Что характеризует крутящий момент двигателя

Крутящий момент и мощность двигателя

Вне зависимости от производителя и модели автомобиля, в его технических характеристиках производители, как правило, указывают целый ряд показателей.

Большая часть из них понятны даже начинающему водителю – объём двигателя, мощность, разгон до «сотни», расход топлива и т. д.

Из этой статьи вы узнаете:

  • Что такое крутящий момент
  • Что такое мощность двигателя

Но рядом с мощностью нередко присутствует и ещё один параметр, суть которого понятна далеко не всем. Этот параметр – крутящий момент. Что это за характеристика и каким образом она влияет на поведение автомобиля на дороге?

Что такое крутящий момент

Грубо говоря, крутящий момент – это некая величина, которая демонстрирует тяговые возможности двигателя, «силу», с которой двигатель может вращать коленвал.

В школьном курсе физики этот показатель определяется как произведение силы на «рычаг», к которому эта самая сила приложена. Сила измеряется в Ньютонах, величина «рычага» — в метрах, получается единица измерения крутящего момента – Ньютон/метр.

Эта «сила» непостоянна, она зависит от оборотов двигателя. Максимальный крутящий момент может быть достигнут только при определённых оборотах (как правило, возле цифры в Нм в скобках пишут, при каких оборотах этот показатель достигается).

Разумеется, величина момента связана мощностью двигателя, но зависимость эта не прямолинейна, поскольку момент зависит так же и от качества наполнения цилиндров двигателя топливной смесью. Поэтому для каждого двигателя производитель всегда даёт две характеристики – мощность при определённых оборотах, а так же крутящий момент при определённых оборотах.

Что такое мощность двигателя

Что касается мощности двигателя, измеряемой в известных всем лошадиных силах (хотя для официальных документов используются другие единицы измерения — киловатты (кВт)), то она показывает количество работы, выполняемой двигателем в единицу времени, в то время как крутящий момент показывает «силу», с которой эта самая работа выполняется.

Один известный американец сказал: «Продажу автомобилей обеспечивает мощность, а гонки выигрывает крутящий момент», тем самым объясняя, что большие цифры мощности двигателя ещё не гарантируют того, что автомобиль может ездить быстрее других, зато гарантируют интерес со стороны покупателей.

В качестве простого примера можно взять два двигателя одного из мировых брендов Volkswagen: двухлитровый дизель 2.0 TDI, развивающий 140 сил и 320 Нм момента (уже при 1700 об/мин) и такой же двухлитровый, но бензиновый 2.0 FSI, мощностью 150 л.с., но имеющий момент 200 Нм (при 3200 об/мин).

Несмотря на одинаковый объём и большую мощность бензинового мотора, дизельный двигатель (TDI) способен ехать заметно быстрее, потому что имеет гораздо больший крутящий момент при меньших оборотах, что сказывается при разгоне.

Данный пример характеризует в целом тот факт, что дизельные двигатели – гораздо более «тяговитые», обладают более высоким крутящим моментом, который достигается при более низких оборотах, благодаря чему они уже давно нашли применение на грузовиках и в последнее время всё больше находят применение на легковых автомобилях.

Однако у дизеля есть и «оборотная сторона медали» — для него необходимо более «грязное» топливо, имеющее больше вредных выбросов, а так же специализированное обслуживание, которое может стоить дороже, чем у бензинового. Кроме того, дизель всегда считался утилитарным «тракторным» двигателем, и он никогда не сможет подарить тот самый бензиновый «драйв», который так ценят любители спортивных машин.

Крутящий момент двигателя

Крутящий момент двигателя характеризует динамику двигателя и является одним из технических параметров автомобиля. У каждого двигателя автомобиля, есть свой крутящий момент и ограниченное количество оборотов.

Что такое крутящий момент

Крутящий момент двигателя внутреннего сгорания — это промежуток времени, за который происходит максимальная отдача энергии от воспламенения топлива, которое подается в цилиндры при полностью нажатой педали газа при определенных оборотах. В цилиндрах создается сила, которая в полной мере давит на поршень только при определенных оборотах двигателя. Когда при этих оборотах происходит максимальное усилие на вращение коленвала — это и есть крутящий момент двигателя, т.е. пока чувствуется тяга при нажатии педали акселератора. Далее происходит увеличение оборотов, при которых уже концентрация силы не успевает, в полной мере, толкать поршень и только, те газы от воспламенения топлива, еще успевающие догнать поршень, будут разгонять автомобиль до максимальной скорости, и выдавая максимальную мощность . (Читайте устройство двигателя внутреннего сгорания)

Читать еще:  W210 дизель двигатель характеристики

Динамика автомобиля

Динамика автомобиля зависит от величины крутящего момента двигателя и правильного подбора передаточного числа в коробке передач .

Ещё можно так характеризовать крутящий момент. Представьте рычаг длинной в 1 метр и если на один конец рычага закреплен перпендикулярно валу, а к другому, вы прилагаете силу 1 кг или примерно 9,8 ньютона, вы совершите работу равную произведению силы на расстояние до конца рычага, которая выражается в «ньютоно-метрах», или кг с* м.(килограмм силы на метр). Рычаг, конечно может быть любой длинны, соответственно и сила будет изменятся до максимально возможной. Если указано, например: величина крутящего момента 145 Н*м, значит, на конец метрового рычага давит сила 145 ньютонов, а если рычаг уменьшить в два раза, значит силу надо уже увеличивать в два раза, чтобы получить эти же 145 Н. Отсюда появляется зависимость величины силы и длины рычага, т.е. колена у коленвала.

То же самое происходит при вращении коленвала и все это при определённых оборотах, когда давит максимальная сила на вращение рычага.

В двигателе, рычагом — является «колено» у коленвала, а силой — является взрыв в камере сгорания. Всё давление от взрыва давит на поршень, который, в свою очередь, давит на шатун, а шатун уже на колено, это и есть сила, которая по мере подачи топлива возрастает. Поршень, в свою очередь, соединен шатуном к коленвалу, и как только, эффект от силы будет на пределе — вот это и будет являться крутящим моментом двигателя. Это и будет определять, насколько динамичным будет автомобиль, и будет указываться в технической характеристике автомобиля, как крутящий момент двигателя в Н*м./ при оптимальных оборотах двигателя.

В общем, чем больше Н*м, тем лучше динамика двигателя и следовательно автомобиля.
У каждого двигателя есть предел оборотов. Чтобы рационально использовать обороты двигателя или, так сказать, эффективность крутящего момента двигателя, необходимо подобрать передаточное число в коробке передач. Что такое передаточное число читайте здесь.

Что такое крутящий момент двигателя и как его рассчитать?

Автоликбез 29 сентября 2019

Среди всех важных параметров двигателя авто наиболее показательным является мощность. Автолюбители часто оперируют «лошадиными силами» и забывают про еще один важный параметр, характеризующий машину – крутящий момент двигателя. Хотя данный показатель считается менее значимым, он определяет, насколько резким будет старт и дальнейшее ускорение авто.

Понятие крутящего момента двигателя

КМ можно представить как показатель силы вращения коленвала. Перед тем, как в нем разобраться, начнем с мощности и количества оборотов, а также разберем, почему все эти параметры взаимосвязаны. Первая характеристика подразумевает работу, которая производится за временную единицу. Под работой подразумевается преобразование энергии сгорания топлива в кинетическую. Вторая характеристика говорит о количестве оборотов вала в минуту. Ну, а крутящий момент можно назвать производной от этих характеристик величиной.

Учитывая принятую систему измерения силы в ньютонах (Н), а длины в метрах (м), крутящий момент измеряется в «Нм», поскольку речь о силе, прикладываемой к поршню и длине плеча коленчатого вала. Чем больше эта величина, тем выше динамика авто, соответственно, тем быстрее оно развивает заявленное количество «лошадок».

От чего зависит величина крутящего момента двигателя?

  • радиус кривошипа коленвала;
  • давление, создаваемое в цилиндре;
  • поршневая площадь;
  • объем.

По большей части, величина будет зависеть от объема ДВС: с его увеличением будет расти сила, которая воздействует на поршень. Конечно, немаловажную роль играет и радиус кривошипа, но учитывая конструктивные особенности современных двигателей, варьирование этой величины возможно только в небольших пределах. Также стоит сказать о зависимости от давления: чем оно больше, тем больше прикладываемая сила.

Формула расчета крутящего момента

Сначала посмотрим на формулу расчета мощности:

Р(мощность, кВт) = М(крутящий момент, Нм) х n (число оборотов в минуту) / 9550.

Расчет КМ выглядит следующим образом:

М(крутящий момент, Нм) = Р(мощность, кВт) x 9550 / n (число оборотов в минуту).

Дабы рассчитать нужные величины и не запутаться, достаточно воспользоваться конвертером, который доступен на многих автолюбительских сайтах.

Читать еще:  Характеристики двигателя lada 2114

Как измеряется крутящий момент?

Для этого достаточно взглянуть на техническую документацию своего авто. Но реальные измерения также доступны: необходимо использовать специальные датчики. Они позволят провести статические и динамические измерения.

Измерение заключается в создании ситуации, где двигатель набирает максимальные обороты, затем тормозится: в процессе создается график, демонстрирующий максимальный момент мотора в момент нажатия на тормоз. Сначала показатель будет небольшим, затем будет наблюдаться рост, достижение пика и падение.

СТО должны оснащаться профессиональными тензометрами: все измерения обрабатывает специальное ПО, а результаты отображаются в виде графиков. Основная сложность в измерении КМ – достичь высокой точности показаний. Устаревшие контактные, светотехнические или индукционные тензометры не обеспечивали должной эффективности, поэтому в настоящий момент используются измерители в виде компактного передатчика, закрепляемого на вал: он передает данные на прибор-приемник, предоставляющий данные, не нуждающиеся в обработке.

Мощность или крутящий момент – что важнее?

Для решения этой дилеммы необходимо понять несколько фактов:

  • мощность имеет линейную зависимость от частоты оборотов коленвала: быстрее вращение – больше показатель;
  • мощность – производная КМ;
  • до определенного значения рост КМ зависим от числа оборотов: быстрее вращение – выше КМ. Но преодолев пиковое значение, он снижается.

Отсюда можно прийти к выводу, что крутящий момент – приоритетный параметр, характеризующий возможности мотора. В то же время, нельзя пренебрегать мощностью: это значит, что производители автомобилей должны настроить работу агрегата таким образом, чтобы соблюдался баланс этих величин.

Как можно увеличить крутящий момент двигателя?

  1. Смена коленчатого вала. К недостатка метода можно отнести тот факт, что это редкая для многих марок авто деталь: часто ее делают на заказ. Кроме того, это снизит долговечность двигателя.
  2. Расточка цилиндров. Более популярный метод, основанный на увеличении объема цилиндра. Метод доступен в большинстве автосервисных мастерских.
  3. Настройка карбюратора. Зачастую используется в дополнение к расточке.
  4. Увеличение турбонаддува. Доступно в моделях с турбированным двигателем. Тем не менее, снимая ограничения в блоке, который отвечает за управление компрессором – достаточно опасный способ, снижающий запас нагрузок в моторе. Тем, кто на него решается, также приходится прибегать к увеличению камеры сгорания, улучшению охлаждения, регулировке впускного клапана и смене распредвала, коленвала и поршней.
  5. Изменение газодинамики. Еще один метод, который по плечу только профессионалам. К тому же, убирая ограничения можно столкнуться не только с выросшей динамикой, а и с ухудшением сцепления.
  6. Использование масляного фильтра. Простой способ, снижающий засорение двигателя и продлевающий срок эксплуатации его запчастей.

Как видно, мотор – это сложный агрегат. Он уже рассчитан с использованием сложных инженерных формул и технологий, а значит, увеличение характеристики крутящего момента нежелательно. Если желание все же есть, стоит обратить внимание на два первых пункта. Можно, конечно, попытаться устранить заводские дефекты: убрать в камерах сгорания непродуваемые зоны и убрать в стыках заостренные углы, а также, неровности на клапанах. Но придется доверить эти операции специалистам своего дела.

Отдельно стоит сказать о так называемых усилителях КМ: их принцип основан на отборе мощности уменьшением оборотов, что не лучшим способом сказывается на долговечности конструкции. Подобные решения не увеличивают КМ, а позволяют его плавно менять на постоянных оборотах.

Какому двигателю отдать предпочтение?

В настоящий момент к привычным ДВС на дизельном топливе или бензине добавились еще и электродвигатели. Во всех этих конструкциях крутящий момент двигателя может кардинально отличаться.

Бензиновый двигатель

Действие основано на впрыске и формировании воздушно-топливной смеси с последующим возгоранием от искры свечей зажигания. Процесс происходит при температуре в 500 градусов, а коэффициент сжатия находится в районе 10 единиц.

Дизельный двигатель

Здесь коэффициент сжатия достигает уже 25 единиц, а температура составляет 900 градусов. При таких условиях смесь воспламеняется без необходимости в использовании свечей.

Электродвигатель

Пожалуй, самый простой и прогрессивный вариант, который лучше вообще исключить из списка. Дело в том, что трехфазный асинхронный двигатель работает по другому принципу, кардинально отличающемуся от традиционных ДВС. Здесь пикового КМ в 600 Нм можно достичь на любой скорости. Если же говорить о «лошадях», у Теслы их количество составит 416.

Читать еще:  Двигатель 12н360 технические характеристики

Но пока электрокары не получили повсеместного распространения. И если этот вариант по каким-либо причинам недоступен, рассмотрим особенности бензиновых и дизельных агрегатов. При одинаковых объемах первый способен давать высокую скорость, второй – быстрый разгон.

В заключение

Как уже отмечалось, КМ требует внимания непосредственно при выборе авто. Зная ключевые особенности двигателей, теперь не составит труда определиться с выбором. Что до увеличения значений крутящего момента в имеющейся машине, не стоит забывать о балансе, заложенном производителем, и уж тем более нежелательно прибегать к кардинальным мерам. Увеличение динамики можно рекомендовать только в силовых агрегатах, причем КМ должен располагаться в диапазоне, где он может достигать пиковых значений. Как бы там ни было, планомерное распространение электрокаров вскоре может избавить от мук выбора. А пока, лучше быть осведомленным в технических деталях машины, как минимум, это позволит не теряться среди вопросов коллег-автолюбителей.

Что такое крутящий момент двигателя

Двигатель – основополагающий элемент конструкции автомобиля. Любой силовой агрегат имеет максимальное ограничение мощности, достигаемое при определенном числе оборотов коленвала.

Помимо этого, хорошо всем известного, параметра существует понятие крутящего момента, не менее важного, чем количество лошадиных сил и ступеней КПП.

На что влияет

Автомобили выпускается с конвейера преимущественно с дизельным и бензиновым типами двигателя. Машины, заправленные бензином, с мощностью двигателя, например, 120 л.с., могут уступать в разгоне автомобилю с мотором меньшей силы, но заправленным ДТ.

Это объясняется тем, что дизельное топливо имеет более высокую степень сжатия в камере сгорания (АИ – десять к одному, ДТ – двадцать к одному).

Конечно, это не единственная причина, кроме этого имеют влияние размера колеса, коэффициент полезного действия трансмиссии и ее передаточное число.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что чем выше обороты двигателя, тем быстрее автомобиль набирает скорость, также значительно увеличиваются его проходимость и грузоподъемность.

Где берет свое начало

Посредством нажатия на газовую педаль, скорость движения поршня увеличивается, а соответственно и скорость коленвала, что способствует повышению оборотов и крутящего момента.

Подробнее, этот процесс представляет собой несколько этапов:

  1. Смешанное с воздухом, необходимым для последующего возгорания жидкости, топливо (ДТ или бензин) впрыскивается в цилиндр. Сжимая попавший внутрь объем смеси, поршень поднимается в верхнюю часть цилиндра из нижней.
  2. Сдавленная топливно-воздушная смесь возгорается за счет искры, подаваемой свечой, что способствует нагреванию топлива и воздуха. Поршень начинает опускаться вниз цилиндра, под воздействием расширившейся смеси от нагрева.
  3. Коленчатый вал приводится в движение благодаря перемещению поршня, который толкает шатун. Движение поршня (туда – обратно) равняется одному обороту коленвала вокруг себя.
  4. Именно так выглядит эффект крутящего момента. Чем выше сила давления на поршень газов, степень сжатия топливно-воздушной смеси, рабочий объем двигателя, тем выше крутящий момент автомобиля.

Усилие (усиление), которое развивается двигателем автомобиля называется крутящим моментом, зависящим от рабочего объема двигателя.

Мощность машины зависит от объема ее двигателя.

Мощностью двигателя называют величину, которая характеризует работу двигателя за определенное количество времени. Чем мощность больше, тем соответственно больше скорость.

Сравнивая эти два показателя, можно выделить следующие моменты:

  1. Мощность двигателя это производная крутящего момента.
  2. От частоты вращения коленвала зависит мощность двигателя.
  3. При выборе автомобиля стоит обращать внимание не только на мощность, но и на крутящий момент, который имеет преимущество перед этой величиной.
  4. От максимального значения крутящего момента зависит динамика разгона машины, а также возможность его быстрого преодоления горок.

Как увеличить силу крутящего момента

Поскольку наивысшее значение крутящего момента достигается на разных моторах в различных диапазонах (от 1800 оборотов в минуту до 4000 оборотов в минуту), и не на всех оборотах доступно, у многих автомобилистов возникает необходимость в его увеличении.

Использование турбо или механического надува – наиболее оптимальный вариант в такой ситуации. Сделать это можно различными способами:

  1. Крыльчатка с регулируемым углом атаки;
  2. Повышение степени сжатия;
  3. Увеличение числа клапанов на цилиндре;
  4. Замена распределительных валов;
  5. Установка облегченных шатунов, коленвала, маховика;
  6. Прошивка бортового компьютера автомобиля с целью смены показателей на более высокие;
  7. Снятие катализаторов и установка обманок;
  8. Применение выпускного коллектора и т.д.
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector