Двигатель крутящий


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. 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

avtonov.com

Что такое крутящий момент двигателя — полезная информация

Наверное, вы уже не раз слышали о таком понятии, как «крутящий момент двигателя». Однако далеко не все понимают, что оно означает на самом деле. Поэтому в сегодняшней статье мы более подробно рассмотрим данный вопрос. 

Даже если вы не знаете, что такое крутящий момент двигателя, это не страшно, так как от таких знаний жизнь не зависит. Но наш сайт создан для того, чтобы объяснять автолюбителям, которые его посещают, различные тонкости, связанные с устройством машин. Хотя на страницах всемирной паутины есть много информации на эту тему, мы все же остановимся на данном вопросе и поговорим о крутящем моменте.

Многие люди считают, что крутящий момент двигателя каким-то образом связан с таким видом автогонок, как дрифт. Однако в реальности это не так. Показатель крутящего момента напрямую зависит от силового агрегата. В паспорте к каждому автомобилю присутствует информация о максимальной мощности в л.с., которую может развить двигатель.

Скорее всего, вы замечали, что если в документах обозначена скорость, к примеру, 120 км/ч, то машина хорошо разгоняется до 90 км/ч, а после этого скорость увеличивается достаточно медленно. Практически каждый водитель видел, что получение максимальной мощности от двигателя возможно только в определенном диапазоне оборотов. В связи с этим, от количества продуцируемых оборотов зависит запас мощности двигателя. Это значит, что, если предел машины равен 5-6 тыс. об/мин, педаль акселератора будет уже сложнее вдавить в пол. Хотя в условиях езды по городу достичь таких оборотов очень непросто. В результате получается, что чем большую скорость нужно развить, тем больше времени надо мотору для сбора необходимой мощности.

Именно в данной ситуации очень важен крутящий момент двигателя. Чем более высоким он будет, тем с большей скоростью будут увеличиваться обороты двигателя. А это значит, что вы сможете гораздо быстрее ощутить результат от надавливания педали газа.

Вы никогда не думали о том, по какой причине автомобили с мотором, обладающим неплохим крутящим моментом, разгоняются довольно вяло? Это происходит потому, что у каждого двигателя есть еще один показатель, который называется максимальный крутящий момент. Иными словами – мотор должен разогнаться до определенного числа оборотов, после чего он получит «второе дыхание» и активирует пиковый крутящий момент. После этого водитель может еще немного нажать педаль акселератора, в результате чего автомобиль начнет ускоряться еще сильнее. По этой причине, крутящий момент двигателя очень важен для тех людей, которым нравится динамичная езда.

Надеемся, вы поняли, что такое крутящий момент. Теперь можно рассмотреть ответ на вопрос о том, от чего зависит данная характеристика двигателя. Крутящий момент зависит от объема мотора, который определяется в литрах. Например, каждый автолюбитель понимает, что на машинах с двигателем рабочим объемом до 1,5 литра, быстро разогнаться очень непросто, а иногда попросту нереально.

Помимо крутящего момента двигателя и его мощности (в «лошадках») используется такая характеристика, как эластичность. К примеру, если взять машины с моторами идентичной мощности и рабочего объема, и провести заезд, первым сможет финишировать тот автомобиль, который обладает более эластичным силовым агрегатом.

Что такое эластичность двигателя? Речь идет о соотношении предельной мощности двигателя, числа его оборотов, а также оборотов при достижении пикового крутящего момента. Чем более низким будет максимальный крутящий момент двигателя по отношению к количеству его оборотов, тем большей будет его эластичность. Данный показатель позволяет без особых трудностей использовать лишь педаль акселератора, увеличивая либо уменьшая скорость, без необходимости переключать передачи. Кроме этого, особенность эластичного двигателя состоит в том, что он позволяет двигаться на минимальной скорости, хотя передача может быть высокой. При использовании двигателя с хорошим максимальным крутящим моментом и высокой эластичностью, вы сможете наслаждаться динамичной ездой на своем автомобиле.

На этом статья о том, что такое крутящий момент, закончена. Рекомендуем ознакомиться с другими публикациями раздела «Устройство автомобиля». Оставайтесь с нами!

avtopub.com

что это такое и зачем нужно

1434 Просмотров

С определением мощности знакомы многие автолюбители, так как эта характеристика для них очень важна на этапе выбора машины и ее последующей эксплуатации. Чаще всего, сотни лошадиных сил вполне достаточно для небольшого хэтчбека, но вот для увесистого седана такой мощности будет недостаточно. 400 лошадиных сил – показатель, которого реально добиться на практике, но для любого транспорта его будет слишком много. Если же говорить о крутящем моменте, который измеряется в ньютон-метрах, то здесь уже далеко не каждый автолюбитель может понять, о чем именно идет речь. Сегодня мы поговорим о том, что такое крутящий момент (КМ) для двигателя внутреннего сгорания.

Общее положение

Теперь стоит снова немного поговорить о мощности, то есть взять во внимание то, что данный параметр указывает непосредственно на силу двигателя, при этом запас мощности всегда напрямую связан с количеством оборотов, до которых можно раскрутить мотор. Как правило, все современные машины выдают пиковую мощность в пределах 5-6.5 тысяч оборотов в минуту.

На практике никто не раскручивает моторы до таких показателей, так как в городских условиях такое не представляется возможным. В среднем по городу тахометр будет показывать две-три тысячи оборотов. Из этого следует, что если изначально у мотора заявлена мощность в сотню лошадиных сил, то перемещаясь на пониженных оборотах, например, в городе, выдаваемая мощность не превысит и пятидесяти сил.

Может возникнуть необходимость динамичного разгона, и в таком случае хотелось бы получить всю мощность от двигателя внутреннего сгорания. Проблема кроется в том, что добиться этого моментально невозможно. Нужно ждать повышения оборотов, а по мере этого будет увеличиваться и мощность. Когда двигатель будет раскручен до своих максимальных оборотов и стрелка тахометра приблизится к красной зоне, он сможет выдать полную, то есть пиковую, мощность, заявленную производителем.

Именно на данном этапе очень важен крутящий момент двигателя, так как именно он распределяет мощность в зависимости от того, как крутится в данный момент ДВС. Чем больше будет КМ, тем в итоге быстрее мотор будет раскручиваться до нужных оборотов. Как следствие, максимальная мощность будет выдаваться намного быстрее.

Из этого можно сделать вывод, что крутящий момент может говорить о том, насколько быстро будет разгоняться авто при открытии дросселя.

Об оборотах мотора и пике КМ

Было бы намного проще, если бы кто-то придумал датчик крутящего момента. Мы имели бы возможность в реальном времени видеть и прогнозировать, как будет проходить ускорение машины. На практике их еще не существует. Например, если производитель указал, что максимальный крутящий момент будет достигнут непосредственно на 5-ти тысячах оборотов, то до этого значения его нужно будет раскрутить, а делать такое придется всего с нескольких тысяч. Именно тут и приходится сталкиваться с существенными временными потерями, которые порой так нужны во время обгона.

Если же крутящий момент двигателя достигает своего максимального значения уже при этих же двух тысячах оборотах, то никаких проблем не может возникнуть, поскольку разгон автомобиля будет уверенным при нажатии на педаль газа, что дает возможность комфортно чувствовать себя при маневрировании. Теперь становится понятным, почему многие опытные автомобилисты предпочитают ездить на авто, у которых КМ начинает активно развиваться с низких оборотов.

Если при 1600 оборотах мотор развивает двести ньютон-метров, то это отличный показатель. Эти силовые агрегаты в народе принято называть тяговитыми, так как они очень хорошо едут с низов. Жаль, но датчики крутящего момента пока не созданы, поэтому автомобилист может только догадываться, какой он у автомобиля в тот или иной момент времени.

Стоит заметить, что КМ зависит непосредственно от объема двигателя. Малолитражки славятся тем, что тяга на низких оборотах у них минимальна. Если для примера рассмотреть обычный ВАЗ 2108 с мотором в полтора литра, то здесь невозможно добиться хорошего крутящего момента. Водители, передвигающиеся на таких авто, отмечают, что приходится без конца переключаться на пониженные передачи, дабы искусственно крутить мотор, иначе тяги может не хватать при обгонах или подъеме на крутые уклоны.

Если будет повышен объем камер сгорания, в таком случае увеличится и крутящий момент.

Проявления на практике

Нужно взять во внимание, что всегда кривые графика мощности, а также крутящего момента двигателя внутреннего сгорания именно вместе, а не раздельно будут отражать истинные способности. На практике, чем раньше силовой агрегат достигает пика тяги и позже пика мощности, тем большим будет его потенциал. Например, у автомобиля стоит двигатель внутреннего сгорания, который имеет малую мощность, а максимальный КМ достигается на повышенных оборотах, то в таком случае при езде на подъем при одинаковой подаче топлива тяга начнет падать, то есть значительно снизятся рабочие обороты ДВС и скорость.

При грамотной конфигурации всего оборудования КМ распределится равномерно, тем самым не придется включать пониженную передачу и искусственно держать мотор на повышенных оборотах.

И здесь бы датчик крутящего момента оказался бы тоже кстати, но его не существует. Когда транспортное средство начинает передвигаться с горки, то здесь показатели тяги не играют какую-то важную роль, так как главное, чтобы двигатель внутреннего сгорания успевал ее своевременно вырабатывать. Тут уже на первый план выходит непосредственно мощность. Осуществлять контроль за этим показателем следует не только посредством регулировки передаточных чисел коробки передач автомобиля, но и посредством повышения оборотов.

О спортивных моторах и их крутящем моменте

Если подробно говорить о таких двигателях сгорания, то все они имеют относительно небольшой объем, поэтому развивать высочайшие показатели крутящего момента они не могут.

Есть и преимущество – они без труда могут крутиться вплоть до пятнадцати и более тысяч оборотов, а это дает возможность достигать невероятной мощности.

На самом деле возможность работать на таких оборотах – это способ существенно повысить мощность любого двигателя внутреннего сгорания и достичь того, чтобы КМ был приемлемым во всем рабочем диапазоне работы мотора. Что касательно гражданских технологий, то им крайне редко удается добиться таких параметров.

Стоит отметить, что электромоторы в этом плане близки к совершенству, потому что они могут выдавать свою номинальную мощность прямо со старта, а после этого крутящий момент двигателя постепенно снижается по мере роста оборотов. Примечательно, что многие гоночные болиды оснащаются моторами, рабочий объем которых составляет всего 1.6 литра, а КМ крайне мал. Разработчики используют турбированный наддув и такое положение дел дает возможность крутить двигатель внутреннего сгорания вплоть до 15 тысяч оборотов.

В итоге пиковая мощность здесь составляет около шестисот сил, а применяемый дополнительно электромотор сверху накидывает еще около полутора сотен. Из этого можно сделать вывод, что гибридные технологии здесь весьма уместны, и не всегда они применяются с целью достижения максимальных показателей экономии. Датчик крутящего момента, если бы существовал, вряд ли удивил бы своими показателями.

Совет

Когда постоянно нужно динамично разгоняться, предпочтительнее всего выбирать машины, у которых крутящий момент достигает пика с низких оборотов.

Это очень удобно при езде в смешанном режиме, но вот на трассе будет уже некомфортно. Изучив эти две характеристики и их зависимость от количества оборотов, можно будет иметь представление о том, подойдет ли вам машина или стоит поискать другую. К сожалению, датчик крутящего момента еще не создан, поэтому прийти и узнать этот показатель не получится.

Подводим итоги

Итак, уже мы разобрались в том, что во всех заявленных характеристиках автомобиля нужно смотреть не на мощность и КМ по отдельности, а на их смещение по мере роста оборотов. Далеко не все моторы способны выдавать пик мощности на определенных оборотах, так как некоторые известны тем, что пиковые значения достигаются в диапазоне, например, от полутора до четырех тысяч. Это удобно тем, что если имеется запас крутящего момента, то и модности будет достаточно.

Многие автомобилисты ценят в двигателях внутреннего сгорания их рабочую эластичность, то есть способность мотора набирать с низов обороты под существенной нагрузкой. Бывает так, что в городских условиях эксплуатации автомобиль кажется вполне себе динамичным, но стоит только выехать на трассу и пойти на обгон, как сразу станет понятно, что ему не хватает крутящего момента на высоких оборотах. Из этого следует, что показатели мощности и крутящего момента тесно связаны между собой. На этапе покупки нового или поддержанного автомобиля нужно изучать его характеристики, так как это позволит заранее иметь представление о том, как поведет себя машина в тех или иных условиях.

portalmashin.ru

Крутящий момент двигателя это…

  Каждый, кто хоть раз созерцал информацию о технических характеристиках автомобиля, украдкой, но все же обращали внимание на строку – «Крутящий момент двигателя…». Многие задерживались на ней, пытаясь соизмерить насколько он велик или мал, и как это будет влиять на динамику, словно они сами уже давили на педаль акселератора в представляемом ими авто. Другие просто «проходили» мимо, словно строки этой и не было.   Что же такое крутящий момент двигателя? На что он влияет? Вопросы более риторические, и не требующие ангажирования для большинства, но мы не стремимся пойти на поводу у многих, так как истина не всегда является приоритетной прерогативой для большинства. А раз это так, то все же попробуем разобрать этот частный вопрос – что же такое крутящий момент двигателя?

Определение крутящего момента (момент силы) пока без привязки к двигателю машины

  Прежде, чем перейти к комплексному понятию как кутящий момент двигателя попробуем разобраться с частным, а именно с тем, что такое крутящий момент или его синонимы: вращательный момент, вертящий момент, вращающий момент, момент силы. Здесь в принципе мы не будем забивать голову формулами и умными изречениями из википедий, попробуем справиться сами, объяснив все так, как понимаем и своими словами. Явление крутящего момента встречается нам ежедневно и повсеместно, просто мы не часто задумываемся об этом и в большинстве случаев знаем о нем уже не понаслышке, разве что формулируем это не в виде нудных изречений, а интуитивно, словно были уже рождены с этими знаниями. Так предположим наши обычные двери, коих мы открываем за день порой не один десяток. Вспомните, где находится ручка у дверей. Да, конечно, на противоположной стороне от петель. И ни у кого из нас не возникает мысли открыть дверь поближе к ним. Мы даже иногда пробовали или пробуем это сделать, но в итоге, все ощущают на себе, насколько все же тяжело манипулировать дверным полотном вблизи петель на которых они весят. Теперь давайте разберемся в сути процесса.  Здесь можно провести аналогию с редуктором, когда крутишь много, но легко или пару оборотов, но ой как тяжело. Так и с крутящим моментом. Он велик, когда перемещения незначительны, при этом крутящий момент гораздо меньше, если добавить плечо и поворачивать через него, по большему радиусу, то есть с большим перемещением.  Отношения плеча и силы здесь прямо пропорциональны, чем больше плечо, тем легче поворачивать, чем больше сила, тем меньшее надо плечо для поворота.  Итак, вроде все понятно, если нет, то попробуйте прочитать сначала этот абзац и все же вдуматься в суть каждого предложения.  Теперь, хоть мы вам и обещали не приводить формул, но удержаться не возможно, мы все же напишем одну, основную …

M=F*L;

…где М – наш крутящий момент; F – сила прикладываемая к концу плеча,  L – та самая длина плеча, к которому прикладывается сила.

В принципе, из формулы еще раз видно, что для сохранения значения крутящего момента, в случае изменения одной из величин (сила или плечо), вторая должна возрасти или уменьшится аналогично.

Крутящий момент двигателя создается на коленчатов валу

 Итак, с дверьми мы разобрались, но как же наш двигатель. Здесь все аналогично. У двигателя (ДВС) есть коленчатый вал, что не является новостью. Именно на нем и расположен маховик, через который посредством сцепления крутящий момент передается на КПП.  Так вот, тот самый крутящий момент на коленчатом валу двигателя является очень важным техническим показателем для любой из машин. Если он слишком мал, то двигателю придется «крутить много» (об/мин), чтобы через редуктор - КПП, обеспечить крутящий момент, который в состоянии будет сдвинуть нашу машину.  Опять же при большом крутящем моменте, двигатель будет «крутить мало» (об/мин), чтобы также сдвинуть машину и обеспечить ту же скорость. Развивая нашу мысль можно представить следующее. Если скажем к коленчатому валу двигателя приварить длинный стержень, для того чтобы удержать вал от вращения при работающем ДВС, то есть почувствовать силу крутящего момента. То в этом случае, в зависимости от крутящего момента силового агрегата, стержень на валу у двигателя с маленьким крутящим моментом будет короче, а с большим длинее. Вот в принципе и вся суть вопроса о крутящем моменте двигателя.

Крутящий момент двигателя для бензиновых и дизельных двигателей

Здесь хотелось бы сказать об одном удивительном обстоятельстве.  Кроме крутящего момента двигателя важно также и то, насколько он равномерно выдержан относительно частоты вращения коленчатого вала. Так у бензиновых двигателей пик крутящего момента двигателя появляется ближе к 5000-6500 обо/ мин, а вот у дизельных агрегатов он в максимуме уже на 2500-3000 об/мин. Такая особенность позволяет почувствовать намного лучшую приемистость машин с дизельным двигателем. Это очень важно при разгоне с места, а особенно при обгоне на трассе. Как вы поняли, значение крутящего момента будет различно от частоты вращения коленчатого вала. Так какую же характеристику крутящего момента мы видим в руководствах по эксплуатации, в технических характеристиках на сайтах с машинами? Ведь по сути, она изменяется во всем диапазоне частоты вращения коленчатого вала от 0 до максимального значения.

Какой крутящий момент нам предоставляют автопроизводители в характеристиках на машину?

 Здесь все банально как и всегда. Хочешь чем-то блеснуть перед другими, обязательно скажи о лучшем твоем результате. То же самое получается и с предоставленными характеристиками от автопроизводителей. Крутящий момент в технических характеристиках всегда пишется максимальный, пиковый. Больше этого крутящего момента машина просто не сможет выдать. А так как мы в предыдущем абзаце определились с тем, что крутящий момент и частота вращения коленчатого вала величины неразрывные, то максимальный крутящий момент всегда пишут вместе с той частотой, на которой он возникает.

В каком диапазоне частоты коленчатого вала должен быть максимальный крутящий момент двигателя?

 Наиболее правильный будет утверждение о том, что максимальный крутящий момент должен быть в «потребительском» диапазоне частота вращения двигателя. То есть в том, в каком диапазоне вращения коленчатого вала эксплуатируется машина. Наиболее востребованная частота для нас с вами, это порядка 1000-4000 оборотов. Именно с этой частоты мы стартуем, то есть включаем первую передачу, затем переключаемся на последующие и в итоге едем на последней. Очень редко обыватель использует частоту более 4000 об/мин, разве только в экстремальных случаях или если он «автогонщик».  Из этого делаем вывод о том, что оптимальным будет тот вариант, когда максимальный крутящий момент двигателя находится в том же диапазоне 1000-4000 об/мин. Именно такой вариант и относится к дизельным двигателям, о чем мы уже упоминали выше.

 Итак, теперь вы не только будете знать, что собой представляет крутящий момент  двигателя, но и сможете кому-то поведать, насколько это важная характеристика.  Важность ее, прежде всего, в том, что двигатель работающий «без напряга», то есть с высоким крутящим моментом, может больше служить, от одного капитального ремонта до другого. Ведь он работает, что говорится «не на износ». Также в некоторых случая двигатель с большим объемом и большим крутящим моментом может оказаться более экономичным по топливу, так как меньшее количество оборотов и высокий крутящий момент на коленчатом валу будут более выигрышным вариантом, чем высокие обороты двигателя с меньшим объемом при меньшем крутящем моменте.  Часто такую аналогию мы можем наблюдать если сравнивать дизельный и бензиновый двигатель, особенно на низких оборотах. Подробнее о таких особенностях вы можете узнать из статьи «Какой двигатель лучше, бензиновый или дизельный».

www.autosecret.net

Что такое крутящий момент двигателя, обороты и мощность

Многие начинающие водители слышали о крутящем моменте, но точно не знают, что он обозначает. Обратимся к школьному курсу физики и постараемся разобраться, что к чему.

 

Немного теории о крутящем моменте двигателя

Итак, важнейшими показателями эффективности авто при движении являются:

1. крутящий момент;2. ресурс мотора;3. обороты движка.

Понятие мощности и оборотов двигателя известно всем. А что такое крутящий момент двигателя? Применив понятия из теории физики, мы можем сказать, что это сила (ньютоны), приложенная к рычагу (метры). То есть, произведение ньютона на метр равно крутящему моменту. Импульс движения машина получает от сгорания топлива. «Миссию» рычага выполняет коленчатый вал, а точнее, его кривошип. Схема передачи импульса колесам выглядит так:

• сила, полученная от сгорания бензина/дизеля, передается поршню;• далее импульс получает кривошип, который передает ее коленчатому валу;• коленвал посредством трансмиссии и приводных узлов двигает колеса авто.

Увеличение/уменьшение крутящего момента (КМ) зависит от нажима педали: нажимаешь до упора — сила КМ увеличивается, ослабляешь нажим — уменьшается. Другими словами можно сказать, что машина движется по трассе именно с помощью КМ.

Ресурс мотора

«Лошадиные силы продают автомобиль, а крутящий момент выигрывает гонки»  Генри Форд

Взаимосвязаны ли друг с другом крутящий момент и мощность двигателя? Из курса физики известно, что мощность — это действие, совершенное за установленную единицу времени. Действие (работу) в данном случае совершает силовой агрегат. Тогда мощность показывает, сколько раз мотор произвел КМ за указанное время. Другими словами, создание КМ зависит от двигателя и его силы. Однако мощность определяет силовой ресурс автомобиля, но не его динамику. Динамика машины зависит от КМ.

Обороты мотора

 

А какую взаимосвязь имеют крутящий момент и обороты двигателя? Согласуясь с физическими понятиями, мы можем вывести такое значение: мощность равняется крутящему моменту, помноженному на обороты силового агрегата. Формула выглядит так: P = Мкр х N/9549; где P — это сила, а N — обороты. Таким образом, зависимость КМ и мощности от оборотов движка налицо.

Взаимодействие элементов

Нам понятно, что мощность помогает преодолевать сопротивление некоторых элементов при движении машины по трассе. Сопротивление может оказывать:

• трение частей мотора;• трение в приводных системах;• сила качения колес;• иное.

Чем мощнее мотор, тем выше сила преодоления сопротивления при движении. А на что влияет крутящий момент двигателя? Он необходим для динамики разгона авто с нуля и при обгоне. От КМ напрямую зависит скорость разгона авто и достижение максимальной величины скоростного режима.

Как это выглядит на практике

Подведем итог всему. Что важнее для авто — КМ или ресурс движка? От мощности мотора зависит показатель максимальной скорости. КМ необходим для набора этой скорости, то есть, силы ускорения. Снова обратимся к физике, теория которой утверждает, что выигрыш в силе снижает мощность.

Для конкретного примера сравним дизельный и бензиновый двигатель. КМ у дизеля в разы превышает показатели бензинового агрегата, то есть, дизель может тронуться практически с холостого хода. Но какую скорость развивает дизельный двигатель на трассе, и сравнима ли она со скоростью авто на бензине? Вывод очевиден: силовой ресурс мотора выигрывает у КМ.

Но на этом история развития двигателей в сторону увеличения КМ не закончилась. Инженеры придумали турбо-дизель! Этот движок полностью удовлетворяет азарт некоторых автолюбителей: теперь интенсивный разгон возможен без ущерба развития максимальной скорости. Турбо-дизели сравнялись с бензиновыми моторами по показателям мощности, но обогнали их в крутящем моменте.

Похожие записи

Поделитесь с друзьями

avto-ka.ru

Крутящий Момент И Мощность Двигателя. Темы автолюбителя. 1km-auto

крутящий момент и мощность двигателя

Библиотека

1.3. Понятие о мощности, крутящем моменте и экономичности двигателя
Мощность двигателя

Если сила, действуя на какое-либо тело, перемещает его, то говорят, что сила совершает работу. Работа есть величина, измеряемая произведением силы (в кг) на путь (в м) перемещения тела по направлению силы. Единицей работы является килограммометр (кгм).

Газы, приводя в движение поршень, также совершают работу. При это переменное давление газов на поршень во время рабочего хода может произвести такую же работу, как некоторое постоянное давление, действующее на протяжении всего рабочего хода. Очевидно, что это условное постоянное давление будет значительно меньше максимального давления при вспышке (30-40 кг/см 2 для карбюраторного двигателя), но больше минимального к концу рабочего хода (3-5 кг/см 2 ).

Однако часть работы, производимой газами в течение рабочего хода, затрачивается на совершение вспомогательных тактов, главным образом такта сжатия. Поэтому полезная работа за весь цикл будет меньше работы за один рабочий ход на величину этих затрат.

Условное постоянное давление, которое может на протяжении рабочего хода произвести работу, равную полезной работе за весь рабочий цикл, называется средним индикаторным давлением. У автомобильных двигателей среднее индикаторное давление колеблется в пределах 8-12 кг/см 2 (при наибольшем поступлении горючей смеси в цилиндры).

Следовательно, для определения работы, производимой данным двигателем за один рабочий цикл, нужно, зная среднее индикаторное давление газов, подсчитать силу давления газов на поршень (в кг) и умножить ее на длину хода поршня (в м). Работа, производимая двигателем в единицу времени - 1 секунду, называется мощностью двигателя.

Единицей мощности служит килограммометр в секунду (кгм/сек) или условная единица - лошадиная сила, равная 75 кгм/сек.

Для того чтобы уяснить, от чего зависит мощность двигателя, произведем примерный подсчет мощности одноцилиндрового четырехтактного двигателя, имеющего следующие данные: диаметр поршня 80 мм, ход поршня 100 мм, число оборотов вала двигателя 3600 в минуту, среднее индикаторное давление газов 8 кг/см 2. Силу давления газов, воспринимаемую поршнем, можно определить, вычислив площадь днища поршня в квадратных сантиметрах и умножив эту величину на среднее индикаторное давление газов (8 кг/см 2 ).

Днище поршня представляет собой круг, площадь которого равна постоянному числу 3,14 (П), умноженному на радиус в квадрате (R 2 ). Радиус равен половине диаметра, т. е. в рассматриваемом случае 40 мм (80. 2), или 4 см.

Следовательно, площадь днища поршня в этом случае будет равна

3,14 X 4 2 = 50,24 см 2. или, округленно, 50 см 2.

Отсюда полное давление газов, действующее на поршень, составит

8 кг/см 2 X 50 см 2 = 400 кг.

Следовательно, работа, произведенная поршнем за каждый рабочий цикл при ходе поршня 100 мм, или 0,1 м, будет равна

400 кг X 0,1 м = 40 кгм.

Так как рабочий цикл четырехтактного двигателя совершается за два оборота коленчатого вала, число рабочих циклов при 3600 об/мин составит

3600. 2 = 1800 в минуту, а в секунду

1800. 60 = 30 рабочих циклов.

Отсюда мощность двигателя будет равна

40 кгм X 30 = 1200 кгм/сек,

или

1200. 75 = 16 л.с.

Мощность, развиваемая газами внутри цилиндров двигателя, называется индикаторной мощностью и определяется по индикаторной диаграмме, снимаемой с двигателя автоматическим прибором - индикатором.

Площадь индикаторной диаграммы пропорциональна работе газов за рабочий цикл.

Часть индикаторной мощности тратится на преодоление трения в двигателе (между подшипниками и шейками коленчатого вала, поршнями и стенками цилиндров и т. д.) и привод вспомогательных механизмов (подъем клапанов, привод насосов систем охлаждения и смазки, приборов электрооборудования и т. д.).

Поэтому эффективная мощность, т. е. мощность, развиваемая на коленчатом валу двигателя, в зависимости от режима работы двигателя будет меньше индикаторной мощности на 10-20%. При этом условии эффективная мощность указанного в примере, двигателя составит около 13-14 л. с.

Очевидно, мощность многоцилиндрового двигателя равна мощности одноцилиндрового двигателя, умноженной на число цилиндров.

Как видно из приведенного выше примера, мощность двигателя зависит от диаметра и величины хода поршня, среднего индикаторного давления газов, числа оборотов коленчатого вала двигателя в единицу времени.

Однако мощность двигателя возрастает с увеличением числа оборотов коленчатого вала только до определенной величины, зависящей от конструктивных особенностей двигателя. Это объясняется тем, что с увеличением числа оборотов резко возрастают механические потери на трение и уменьшается среднее индикаторное давление, так как ухудшается наполнение цилиндров горючей смесью. Наполнение цилиндров уменьшается потому, что увеличивается сопротивление прохождению смеси в клапанах (гидравлические потери) и сокращается продолжительность открытия впускного клапана.

Крутящий момент двигателя

Две параллельные и равные силы, направленные в противоположные стороны и действующие в одной плоскости, называются парой сил.

Под действием пары сил тело не остается в покое, а вращается. Такой случай мы имеем при вращении водителем рулевого колеса усилие рук водителя создает пару сил (рис. 19).

Рис. 19 - Схема действия пары сил

Действие пары сил на тело зависит от величины этих сил и расстояния между точками их приложения, называемого плечом пары. Величина пары характеризуется ее моментом, т. е. произведением одной из сил в килограммах на плечо в метрах. Если, например, сила, с какой каждая рука водителя действует на рулевое колесо, равна 5 кг, а плечо пары составляет 0,4 м, то момент, вызывающий вращение рулевого колеса, будет равен 2 кгм. Этот момент называется крутящим (вращающим) моментом.

Во время рабочего хода в кривошипно-шатунном механизме также возникает пара сил, вызывающая вращение коленчатого вала.

Давление газов на поршень, передаваемое через шатун на кривошип коленчатого вала, создает силу Р (рис. 20, слева).

Рис. 20 - Схема пары сил, приложенной к коленчатому валу

Но всякая сила вызывает (по закону равенства действия и противодействия) равную себе, но действующую в противоположном направлении, реактивную силу, или реакцию.

Другой силой пары будет реакция Р, являющаяся силой сопротивления вращению коленчатого вала, вследствие трения в опорных подшипниках.

При положении поршня в верхней мертвой точке (рис. 20, справа) плечо пары, а следовательно, и крутящий момент равны нулю - поршень из этого мертвого положения выводится маховиком. По мере движения поршня во время рабочего хода меняются и сила, и плечо пары, соответственно с чем изменяется и крутящий момент. Изменения величины крутящего момента сглаживают применением маховика и увеличением числа цилиндров двигателя.

Крутящий момент, развиваемый двигателем, определяется при помощи специальных испытательных установок и характеризует работу, совершаемую двигателем за один оборот коленчатого вала. Зная величину крутящего момента и соответствующее ему число оборотов коленчатого вала двигателя, можно определить эффективную мощность двигателя.

Числа оборотов коленчатого вала, соответствующие максимальному крутящему моменту и максимальной мощности двигателя, не совпадают. Если максимальную мощность двигатель развивает обычно при 2800-3600 об/мин, то максимальный крутящий момент он развивает примерно при 1400-2000 об/мин. При 1400- 2000 об/мин, если дроссельная заслонка карбюратора открыта полностью, происходит наибольшая подача горючей смеси в цилиндры, среднее индикаторное давление газов достигает максимальной величины, а поэтому и крутящий момент оказывается наибольшим.

Экономичность двигателя

Экономичность двигателя характеризуется удельным расходом горючего, т. е. часовым расходом горючего, приходящимся на одну лошадиную силу эффективной мощности, развиваемой двигателем на определенном режиме работы.

Например, двигатель развивает эффективную мощность в 50 л. с. и расходует при этом в час 11 кг горючего. Следовательно, удельный расход горючего будет

11. 50 = 0,22 кг/л. с. ч.

Экономичность двигателя зависит от его конструктивных данных (в частности, от степени сжатия), режима работы и эксплуатационных условий (изношенность цилиндров и поршней, тепловое состояние двигателя, состав смеси, момент зажигания ее, дорожные условия и пр.).

Sasha-ua › Блог › Неразлучная парочка – мощность и крутящий момент

Донецк, Украина

Как-то давно интересовался разницей мощности и крутящего момента и что важнее для разгона, а что для максимальной скорости и вот снова наткнулся на эту хорошую и подробную(на мой взгляд) статейку из журнала Автоцентр

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.

Тяговые возможности моторов еще с момента рождения самоходных колясок принято оценивать по мощности, которая выражается в лошадиных силах. Из-за отсутствия в те далекие времена методики расчета и определения мощности до 1906/1907 годов эта характеристика двигателя имела не вполне четкое обозначение – она показывала приблизительную мощность – «от» и «до», например, от 15 до 20 л.с.

С 1907 года этот неточный показатель мощности разделили на два значения, например, 6/22 л.с. В первую цифру заложили значение налоговой ставки, а во вторую – мощность. Введенная налоговая лошадиная сила соответствовала определенному значению рабочего объема двигателя: 261,8 куб. см для четырехтактных моторов и 174,5 куб. см – для двухтактных. Появление такого способа установления налоговых ставок было обусловлено зависимостью рабочего объема двигателя от количества вырабатываемой им энергии и потребления топлива. Обозначать мощность в киловаттах (кВт), согласно международной системе измерений СИ, начали значительно позже.

На самом деле «мощность» отражает тяговые возможности двигателя лишь косвенно. С этим согласятся те, кто ездил на автомобилях-одноклассниках с двигателями приблизительно равной мощности и объема. Они наверняка заметили, что одни автомобили достаточно резвы начиная с низких оборотов, другие любят только высокие обороты, а на малых ведут себя достаточно вяло.

Много вопросов возникает у тех, кто после легковушки с 110-120-сильным бензиновым мотором пересел за руль такой же машины, но с дизельным двигателем мощностью всего 70-80 л.с. По динамике разгона, не используя спортивный режим (высокие обороты), на первый взгляд маломощный «дизель» с легкостью обойдет своего бензинового брата. В чем же здесь дело?

Вся эта неразбериха вызвана тем, что в каждом случае такая величина как сила тяги (FT, Н), приложенная к ведущим колесам, будет разной. Объяснение этому легко найти из формулы: FT=Мкр•i•h/r, где Мкр-крутящий момент двигателя, i-передаточное число трансмиссии, h – КПД трансмиссии (при продольном расположении двигателя h=0,88-0,92, при поперечном – h=0,91-0,95), r – радиус качения колеса. Из формулы видно, что чем больше крутящий момент двигателя и передаточное число, и чем меньше потери в трансмиссии (т.е. чем выше ее КПД) и радиус ведущих колес, тем больше сила тяги. Радиус колес, передаточное число и КПД трансмиссии у автомобилей-одноклассников очень схожи, поэтому на силу тяги они влияют не в такой степени как крутящий момент двигателя.

Если в формулу подставить реальные цифры, то сила тяги на каждом ведущем колесе, например, автомобиля Volkswagen Golf IV с 75-сильным мотором, развивающим крутящий момент 128 Н•м, будет равна 441 Н или 45 кГ•с. Правда, эти значения действительны, когда частота вращения коленчатого вала двигателя (3300 об/мин) соответствует максимальному крутящему моменту.

Что такое крутящий момент

Разобраться, что такое крутящий момент, можно на простом примере. Возьмем палку и один ее конец зажмем в тисках. Если надавить на другой конец палки, на нее начнет воздействовать крутящий момент (Мкр). Он равен силе, приложенной к рычагу, умноженной на длину плеча силы. В цифрах это выглядит так: если на рычаг длиной один метр подвесить 10-килограммовый груз, появится крутящий момент величиной 10 кг•м. В общепринятой системе измерения СИ этот показатель (умножается на значение ускорения свободного падения – 9,81 м/с2) будет равен 98,1 Н•м. Из этого следует, что получить больший крутящий момент можно двумя путями – увеличив длину рычага или вес груза.

В двигателе внутреннего сгорания нет палок и грузов, а вместо них имеется кривошипно-шатунный механизм с поршнями. Крутящий момент здесь получают благодаря сгоранию горючей смеси, которая при этом расширяется и толкает поршень вниз. Поршень в свою очередь через шатун давит на «колено» коленчатого вала. Хотя в описании характеристик двигателей длину плеча не указывают, об этом позволяет судить величина хода поршня (удвоенное значение радиуса кривошипа).

Примерный расчет крутящего момента двигателя выглядит так. Когда поршень толкает шатун с усилием 200 кг на плечо 5 см возникает крутящий момент 10 кГ•с, или 98,1 Н•м. Чтобы этот показатель стал больше, радиус кривошипа следует увеличить или сделать так, чтобы поршень давил на шатунную шейку с большей силой. Увеличивать радиус кривошипа до бесконечности нельзя, так как размер двигателя тоже придется увеличивать в ширину и в высоту. Возрастают и силы инерции, требующие упрочения конструкции или уменьшения максимальных оборотов. Появляются при этом и другие негативные факторы. В такой ситуации у конструкторов двигателей остался только один выход – увеличить силу, с которой поршень приводит в движение коленчатый вал. Для этого топливно-воздушную смесь в камере сгорания необходимо сжечь более качественно и большее количество. Достигают этого путем увеличения рабочего объема, диаметра цилиндров и их количества, а также улучшения степени наполнения цилиндров топливно-воздушной смесью, оптимизации процесса сгорания, повышения степени сжатия. Подтверждает это и расчетная формула крутящего момента: Мкр=VH •pe / 0,12566 (для четырехтактного двигателя), где VH – рабочий объем двигателя (л), pe – среднее эффективное давление в камере сгорания (бар).

Получить на коленчатом валу двигателя максимальный крутящий момент удается не на всех оборотах. У разных двигателей пик максимального крутящего момента достигается на различных режимах – у одних он больше на малых оборотах (в диапазоне 1800-3000 об/мин), у других – на более высоких (в диапазоне 3000-4500 об/мин). Объясняется это тем, что в зависимости от конструкции впускного тракта и фаз газораспределения эффективное наполнение цилиндров топливно-воздушной смесью происходит только при определенных оборотах.

Кто сильнейший?

Большим крутящим моментом обладают многоцилиндровые двигатели, моторы с турбо- и механическим наддувом. А чемпионами по величине крутящего момента являются «дизели». Многие из них обеспечивают автомобилю высокую динамику уже при 800-1000 об/мин. Если же стать обладателем «дизеля», нет возможности, то подбирать машину лучше с двигателем, у которого максимальный крутящий момент развивается при более низких оборотах. Такой автомобиль легче разгонять. В противном случае двигатель придется «насиловать» высокими оборотами, при которых и расход топлива выше и детали изнашиваются более интенсивно.

Те, кто следит за тенденциями развития автомобилестроения, могли заметить, что создатели двигателей стремятся «выровнять» кривую крутящего момента, т.е. сделать его практически одинаковым во всем диапазоне оборотов. Делается это для того, чтобы исключить провалы на режимах, когда величина крутящего момента еще или уже не позволяет передать на колеса большую силу тяги.

Один из таких моторов – 2,7-литровый V-образный шестицилиндровый турбированный двигатель Audi. Этот 250-сильный двигатель развивает огромный крутящий момент 350 Н•м в широком диапазоне оборотов – от 1800 до 4500. Другой подобный, хотя и менее мощный двигатель предлагает концерн Volkswagen. Его 1,8-литровый 180-сильный турбированный мотор развивает крутящий момент 228 Н•м в диапазоне оборотов от 2000 до 5000. Ездить на машинах с такими двигателями сплошное удовольствие – независимо от оборотов при нажатии на педаль «газа» автомобиль одинаково динамичен (приемист) и не только позволяет любителям спортивной езды полностью реализовать свои желания, но и при спокойной езде способствует уверенным обгонам, перестроениям и движению при полной загрузке.

Повышение и «выравнивание» крутящего момента в современных двигателях обеспечивают различными путями: устанавливают по три, четыре и даже пять клапанов на цилиндр, механизмы изменений фаз газораспределения, впускные тракты делают с изменяемой длиной, крыльчатки турбин делают керамическими и регулируемыми с изменяемым углом наклона лопаток и т.д. Вся эта модернизация направлена на совершенствование процессов наполнения цилиндров свежим зарядом. Наибольшего результата в этом деле добились инженеры SAAB. В свой пока еще экспериментальный двигатель SAAB Variable Compression объемом всего 1,6 л они умудрились заложить мощность, равную 225 л.с. и крутящий момент 305 Н•м. Добиться столь высоких показателей шведским моторостроителям удалось благодаря возможности изменения объема камеры сгорания и соответственно степени сжатия (от 14:1 до 8:1) в зависимости от режимов работы двигателя. Получению этих характеристик способствует и система наддува воздуха под высоким давлением – 2,8 атм. четыре клапана на цилиндр и система промежуточного охлаждения воздуха (Intercooler) (см. «Автоцентр» №14 ‘2000).

Мощность

А как же обстоит дело с таким популярным показателем как мощность? Здесь ситуация складывается следующим образом. Наверное, многие замечали, что рядом с указываемой в характеристике мощностью всегда стоит значение оборотов коленчатого вала, при которых двигатель развивает эту мощность. Как правило, эти обороты приближены к максимальным. Во всех других режимах двигатель выдает только некоторую часть указанной мощности.

Почему так происходит, хорошо видно из формулы для вычисления мощности двигателя (кВт) – N=Mкрn/9549, где Mкр – средний крутящий момент двигателя (Н.м), n – обороты коленчатого вала двигателя (об/мин). Из формулы следует, что на значение мощности влияют величины крутящего момента и обороты двигателя. Но так как численные значения оборотов двигателя в десятки раз превышают величину крутящего момента (например, 3000 об/мин и 120 Н.м), то и на изменение мощности они будут влиять в большей степени. Это еще одно доказательство того, что силу мотора мощность отражает косвенно.

Вышесказанное подтверждается следующим примером. Когда мы едем по трассе с постоянной скоростью, приложенная к ведущим колесам автомобиля сила тяги расходуется на преодоление всевозможных сил сопротивления движению (аэродинамическую, качению колес и т.д.) и трение в различных механизмах. Но когда возникает потребность резко ускориться для обгона, сделать это удается не всегда, так как появляется необходимость преодолевать появившиеся силы инерции. В этом случае говорят, что у двигателя не хватает мощности. Но мощность здесь ни при чем, так как со всеми силами сопротивления движению борется сила тяги, зависящая от величины крутящего момента двигателя. Чтобы увеличить силу тяги, необходим запас крутящего момента. Величина этого запаса и влияет на то, как быстро сможет ускориться автомобиль.

Для получения более резкого ускорения можно, конечно, и переключиться на пониженную передачу, когда передаточное число трансмиссии станет большим и сила тяги на колесах увеличится. Однако при этом есть опасность «перекрутить» двигатель, да и дальнейшего ускорения мы можем не получить, так как режим работы двигателя может быть приближен к экстремальному. Аналогичная ситуация складывается и на подъемах, когда запас крутящего момента одних двигателей позволяет продолжить движение, а у других его отсутствие требует перехода на пониженную передачу.

Вывод отсюда напрашивается следующий: какой бы мощностью ни обладал двигатель, а способность разгонять автомобиль и «вытаскивать» его на подъем полностью возложена на крутящий момент. Возникает вполне справедливый вопрос: что же означает мощность? Это универсальный показатель, в который заложили целый ряд характеристик автомобильного двигателя – энергоемкость, потребление топлива, тяговая способность и т.д.

Юрий Дацык

почти четыре года назад Метки: мощность двигателя, крутящий момент

Источники: http://lib.algid.net/pdd/o1g01p03.php, http://www.drive2.ru/b/4899916394579157128/

Комментариев пока нет!

www.1km-auto.ru


Смотрите также