

Крутящий момент - что это такое?

Автолюбители постоянно спорят о том, чей двигатель мощнее, но не все знают, из чего складывается этот параметр. Всем знакомый термин «лошадиная сила» был предложен изобретателем Джеймсом Уаттом в восемнадцатом веке. Идея появилась у изобретателя, пока он наблюдал за лошадью, запряженной в машину, поднимавшую уголь из шахты.

Расчеты показали, что одна лошадь способна за минуту поднять 150 кг угля на высоту 30 метров.Н•м (Ньютон-метр) — единица измерения момента силы, входящая в международную систему единиц«СИ». Лошадиная сила стала «несистемной» величиной для измерения мощности. Одна лошадиная сила равна 735,5 Вт (Ватт — системная единица измерения, названная в честь того же английского ученого). Впоследствии лошадиные силы стали применять для обозначения мощности двигателя автомобиля.

Что интересует людей, изучающих технические характеристики того или иного автомобиля? В первую очередь мощность, затем расход топлива и максимальная скорость. О крутящем моменте вспоминают редко. А зря.

Что такое крутящий момент?

Крутящий момент двигателя – это тяговая характеристика двигателя, которая в отличие от мощности дает весьма отдаленное представление об истинных возможностях автомобиля. Для того чтобы наиболее полно ответить на вопрос: «Крутящий момент что это?», необходимо, прежде всего, уяснить, что момент двигателя и момент на колесах автомобиля – это две большие разницы. Крутящий момент двигателя, будучи величиной, равной силе на плечо (Н*м) – сила давления сгоревших в двигателе газов через поршень и шатун на плечо кривошипа коленвала, показывает лишь потенциал мотора, а сам автомобиль, в конечном итоге, движет крутящий момент на колесах.

Крутящий момент и мощность (график)

Для оценки реальных тягово-динамических возможностей автомобиля на основе крутящего момента двигателя, необходимо провести довольно утомительный расчет крутящего момента на колесах автомобиля. Для данного расчета также понадобятся, указанные в технических характеристиках, величины оборотов двигателя, передаточных чисел КПП и главной передачи, диаметра колес и т.д. Тогда как указанная величина мощности двигателя, не требуя дополнительных данных и расчетов, наглядно демонстрирует тягово-динамические возможности автомобиля, то есть крутящий момент на колесах.

Пример №1. Суперкар мощностью 500 сил с крутящим моментом двигателя 500 Н*м и магистральная фура-тягач с отдачей 500 сил и 2500 Н*м, на колесах, тем не менее, имеют абсолютно равный крутящий момент при движении с одинаковой скоростью на оборотах максимальной мощности: М (момент на колесах, приводящий машины в движение) = N (мощность двигателя) / n (обороты колеса, при условии, что у суперкара и фуры они одинакового диаметра).

Вывод: цифра мощности отражает тягу и динамику автомобиля, а цифра крутящего момента двигателя, не учавствующая в вычислениях, может быть любой и не имеет значения.

Пример №2. Зайдем с другой стороны. Тот же суперкар и фура с вышеуказанными характеристиками (аналоги Porsche 911 GT3 RS 4.0, Scania R500 и многие другие суперкары и грузовики), как правило, имеют максимальные обороты двигателя около 9000 и 1800 соответственно. Для того чтобы компенсировать пятикратную разницу в оборотах (иметь ту же скорость движения), на фуре придется применять в пять раз более «длинную» трансмиссию, которая, соответственно, будет передавать в 5 раз меньше момента на колеса: 2500 Н*м делим на 5 и получаем те же 500 Н*м (приведенный момент), как в суперкаре.

Вывод: мы получили то же равенство тягово-динамического потенциала машин равной мощности, что и в примере №1.

Роль мощности в крутящем моменте

Мощности и крутящему моменту уделяют много внимания, ведь именно они наглядно показывают важнейшие характеристики грузового и легкового транспорта. Более того, эти цифры важны для определения поведения автомобиля в реальных условиях езды.

Крутящий момент

Крутящий момент — показатель работы двигателя, а мощность — основной показатель выполнения этой работы. Например, редуктор может напрямую влиять на функционирование мотора. Так, пикап для большего крутящего момента способен работать на низкой передаче, к примеру, при выполнении каких-либо задач: транспортировка очень больших и тяжелых грузов. Но если Dodge RAM 1500 или Saturn SL1 поедут на одной передаче, то грузоподъемность первого будет значительно выше по причине большего числа лошадиных сил. Получается, что чем больше производится л.с., тем больше потенциал крутящего момента.

Отметим, что это именно потенциал, который применяется в реальных условиях через трансмиссию и полуоси автомобиля. Соединение этих элементов вместе определяет, как мощность может переходить в крутящий момент.

Чтобы понять всё вышесказанное, рассмотрим отличия трактора от гоночного автомобиля.У гоночного автомобиля л.с. много, однако крутящий момент здесь нужен для увеличения скорости через редуктор. Чтобы такая машина двигалась вперед, нужно совсем немного работы, так что основная часть мощности направлена на развитие скорости.

Что касается трактора, то у него может быть мотор с таким же объемом, который вырабатывает столько же л.с. Мощность здесь необходима для работы через редуктор. Как известно, трактор не развивает высоких скоростей, но он может легко буксировать и толкать немалые грузы. Крутящий момент и мощность двигателя тесно связаны, но они выполняют абсолютно разные функции в работе легкового и грузового транспорта.

Как повысить крутящий момент?

Дорогие и сложные способы увеличения мощности и крутящего момента

Дорогие и сложные способы увеличения мощности и крутящего момента

Дорогостоящие и сложные способы подразумевают внутреннее вмешательство в устройство двигателя автомобиля (технический тюнинг) и требуют значительных временных затрат на исполнение и большого опыта специалиста, осуществляющего тюнинг, а так же очень значительных финансовых вложений со стороны заказчика. При этом разница в работе двигателя автомобиля после осуществления дорогостоящего технического тюнинга будет очень ощутимой, но и заметно скажется на его моторесурсе. В дальнейшем ремонт форсированного двигателя будет сильно бить по карману, если Вам вообще удастся найти исполнителей. К дорогостоящим способам увеличения мощности и крутящего момента двигателя относятся:

Установка наддува на атмосферный двигатель

Это самый дорогостоящий и сложный способ технического тюнинга автомобиля, включающий в себя ряд сложных мероприятий (подбор нагнеталеля, форсирование двигателя, доработка коллекторов, тестирование и т.д. и т.п.). При этом установка наддува может в огромной степени увеличить как мощность, так и крутящий момент за счет значительного увеличения поступаемого в камеру сгорания воздуха. Наддув бывает двух типов: наиболее распространенный турбонаддув (анг. «turbocharger») и механический наддув (компрессор, анг. «supercharger»).

Замена двигателя

Определенно чтобы увеличить мощность и крутящий момент таким способом требуется большой опыт исполнителя и значительные финансовые затраты как на новый мотор, так и на его установку, которая подразумевает под собой ряд мероприятий: определение подходящего двигателя для замены, доработка подкапотного пространства, подключение электрики, замена ЭБУ и прочее.

Форсирование

Подразумевает механическое вмешательство в устройство двигателя: замена определенных его элементов (например, распредвала, дроссельной заслонки или турбины) на спортивные, а так же расточка блока цилиндров, что приведет к увеличению объема мотора и соответственно к увеличению мощности и крутящего момента. Кроме того, двигатель станет намного требовательнее к обслуживанию.

Бюджетные и доступные способы увеличения мощности и крутящего момента

Бюджетные и доступные способы увеличения мощности и крутящего момента

Так же существуют менее затратные и доступные способы, не подразумевающие технического вмешательства в устройство двигателя. Основным принципом подобных методов является устранение ограничителей в работе двигателя, предусмотренных изготовителем в целях соответствия автомобиля экологическим стандартам, а так же в целях снижения числа гарантийных обращений в сервисные центры. К доступным способам увеличения мощности относятся:

Чип-тюнинг

Программная оптимизация работы двигателя, подразумевает собой изменение установленных заводом параметров работы ЭБУ различными методами: с помощью электронных модулей или при помощи ручной корректировки («прошивки») программы блока управления. Электронные модули имеют большой ряд преимуществ перед услугой «прошивки» ЭБУ, а негативные отзывы в их сторону, как правило, не подкреплены никакими фактами. При этом новейшие электронные модули ProRacing OBD способны автоматически, автономно и безопасно увеличивать скоростные характеристики автомобилей. Чип-тюнинг — самый действенный из бюджетных способов увеличения мощности и крутящего момента и не требующий никакого технического вмешательства. Кроме того, грамотный чип-тюнинг способствует снижению расхода топлива.

Доработка или замена системы впуска воздуха

Доработка или замена системы выпуска выхлопных газов

Это достигается установкой фильтра нулевого сопротивления либо полной заменой штатной системы впуска. В первом случае прирост мощности будет в пределах 2-5% за счет снижения сопротивления фильтрующего элемента входящему потоку воздуха, во втором же случае увеличение может быть весьма значительным не только за счет снижения сопротивления фильтра, но и за счет увеличения поступления холодного воздуха. Данный способ заслуживает подробного изучения и требует правильного подхода к осуществлению, иначе можно серьезно навредить двигателю либо просто не ощутить результат.

Доработка или замена системы выпуска выхлопных газов

В угоду экологии, а так же для значительного снижения исходящего шума стандартная система выхлопа в определенной мере ограничивает возможности двигателя. Определенные меры, например, замена катализатора на пламегаситель и удаление антисажевого фильтра, облегчат «выдох» двигателя и обеспечат определенное количество дополнительных лошадиных сил и ньютон-метров. Более дорогим, но и более действенным способом является полная замена штатной выхлопной системы на спортивную. Это даст не только заметную прибавку мощности и крутящему моменту, но и уровняет срок жизни выхлопной системы со сроком жизни автомобиля в целом, т.к. спортивные системы выхлопа изготавливаются из качественной нержавеющей стали.

Использование качественных расходных материалов

Иридиевые свечи зажигания

Данный способ нельзя назвать тюнингом, но это не значит, что им нужно пренебрегать. Использование качественных и дорогих расходных материалов, таких как моторное масло, фильтры, свечи зажигания, а так же топливо, самым непосредственным образом влияют как на мощность, так и на крутящий момент. Отдельным пунктом можно выделить использование дорогих иридиевых или платиновых свечей зажигания, которые очень значительно влияют на работу бензиновых двигателей и способны не только увеличить мощность и крутящий момент, но и снизить расход топлива.

Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!

Источник https://autoclub174.ru/rekomendacii/moshchnost-avtomobilya.html

Источник https://autoxs.ru/stati/pro-avto/928-krutjaschij-moment-chto-jeto-takoe.html

Источник

Источник




Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *