Что важнее для разгона – мощность или крутящий момент
Этот вопрос – одна из главных тем «холиваров» на автомобильных форумах. Оппоненты готовы порвать друг друга, приводя десятки аргументов. А ведь все просто: мощность — это и есть момент! Как так? Сейчас объясним.
В детстве многие люди постарше собирали фантики «Турбо», на них почти обязательно указывались мощность и максимальная скорость машины. Чем больше цифры, тем больше почтения модели авто. Похоже, так и продолжается до сих пор — лишние несколько лошадиных сил часто становятся решающим аргументом «за» или «против» какой-либо машины.
Но вот уже слышны голоса познавших дизельный Дзен о том, что важен только Крутящий Момент, да и подозрительно хорошая динамика более слабых бензиновых моторов со всякими турбинами или разными там системами VVT-i заставляет иногда водителей усомниться в верности принципа «чем мощнее, тем быстрее», а уж про налоги, которые почему-то зависят от мощности, и так все наслышаны.
Так что же такое мощность и как она связана с динамикой?
Крутящий момент, напомним, есть произведение силы на плечо рычага. А для двигателя — это сила, с которой вращается коленчатый вал двигателя. Измеряется обычно в ньютонах на метр или в килограмм-силах на метр.
График внешней характеристики двигателя
Собственно, момент возникает, если тормозить вращение коленчатого вала каким-то способом — гидротормозом, генератором или заставить тянуть машину. Именно так его и замеряют — тормозят сам двигатель или колеса машины гидротормозом. Для двигателя обычно указывается максимальный крутящий момент, который развивает мотор при полностью нажатой педали газа, с чьей помощью водитель как раз регулирует, какую часть момента может дать двигатель. Осталось понять, как этот самый момент изменяется. Крутящий момент зависит от величины оборотов двигателя и в начале невелик, потом растет до определенного момента, а затем падает. Почему же?Пики и спады на графике
В реальной эксплуатации полный момент бывает нужен редко, как раз в тех случаях, когда вы прожимаете педаль газа в пол и надеетесь, что двигатель «вытянет», всё остальное время он меньше максимального на этих оборотах. Но мы уже знаем, что момент меняется не только под воздействием нажатия на педаль газа (механической или электронной), но и с оборотами. На различных оборотах процессы, происходящие в камере сгорания мотора, различны. Дополнительные системы, такие как наддув, системы регулировки фаз ГРМ и прочие, еще сильнее изменяют наполнение камеры сгорания, количество топлива и момент зажигания, и в результате качество и сила рабочего хода зависят от оборотов мотора. Даже если нет никаких систем электронного регулирования, всё равно количество воздуха, попадающего в цилиндр, количество оставшегося выхлопа и оптимальный угол опережения зажигания меняются с оборотами. На самых малых оборотах в цилиндре слишком много остаточных газов или слишком вероятна детонация, потому крутящий момент на малых оборотах обычно намного меньше максимального. На средних оборотах мотор «оживает» — за счет пульсаций во впускном трубопроводе больше воздуха поступает в цилиндры, меньше остаточных газов, потому и растет крутящий момент. Если у машины есть турбина или нагнетатель, то они начинают работать в полную силу. Но с ростом оборотов растут и механические потери на трение поршневых колец, трение и инерционные потери в ГРМ, на разогрев масла в подшипниках и т.д. и т.п., а качество рабочего процесса не улучшается или даже начинает падать. В результате на высоких оборотах момент начинает уменьшаться за счет возрастающих потерь. А у турбонаддувного двигателя в какой-то момент перестает хватать производительности турбины и момент тоже начинает снижаться. Теперь взглянем на график типичного атмосферного (то есть безнаддувного) мотора времен 90-х годов, где есть кривые не только момента, но и мощности.А вот турбомотор схожего объема, у него момент в зоне средних оборотов ограничен электроникой, часто на пределе прочности цилиндро-поршневой группы, и график мощности тоже очень «гладкий». Хорошо заметно, на сколько выше у него мощность в начале и середине графика.
Обратите внимание именно на кривую мощности. Она круто идет вверх там, где момент большой, и почти не растет там, где он падает. Объяснение этому очень простое: Мощность — это то, сколько работы может выполнить мотор за секунду. Для двигателя внутреннего сгорания мощность в киловаттах в каждой точке графика можно получить, умножив момент двигателя в ньютонах на число оборотов в минуту и разделив на 9549, то есть примерно так:
Следовательно, мощность мотора на любых оборотах зависит только от крутящего момента на этих оборотах, а максимальная мощность получается в точке, в которой момент уже уменьшается, но при этом произведение мощности и оборотов пока еще увеличивается. И чтобы увеличить максимальную мощность, можно просто увеличить момент на высоких оборотах или сделать так, чтобы он уменьшался не так быстро. Взгляните на типичный график высокооборотного мотора Honda — японцы поступили именно так.
Надеюсь, достаточно понятна точка зрения тех, кто говорит, что «мощность не важна — важен только момент»? Еще раз: мощность как таковая зависит напрямую от момента и сама по себе является математической, расчетной величиной, которую невозможно измерить отдельно от момента. Крутящий момент, по сути, отражает ту мощность, которая будет доступна на «неполных» оборотах двигателя, а просто при нажатии на газ при обгоне. И чем момента больше, тем лучше! Ведь и мощность на этих оборотах будет выше. А чем больше мощности, тем больше энергии можно придать машине, тем лучше динамика разгона. А максимальная мощность в первую очередь влияет на максимальную скорость машины. Ведь при правильно рассчитанных передаточных числах главной передачи и КПП получается, что максимальная скорость достигается тогда, когда затрачиваемая мощность будет равна мощности мотора. А мощность всех потерь как раз зависит от скорости движения, в первую очередь от сопротивления воздуха и сопротивления качению колес, и в какой-то момент она обязательно совпадет с мощностью мотора, именно эта скорость и будет максимальной. Бывают, конечно, просчеты, когда двигатель или не может развить обороты максимальной мощности, или уже «упирается» в ограничитель, но это бывает не так уж часто.
Дизельный момент
Теперь отвечу на типичный, но простой вопрос: «Почему на дизельных моторах традиционно большой крутящий момент, но при этом сравнительно с бензиновыми у них невысокая мощность?». Всё потому, что у дизеля ограничены рабочие обороты. Из-за высокой степени сжатия дизельных моторов и более медленно горящего топлива дизели хуже работают на больших оборотах, зато у них нет риска детонации, да иТак как же правильно разгоняться?
Тут важно уметь работать с коробкой передач. Для максимального разгона нужно переключаться так, чтобы обороты упали примерно на пик крутящего момента или выше него, но чтобы оставался запас по увеличению оборотов — разгон выше оборотов максимальной мощности будет идти медленнее. Идеальный вариант на гражданских машинах — разгон «от пика момента до пика мощности». Впрочем, обычно на современных моторах электроника просто не даст «перекрутить» мотор сильно выше пика мощности — это называется отсечкой. Можно попробовать представить себе это визуально. Посмотрите на график внешней скоростной характеристики. Мотор при разгоне должен как можно больше работать в зоне, где его мощность максимальна, то есть на высоких оборотах вблизи точки максимальной мощности. И при переключении передач попадать в зону с как можно большей достижимой мощностью. Внизу — графики мощности и момента уже знакомых нам атмосферного Honda Accord Type R и турбированного Saab 9-3. На графиках мы выделили диапазоны оборотов, в которых будет работать двигатель, если включить вторую или третью передачу на скорости около 50 км/ч. Чем больше площадь фигуры под кривой мощности, тем эффективнее разгон.Если коробка умеет переключаться очень быстро, то идеальным случаем будет КПП с очень «короткой» первой передачей с большим-пребольшим передаточным числом для очень высокого момента. А кроме того, очень большим количеством передач «на все случаи жизни». Короткая первая позволит практически сразу со старта поднимать обороты до необходимых для уверенного разгона, а затем мотор всё время будет работать вблизи своего эффективного максимума. Есть одна проблема. К сожалению, таких коробок передач не бывает. Лучше всего была бы электрическая передача, но ее масса и невысокий КПД (то есть потери мощности при «пропускании» через такую трансмиссию) при мощности меньше нескольких тысяч киловатт делают ее применение нерациональным, если только на гибридах, как например на «Мицубиши Аутлендер PHEV». Казалось бы, есть почти идеальный вариатор, где передаточных чисел бесконечное множество, так как они меняются плавно. Но он тоже страдает низким КПД при больших передаточных отношениях и не умеет менять его очень быстро… И в итоге разгон не лучше, чем у других трансмиссий. Гидротрансформатор на традиционных АКПП еще хуже, но в сочетании с механической коробкой передач обеспечивает и надежность, и приличную скорость. А механические коробки и особенно «роботы», несмотря на неизбежные потери мощности на старте при трении дисков в сцеплении, всё равно оказываются быстрее всех! Нужно лишь очень много передач. Например, десять, как в новой версии коробки DSG. Впрочем, половина из них нужна не для разгона, а для экономичного движения, но об этом в другой раз.
Какой мотор предпочесть — с высоким моментом или высокой мощностью?
Если мощность двух моторов, между которыми вы выбираете, отличается не слишком значительно, то выбирайте более «моментный». Особенно если вы пользуетесь механической коробкой передач. Показатель максимального момента и мощности на промежуточных режимах в данном случае важнее. Если же двигаться приходится постоянно «на пределе», то более тяговитый мотор, да еще и более слабый, преимущества иметь не будет, посмотрите хотя бы на мотоциклы, высокооборотные, но не моментные легко выигрывают у более тяговитых низкооборотных. Но показатели надо оценивать в комплексе. Вернемся к нашим «пятеркам» BMW. Бензиновая 535i разгоняется до 100 км/ч за 5,6 секунды, а дизельная 530d — за 5,7, потому что мощность у бензиновой почти на 50 л.с. выше, причем это — турбонаддувный мотор с хорошей мощностью в зоне средних оборотов тоже и многоступенчатая АКПП, быстрая и современная. Мощности должно быть много, но не только на максимальных оборотах, а величина крутящего момента говорит нам именно о том, на сколько много мощности двигатель выдает при обычном движении. Насколько удобно ускоряться без переключений передач. И абсолютная величина крутящего момента говорит даже меньше, чем указание диапазона оборотов, на которых момент близок к своему максимуму и насколько близки эти обороты к оборотам максимальной мощности. И лучше всего с этим справляется график внешней скоростной характеристики. А вот сама величина момента не толкает вас, ведь у более моментного мотора просто будут другие передаточные числа главной передачи и на колесах будет ровно та же мощность.<a href=»http://polldaddy.com/poll/8627239/»>Какой мотор предпочтете?</a>
Читайте также:
крутящий момент или мощность двигателя?
Так уж повелось, что любого автолюбителя при оценке способностей машины в первую очередь интересует такой показатель, как мощность. Но не менее важной характеристикой является крутящий момент. И вот почему
Евгений Яблоков
Несмотря на то, что гужевой транспорт давно «канул в Лету» и «л. с.» является персоной нон-грата в международной системе классификации, «лошадиная» единица измерения мощности продолжает пользоваться спросом. Причем не только у простого люда, но и на государственном уровне. Для этого достаточно взглянуть на квитанцию об уплате транспортного налога.
Между тем, появившаяся в период промышленной революции «л. с.» весьма условна. А все потому, что она определяет относительный уровень производительности среднестатистической лошади путем определения усилий, необходимых для подъема 75-килограммового груза на один метр за одну секунду. Новая единица измерения, взятая на вооружение фабрикантами для оценки превосходства стационарных механизмов над животными, со временем перекочевала в мир подвижного состава.
Позже шотландский инженер Джеймс Уатт ввел в обращение официальную единицу измерения мощности своего имени – «Вт», которую для удобства использования укрупнили до «кВт». Ватт, синхронизированный с л. с. в соотношении 1 кВт = 1,36 л. с., так и не добился всеобщей любви, оставив пальму первенства конской силе. Однако мощность мощностью, но, как говорится, двигает машину не она, а крутящий момент, измеряемый в ньютон-метрах (Н∙м).
Что такое крутящий момент?
У многих автомобилистов нет адекватного представления о том, что это за «зверь». О нем, впрочем, как и о мощности, бытует расхожее мнение: чем больше, тем лучше. По сути, это тесно связанные характеристики. Мощность в ваттах не что иное, как крутящий момент в ньютон-метрах, умноженный на число оборотов и на 0,1047. Другими словами, мощность демонстрирует количество работы, выполняемой двигателем за определенный промежуток времени, а крутящий момент отражает способность силового агрегата эту работу совершить. Если, скажем, автомобиль завяз в глинистом грунте и обездвижился, то производимая им мощность будет равняться нулю. Ведь работа не совершается. А вот момент, хотя его и не хватает для движения, присутствует. Крутящий момент без мощности существовать может, а мощность без момента — нет.
Главным достижением работающего мотора при превращении тепловой энергии в механическую является момент, или тяга. Высокие моментные значения характерны для дизельных двигателей, конструктивная особенность которых – большой (больше диаметра цилиндра) ход поршня. Большой крутящий момент у дизеля нивелируется относительно низким допустимым числом оборотов, которые ограничивают для увеличения ресурса. Высокооборотистым бензиновым моторам свойствен «крен» в сторону мощности, ведь их детали отличаются меньшим весом. И степень сжатия тоже ниже. Правда, современные силовые агрегаты – и дизельные, и бензиновые – совершенствуясь, становятся ближе и конструктивно, и по показателям. Но пока банальное правило рычага сохраняется: выигрывая в силе, проигрываешь в скорости. И, соответственно, в расстоянии.
Лучшие черты двигателя определяются совокупностью оптимальных значений мощности и тяги. Чем раньше наступает максимум крутящего момента и чем позже пик мощности, тем шире диапазон возможностей силового агрегата. Близкие к оптимальным характеристики имеют электрические двигатели. Они располагают тягой, близкой к максимальной, практически с начала движения. В то же время значение мощности прогрессивно возрастает. Существенным фактором в вопросах определения мощности и крутящего момента являются обороты двигателя. Чем они выше, тем большую мощность можно снять.
В этом контексте уместно упомянуть о гоночных моторах. Из-за относительно скромных объемов они не блещут умопомрачительным крутящим моментом. Однако способны раскручиваться до 15–20 тыс. оборотов в минуту (мин-1), что позволяет им выдавать супермощность. Так, если рядовой силовой агрегат при 4000 об/мин генерирует 250 Н∙м и порядка 140 л. с., то при 18 000 мин-1 он мог бы выдать в районе 640 л. с.
К сожалению, повышать частоту вращения довольно сложно. Мешают силы инерции, нагрузки, трение. Скажем, если раскрутить мотор от 6000 до 12 000 мин-1, то силы инерции возрастут вчетверо, что потенциально грозит опасностью перекрутить мотор. Повысить величину крутящего момента можно с помощью турбонаддува, но в этом случае негативную роль начинают играть тепловые нагрузки.
Принцип максимальной отдачи мощности красноречиво иллюстрируют моторы болидов «Формулы-1», имеющие весьма скромный объем (1,6 литра) и относительно невысокий показатель тяги. Но за счет наддува и способности раскручиваться до высоких оборотов выдают порядка 600 л. с. Плюс к тому, конструкция у «Ф1» – гибридная, и электродвигатель, дополняющий основной мотор, при необходимости добавляет еще 160 «лошадей».
Важной характеристикой, отражающей возможности мотора, является диапазон оборотов, при котором доступна максимальная тяга. Но еще важнее эластичность двигателя, то есть способность набирать обороты под нагрузкой. Другими словами, это соотношение между числами оборотов для максимальной мощности и оборотов для максимального крутящего момента. Оно определяет возможность снижения и увеличения скорости за счет работы педалью газа без переключения передач. Или возможность езды на высоких передачах с малой скоростью. Эластичность, к примеру, выражается способностью автомобиля разгоняться на пятой передаче с 80 до 120 км/ч на пятой. Чем меньше времени займет этот разгон, тем эластичнее двигатель. Из двух двигателей одинакового объема и мощности предпочтителен тот, у которого выше эластичность. При прочих равных условиях такой мотор будет меньше изнашиваться, работать с меньшим шумом и меньше расходовать топливо, а также облегчит работу трансмиссии.
А если все-таки задаться вопросом о том, что важнее – крутящий момент или мощность, деля мир на черное и белое, ответ будет предельно прост: так как это зависимые величины, важно и то и другое.
Редакция рекомендует:
Хочу получать самые интересные статьи
Мощность и крутящий момент — что это?
ЧТО ТАКОЕ ЛОШАДИНАЯ СИЛА?
— У тебя сколько сил? — такой вопрос слышал любой, кто хоть немного касался мира автомобилей. Никому даже пояснять не надо, какие силы на самом деле имеются в виду — лошадиные. Именно в них мы привыкли оценивать мощность мотора, одну из важнейших потребительских характеристик машины.
Уже и гужевого транспорта практически не осталось даже в деревнях, а эта единица измерения живёт и здравствует больше ста лет. А ведь лошадиная сила — величина, по сути, нелегальная. Она не входит в международную систему единиц (полагаю, многие со школы помнят, что называется она СИ) и потому не имеет официального статуса. Более того, Международная организация законодательной метрологии требует как можно скорее изъять лошадиную силу из обращения, а директива ЕС 80/181/EEC от 1 января 2010 прямо обязует автопроизводителей использовать традиционные «л.с.» только как вспомогательную величину для обозначения мощности.
Но не зря считается, что привычка — вторая натура. Ведь говорим же мы в обиходе «ксерокс» вместо копир и обзываем клейкую ленту «скотчем». Вот и непризнанные «л.с.» сейчас используют не только обыватели, но и едва ли не все автомобильные компании. Какое им дело до рекомендательных директив? Раз покупателю удобнее — пусть так и будет. Да что там производители — даже государство на поводу идёт. Если кто забыл, в России транспортный налог и тариф ОСАГО именно от лошадиных сил высчитываются, как и стоимость эвакуации неправильно припаркованного транспорта в Москве.
Лошадиная сила родилась в эпоху промышленной революции, когда потребовалось оценить, насколько эффективно механизмы заменяют животную тягу. По наследству от стационарных двигателей эта условная единица измерения мощности со временем перешла и на автомобили
И никто бы к этому не придирался, если не одно весомое «но». Задуманная, чтобы упростить нам жизнь, лошадиная сила на самом деле вносит путаницу. Ведь появилась она в эпоху промышленной революции как совершенно условная величина, которая не то что к автомобильному мотору, даже к лошади имеет достаточно опосредованное отношение. Смысл этой единицы в следующем — 1 л.с. достаточно, чтобы поднять груз массой 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. Фактически, это сильно усреднённый показатель производительности одной кобылы. И не более того.
Иными словами, новая единица измерения очень пригодилась промышленникам, добывавшим, к примеру, уголь из шахт, и производителям соответствующего оборудования. С её помощью было проще оценить преимущество механизмов над животной силой. А поскольку приводились станки уже паровыми, а позднее и керосиновыми двигателями, то «л.с.» перешли по наследству и к самобеглым экипажам.
Джеймс Уатт — шотландский инженер, изобретатель, учёный, живший в XVIII — начале XIX века. Именно он ввёл в обращение как «нелегальную» сейчас лошадиную силу, так и официальную единицу измерения мощности, которую назвали его именем
По иронии судьбы изобрёл лошадиную силу человек, именем которого названа официальная единица измерения мощности — Джеймс Уатт. А поскольку ватт (а точнее, применительно к могучим машинам, киловатт — кВт) к началу XIX века тоже активно входил в оборот, пришлось две величины как-то приводить друг к другу. Вот здесь-то и возникли ключевые разногласия. Например, в России и большинстве других европейских стран приняли так называемую метрическую лошадиную силу, которая равна 735,49875 Вт или, что сейчас нам более привычно, 1 кВт = 1,36 л.с. Такие «л.с.» чаще всего обозначают PS (от немецкого Pferdestärke), но есть и другие варианты — cv, hk, pk, ks, ch… При этом в Великобритании и ряде её бывших колоний решили пойти своим путём, организовав «имперскую» систему измерений с её фунтами, футами и прочими прелестями, в которой механическая (или, по-другому, индикаторная) лошадиная сила составляла уже 745,69987158227022 Вт. А дальше — пошло-поехало. К примеру, в США придумали даже электрическую (746 Вт) и котловую (9809,5 Вт) лошадиные силы.
Вот и получается, что один и тот же автомобиль с одним и тем же двигателем в разных странах на бумаге может иметь разную мощность. Возьмём, например, популярный у нас кроссовер Kia Sportage — в России или Германии по паспорту его двухлитровый турбодизель в двух вариантах развивает 136 или 184 л.с., а в Англии — 134 и 181 «лошадку». Хотя на самом деле отдача мотора в международных единицах составляет ровно 100 и 135 кВт — причём в любой точке земного шара. Но, согласитесь, звучит непривычно. Да и цифры уже не такие впечатляющие. Поэтому автопроизводители и не спешат переходить на официальную единицу измерения, объясняя это маркетингом и традициями. Это как же? У конкурентов будет 136 сил, а у нас всего 100 каких-то кВт? Нет, так не пойдёт…
КАК ИЗМЕРЯЮТ МОЩНОСТЬ?
Впрочем, «мощностные» хитрости игрой с единицами измерения не ограничиваются. До последнего времени её не только обозначали, но даже измеряли по-разному. В частности, в Америке долгое время (до начала 1970-х годов) автопроизводители практиковали стендовые испытания двигателей, раздетых догола — без навески вроде генератора, компрессора кондиционера, насоса системы охлаждения и с прямоточной трубой вместо многочисленных глушителей. Само собой, сбросивший оковы мотор легко выдавал процентов на 10-20 больше «л.с.», так необходимых менеджерам по продажам. Ведь в тонкости методики испытаний мало кто из покупателей вдавался.
Другая крайность (но гораздо более приближенная к реальности) — снятие показателей прямо с колёс автомобиля, на беговых барабанах. Так поступают гоночные команды, тюнинговые мастерские и прочие коллективы, которым важно знать отдачу мотора с учётом всех возможных потерь, и трансмиссионных в том числе.
Мощность также зависит от того, как её измерять. Одно дело крутить на стенде «голый» мотор без навесного оборудования и совсем другое — снимать показания с колёс, на беговых барабанах, с учётом трансмиссионных потерь. Современные методики предлагают компромиссный вариант — стендовые испытания двигателя с необходимой для его автономной работы навеской
Но в итоге за образец в различных методиках вроде европейских ECE, DIN или американских SAE приняли компромиссный вариант. Когда двигатель устанавливают на стенде, но со всей необходимой для бесперебойного функционирования навеской, включая стандартный выпускной тракт. Снять можно только оборудование, относящееся к другим системам машины (к примеру, компрессор пневмоподвески или насос гидроусилителя руля). То есть тестируют мотор ровно в том виде, в котором он фактически стоит под капотом автомобиля. Это позволяет исключить из финального результата «качество» трансмиссии и определить мощность на коленвале с учётом потерь на привод основных навесных агрегатов. Так, если говорить о Европе, то эту процедуру регламентирует директива 80/1269/EEC, впервые принятая ещё в 1980 году и с тех пор регулярно обновляемая.
ЧТО ТАКОЕ КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ?
Но если мощность, как говорят в Америке, помогает автомобили продавать, то двигает их вперёд крутящий момент. Измеряют его в ньютон-метрах (Н∙м), однако у большинства водителей до сих пор нет чёткого представления об этой характеристике мотора. В лучшем случае обыватели знают одно — чем выше крутящий момент, тем лучше. Почти как с мощностью, не правда ли? Вот только чем тогда «Н∙м» отличаются от «л.с.».?
На самом деле, это связанные величины. Более того, мощность — производная от крутящего момента и оборотов мотора. И рассматривать их по отдельности просто нельзя. Знайте — чтобы получить мощность в ваттах необходимо крутящий момент в ньютон-метрах умножить на текущее число оборотов коленвала и коэффициент 0,1047. Хотите привычные лошадиные силы? Нет проблем! Делите результат на 1000 (таким образом получатся киловатты) и умножайте на коэффициент 1,36.
Чтобы обеспечить дизелю (на фото слева) высокую степень сжатия, инженеры вынуждены делать его длинноходным (это когда ход поршня превышает диаметр цилиндра). Поэтому у таких моторов крутящий момент конструктивно получается большим, но предельное число оборотов приходится ограничивать ради повышения ресурса. Разработчикам бензиновых агрегатов, наоборот, проще получить высокую мощность — детали здесь не такие массивные, степень сжатия меньше, так что двигатель можно сделать короткоходным и высокооборотным. Впрочем, в последнее время различие между дизелями и бензиновыми агрегатами постепенно стирается — они становятся всё более похожими как по конструкции, так и по характеристикам
Выражаясь техническим языком, мощность показывает, сколько работы способен выполнить мотор за единицу времени. А вот крутящий момент характеризует потенциал двигателя к совершению этой самой работы. Показывает сопротивление, которое он может преодолеть. Например, если машина упрётся колёсами в высокий бордюр и не сможет тронуться с места, мощность будет нулевой, так как никакой работы мотор не совершает — движения нет, но крутящий момент при этом развивается. Ведь за то мгновение, пока движок не заглохнет от натуги, в цилиндрах сгорает рабочая смесь, газы давят на поршни, а шатуны стараются привести во вращение коленвал. Иными словами, момент без мощности существовать может, а мощность без момента — нет. То есть именно «Н∙м» являются основной «продукцией» двигателя, которую он производит, превращая тепловую энергию в механическую.
Если проводить аналогии с человеком, «Н∙м» отражают его силу, а «л.с.» — выносливость. Именно поэтому тихоходные дизельные двигатели в силу своих конструктивных особенностей у нас, как правило, тяжелоатлеты — при прочих равных условиях они могут тащить на себе больше и легче преодолевают сопротивление на колёсах, пусть и не так проворно. А вот быстроходные бензиновые моторы скорее относятся к бегунам — нагрузку держат хуже, зато перемещаются быстрее. В общем, действует простое правило рычага — выигрываем в силе, проигрываем в расстоянии или скорости. И наоборот.
Так называемая внешняя скоростная характеристика двигателя отражает зависимость мощности и крутящего момента от оборотов коленвала при полностью открытом дросселе. По идее, чем раньше наступает пик тяги и позже — мощности, тем проще мотору адаптироваться к нагрузкам, его рабочий диапазон увеличивается, что позволяет водителю или электронике реже переключать передачи и почём зря не жечь топливо. На этих графиках видно, что бензиновый двухлитровый турбомотор (справа) выигрывает по этому показателю у турбодизеля аналогичного объёма, но уступает ему в абсолютной величине крутящего момента
Как это выражается на практике? В первую очередь, надо понять, что именно кривые крутящего момента и мощности (вместе, а не по отдельности!) на так называемой внешней скоростной характеристике двигателя будут раскрывать его истинные возможности. Чем раньше достигается пик тяги и позже пик мощности, тем лучше мотор приспособлен к своим задачам. Возьмём простой пример — автомобиль движется по ровной дороге и вдруг начинается подъём. Сопротивление на колёсах возрастает, так что при неизменной подаче топлива обороты станут падать. Но если характеристика двигателя грамотная, крутящий момент при этом наоборот начнёт расти. То есть мотор сам приспособится к увеличению нагрузки и не потребует от водителя или электроники перейти на передачу пониже. Перевал пройден, начинается спуск. Машина пошла на разгон — высокая тяга здесь уже не так важна, критичным становится другой фактор — мотор должен успевать её вырабатывать. То есть на первый план выходит мощность. Которую можно регулировать не только передаточными числами в трансмиссии, а повышением оборотов двигателя.
Здесь уместно вспомнить гоночные автомобильные или мотоциклетные моторы. В силу относительно небольших рабочих объёмов, они не могут развить рекордный крутящий момент, зато способность раскручиваться до 15 тысяч об/мин и выше позволяет им выдавать фантастическую мощность. К примеру, если условный двигатель при 4000 об/мин обеспечивает 250 Н∙м и, соответственно, примерно 143 л.с., то при 18000 об/мин он мог бы выдать уже 640,76 л.с. Впечатляет, не правда ли? Другое дело, что «гражданскими» технологиями это не всегда получается добиться.
И, кстати, в этом плане близкую к идеальной характеристику имеют электродвигатели. Они развивают максимальные «ньютон-метры» прямо со старта, а потом кривая крутящего момента плавно падает с ростом оборотов. График мощности при этом прогрессивно возрастает.
Современные моторы «Формулы 1» имеют скромный объём 1,6 л и относительно невысокий крутящий момент. Но за счёт турбонаддува, а главное — способности раскручиваться до 15000 об/мин, выдают порядка 600 л.с. Кроме того, инженеры грамотно интегрировали в силовой агрегат электродвигатель, который в определённых режимах может добавлять ещё 160 «лошадок». Так что гибридные технологии могут работать не только на экономичность
Думаю, вы уже поняли — в характеристиках автомобиля важны не только максимальные значения мощности и крутящего момента, но и их зависимость от оборотов. Вот почему журналисты так любят повторять слово «полка» — когда, допустим, мотор выдаёт пик тяги не в одной точке, а в диапазоне от 1500 до 4500 об/мин. Ведь если есть запас крутящего момента, мощности тоже, скорее всего, будет хватать.
Но всё же лучший показатель «качества» (назовём его так) отдачи автомобильного двигателя — его эластичность, то есть способность набирать обороты под нагрузкой. Она выражается, например, в разгоне от 60 до 100 км/ч на четвёртой передаче или с 80 до 120 км/ч на пятой — это стандартные тесты в автомобильной индустрии. И может случиться так, что какой-нибудь современный турбомотор с высокой тягой на малых оборотах и широченной полкой момента даёт ощущение отличной динамики в городе, но на трассе при обгоне окажется хуже древнего атмосферника с более выгодной характеристикой не только момента, но и мощности…
Так что пусть в последнее время разница между дизельными и бензиновыми агрегатами становится всё более расплывчатой, пусть развиваются альтернативные моторы, но извечный союз мощности, крутящего момента и оборотов двигателя останется актуальным. Всегда.
Что важнее — крутящий момент или лошадиные силы?
Обычно при оценке характеристик того или иного автомобиля в первую очередь мы обращаем внимание на мощность двигателя или количество лошадиных сил. Но не менее важной характеристикой является крутящий момент. Давайте разберемся, в чем разница между ними.Появившаяся задолго до первого механического транспортного средства «лошадиная сила» условна, так как определяет относительный уровень производительности среднестатистической лошади путем определения работы, необходимой для поднятия 75–килограммового груза на один метр за одну секунду.
Шотландский инженер Джеймс Уатт ввел новую единицу измерения мощности в лошадиную силу, но в системе СИ единицу мощности назвали уже в его честь — ватт (Вт). 1 киловатт (кВт) равен 1,36 л. с. Но в обычной жизни лошадиные силы оказались как-то ближе к народу, поэтому мы получаем письма с налогом за количество лошадиных сил в наших автомобилях, а не за киловатт и хвастаемся друзьям именно количеством«лошадей». Лошадиная сила остается очень популярной внесистемной единицей измерения мощности для транспортных средств. Кстати, типичная лошадь имеет предельную мощность порядка 13–15 лошадиных сил, как это ни забавно. Во всяком случае, на диностенде в режиме 5–минутной нагрузки она может выдать примерно столько. А тягловые тяжеловесы способны выдать даже в даже за 25 сил на такой отрезок времени.
А сам автомобиль тянет вперед не сама мощность, а крутящий момент, выдаваемый силовым агрегатом. И именно с ним мы сталкиваемся каждый день в обычной жизни чаще. Например, открывая крышку пластиковой бутылки, вы используете именно крутящий момент, именуемый также моментом силы или вращательным моментом. Ведь вряд ли вы проверяете, как быстро открутили крышку?
Крутящий момент измеряется в ньютон-метрах (Н·м). И он тесно связан с мощностью, ведь для двигателя с вращающимся валом мощность на любых оборотах легко рассчитать, зная момент. И наоборот, зная мощность, можно подсчитать момент. Упрощенная формула его расчета выглядит так:
P = M x 9549 x N
и, соответственно:
M = P х 9549 / N,
где P — это мощность двигателя в киловаттах (кВт), а N — это количество оборотов коленчатого вала в минуту.
Мощность демонстрирует количество работы, которое выполняет двигатель за промежуток времени, а крутящий момент отражает способность силового агрегата эту работу совершить. Например, ускорение машины в каждый момент времени при постоянном передаточном отношении трансмиссии пропорционально крутящему моменту. А вот время разгона с одной скорости до другой, именно мощности двигателя в этом диапазоне оборотов, иначе говоря, проделанной работе. В общем-то, всем изучавшим физику в школе это покажется очевидным, но, к сожалению, не все помнят или не соотносят знания теоретического курса и примеры из реальной жизни.
Уверен, многие автолюбители даже не обращают внимание на значение крутящего момента в списке технических характеристик автомобиля и на обороты, при которых он достигается. А ведь чем выше крутящий момент и с чем более низких оборотов он достигается, тем приятнее и «эластичнее» ощущается двигатель, тем выше его реальная мощность на промежуточных режимах. Именно поэтому дизельные двигатели с турбонаддувом зачастую кажутся более приятными в обращении, чем более форсированные атмосферные бензиновые, которые необходимо «крутить» в отсечку ради достижения максимальной динамики разгона. И именно по этой причине тот, кто вкусил радости хорошего двигателя с турбонаддувом, уже не очень хочет пересаживаться на атмосферные, которые даже при схожей мощности «едут» ощутимо хуже.
Почему же такое внимание уделяется именно максимальной мощности? Дело в том, что владельца машины редко волнует максимальное ускорение автомобиля на скорости 20 или 30 километров в час, как физическая величина. Его, скорее всего, интересует динамика разгона в диапазоне 0–100, 80–120 или 100–200, а не абстрактное ускорение. А в этом случае речь идет о приращении кинетической энергии автомобиля, а значит, о проделанной двигателем работе. Которая зависит именно от мощности. В случае с идеальной трансмиссией проделанная работа будет прямо пропорциональна максимальной мощности мотора.
Вот только машин с идеальными трансмиссиями не бывает, если это не карьерные самосвалы с электропередачей, а значит, важна не только максимальная мощность, но и мощность во всем диапазоне оборотов, в котором вынужденно будет работать двигатель при таком разгоне. Оценить ее можно по графику внешней скоростной характеристики автомобиля, так называемой ВСХ, зная передаточное отношение трансмиссии на каждой передаче и предельные обороты мотора. А косвенно понять, насколько мощным будет мотор на промежуточных оборотах, позволяют именно данные по максимальному крутящему моменту и оборотам, при которых он достигается. Ведь чем выше момент на всех оборотах ниже максимальной мощности, тем ближе мощность на этих оборотах к максимально возможной и тем большую работу сможет проделать двигатель. Сложно? Тогда просто используйте эмпирическое правило, упомянутое выше.
Главное, помните, что мощность и крутящий момент — зависящие друг от друга величины, поэтому всегда важно и то, и другое.
Все про мощность двигателя и крутящий момент — журнал За рулем
Mожет ли крутящий момент существовать при нулевой мощности? Способна ли коробка передач увеличить мощность? Как распределена мощность между ведущими колесами, когда заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге? На эти и другие каверзные вопросы по физике процесса предлагают ответить Михаил Колодочкин и Эдуард Коноп. Проверим себя?
Gonschiki MRW_zr 11_15
Материалы по теме
Мощность — это работа, совершаемая за единицу времени. Можно сказать, что мощность — это скорость выполнения работы. Например, трактор за секунду накосит больше сена, чем газонокосилка. Основная единица измерения мощности — ватт (Вт). Численно она характеризует собой работу в один джоуль (Дж), совершенную за одну секунду. Распространенная внесистемная единица — лошадиная сила, равная 0,736 кВт. Для примера: мощность двигателя 170 кВт соответствует 231,2 л.с.
А что такое крутящий момент? Со школы помним про силу, помноженную на плечо, — измеряется в ньютон-метрах (Н·м). Смысл очень простой: если момент, приложенный к колесу радиусом 0,5 м, составляет, скажем, 2000 Н·м, то толкать наш автомобиль будет сила в 4000 Н (с округлением — 400 кгс). Чем больше момент, тем энергичнее мотор тащит машину.
Связь между этими двумя основными параметрами неразрывная: мощность — это крутящий момент, умноженный на угловую скорость (грубо говоря, обороты) вала. А может ли существовать крутящий момент при нулевой мощности? Способна ли коробка передач увеличить мощность?
Tires_1600
Оцените уровень своих знаний — ответьте на вопросы. Это не так просто, как кажется на первый взгляд. Исходные условия: разного рода потери, например на трение, не учитываем, а нагрузки на колёса и условия сцепления шин с покрытием считаем одинаковыми, если не оговорено иное.
1. Автомобиль в глубокой колее сел на брюхо: ведущие колеса вертятся, не касаясь земли. Водитель упрямо газует. Какую полезную мощность может при этом выдать двигатель?
А — паспортную;
Б — в зависимости от оборотов;
В — нулевую;
Г — в зависимости от включенной передачи.
Правильный ответ: В. Автомобиль не движется, мотор не совершает полезной работы. Значит, и полезная мощность равна нулю.
2. Заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге. Как распределена мощность между ведущими колесами?
А — поровну;
Б — обратно пропорционально частоте вращения каждого из колес;
В — в зависимости от сил сцепления с покрытием;
Г — прямо пропорционально частоте вращения каждого из колес.
Правильный ответ: В. При блокированном дифференциале ведущие колеса вращаются с одинаковой скоростью, но моменты на них не выравниваются — они зависят только от сцепления с дорогой. Следовательно, реализуемые колесами мощности тоже определяются силами сцепления с покрытием.
колесо
3. На что влияет мощность мотора?
А — на динамику разгона;
Б — на максимальную скорость;
В — на эластичность;
Г — на все перечисленные параметры.
Правильный ответ: Г. Часто полагают, что машину тащит исключительно крутящий момент. Но поставщиком крутящего момента является мотор. Если тот перестанет снабжать колеса энергией, то все динамические параметры будут равны нулю. Например, резко тронуться на повышенной передаче не удастся: при низких оборотах просто не хватит мощности. А она-то и определяет запас энергии, которую способен выдать двигатель. И влияет на все перечисленные параметры.
КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ или МОЩНОСТЬ двигателя
…лошадиные силы помогают заработать миллионы, а ньютонометры — выигрывают гонки!Вот уже более 100 лет двигатели внутреннего сгорания используются практически во всех областях транспорта. Они являются «сердцем» автомобиля, трактора, тепловоза, корабля, самолёта и за последние тридцать-сорок лет стали представлять собой своеобразный симбиоз последних достижений науки и техники. Для нас уже привычными стали такие термины, как МОЩНОСТЬ и КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ, которые являются необходимым критерием оценки силовых возможностей двигателя. Но возникает вопрос — на сколько правильно каждый из нас сможет оценить потенциал двигателя, имея перед глазами лишь цифры с техническими данными автомобиля?
Уверены, что Вы не станете целиком полагаться на заверения продавца в автосалоне, что мотор приобретаемого Вами авто достаточно мощный и полностью Вас удовлетворит. Поэтому Вы приняли решение модернизировать свой двигатель и стоите перед дилеммой – провести оптимизацию для увеличения мощности или увеличить крутящий момент? Для того, чтобы потом не пожалеть о не правильном приобретении и выборе, рекомендуем ознакомиться со всем изложенным ниже.
С давних времён для строительства, перемещения грузов, а так же транспортировки людей человечество использовало всевозможные механизмы и устройства. С изобретением более чем 5 тыс. лет назад ЕГО ВЕЛИЧЕСТВА КОЛЕСА, теория механики претерпела серьёзные изменения. Изначально, роль колеса сводилась только к банальному уменьшению сопротивления (силы трения) и переводу силы трения в качение. Конечно, катить круглое гораздо приятней, чем тащить квадратное!
Но качественное изменение способа применения колеса произошло намного позднее благодаря появлению другого гениального изобретения ― ДВИГАТЕЛЯ! Отцом парового локомотива, чаще называют Джорджа Стивенсона, который построил в 1829 году свой знаменитый паровоз «Ракета». Но ещё в 1808 году англичанин Ричард Тревитик демонстрирует одно из самых революционных изобретений в истории – первый паровоз. Но к нашей всеобщей радости Тревитик сначала построил паровой автомобиль для уличного движения, а затем уж только пришел к мысли o паровозе. Таким образом, автомобиль является в некотором роде прародителем паровоза. К сожалению, судьба первооткрывателя Ричард Тревитика, как впрочем, многих инженеров, но не коммерсантов, сложилась печально. Он разорился, долго жил на чужбине, и умер в нищете. Но не будем о грустном…
Наша задача ― понять, что такое крутящий момент и мощность двигателя, и она значительно упростится, если вспомнить устройство паровоза. Кроме пассивного преобразователя трения из одного вида в другой, колесо стало выполнять еще одну задачу — создавать движущую (тяговую) силу, то есть, отталкиваясь от дороги, приводить в движение экипаж. Давление пара действует на поршень, тот, в свою очередь, давит на шатун, последний проворачивает колесо, создавая КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ. Вращение колеса под действием крутящего момента вызывает появление пары сил. Одна из них — сила трения между рельсом и колесом — как бы отталкивается от рельса назад, а вторая — та самая искомая нами СИЛА ТЯГИ через ось колеса передается на детали рамы паровоза. На примере паровоза заметно, что чем больше давление пара, действующее на поршень, а через него — на шатун, тем большая сила тяги будет толкать его вперед. Очевидно, изменяя давление пара, диаметр колеса и положение точки крепления шатуна относительно центра колеса, можно менять силу и скорость паровоза. То же самое происходит в автомобиле.
Разница в том, что все преобразования сил осуществляются непосредственно в самом двигателе. На выходе из него мы имеем просто вращающийся вал, то есть, вместо силы, толкающей паровоз вперёд, здесь мы получаем круговое движение вала с определенным усилием ― КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ. А МОЩНОСТЬ, развиваемая двигателем, ― это всего лишь его способность вращаться как можно быстрее, одновременно создавая при этом на валу крутящий момент. Затем вступает в действие силовая передача автомобиля (трансмиссия), которая этот крутящий момент изменяет так, как нам нужно, и подводит к ведущим колесам. И только в контакте между колесом и дорожным покрытием крутящий момент снова «выпрямляется» и становится тяговой силой.
Очевидно, что тяговую силу предпочтительно иметь наибольшую. Это обеспечит нужную интенсивность разгона, способность преодолевать подъемы и перевозить больше людей и груза. В технической характеристике автомобиля есть такие параметры, как число оборотов двигателя при максимальной мощности и максимальном крутящем моменте и величина этой мощности и момента. Как правило, они измеряются соответственно в оборотах в минуту (мин־¹), киловаттах (кВт) и ньютонометрах (Нм). Необходимо уметь правильно понимать внешнюю скоростную характеристику двигателя. Это графическое изображение зависимости мощности и крутящего момента от оборотов коленчатого вала. Наиболее показательной является форма кривой крутящего момента, а не его величина. Чем раньше достигается максимум и чем более полого кривая падает по мере увеличения оборотов (то есть мотор имеет неизменную тягу), тем правильнее спроектирован и работает двигатель. Однако получить двигатель, обладающий достаточным запасом мощности, высокими оборотами, да еще и стабильным КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ в широком диапазоне оборотов, непросто. Именно на это направлены применение наддува различных систем, электронного регулирования впрыска топлива, переменные фазы газораспределения, настройка выпускной системы и ряд других мероприяти
Давайте рассмотрим пример. Вам предстоит преодолеть подъем, а увеличить скорость движения (разогнать автомобиль перед подъемом) нельзя из-за дорожной обстановки. Для сохранения темпа движения потребуется увеличить силу тяги. Тут часто возникает ситуация, которая выглядит так, добавление газа не даёт прироста силы тяги. Это вызывает снижение скорости, а значит, и оборотов двигателя, сопровождающееся дальнейшим уменьшением силы тяги на ведущих колесах.
Так что же делать? Как поддержать большую тяговую силу при малой скорости движения, если двигатель «не тянет», то есть, не обеспечивает достаточный КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ? Вступает в действие трансмиссия. Вы вручную, или автоматическая коробка передач самостоятельно, измените передаточное число так, чтобы сила тяги и скорость движения находились в оптимальном соотношении. Но это дополнительные неудобства в управлении автомобилем. Напрашивается вывод: было бы лучше, если бы двигатель сам приспосабливался к работе в таких ситуациях. Например, вы въезжаете на подъем. Сила сопротивления движению автомобиля возрастает, скорость падает, но силу тяги можно добавить, просто сильнее нажав на педаль газа. Автомобильные инженера для оценки этого параметра используют термин «ЭЛАСТИЧНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ».
Под эластичностью двигателя понимается соотношение между числом оборотов максимальной мощности и оборотов максимального крутящего момента (об/мин Pmax/об/мин Mmax). Оно должно быть таковым, чтобы по отношению к оборотам максимальной мощности обороты максимального крутящего момента были как можно ниже. Это позволит снижать и увеличивать скорость только за счет работы педалью газа, не прибегая к переключению передач, а также ехать на повышенных передачах с малой скоростью. Практически оценить эластичность мотора можно путем проверки способности автомобиля разгоняться от 60 до 100 км/ч на четвёртой передаче. Чем меньше времени займет этот разгон, тем эластичнее двигатель.
В подтверждение вышеизложенного, обратимся к результатам тестов автомобилей, проведенных в Европе:
— Audi А6 (двигатель 2,0 / 170 лс при 4300 об/мин / 280 Нм при 1800 об/мин)
— BMW 523i (двигатель 2,5 / 177 лс при 5800 об/мин / 230 Нм при 3500 об/мин)
— Mercedes E200 Kompressor Classic (двигатель 1,8 / 163 лс при 5500 об/мин / 240 Нм при 3000 об/мин)
Главным образом, рассмотрим характеристики Audi и BMW. Двигатель Audi, гораздо меньшего объёма и почти такой же мощности, практически не уступает баварцу в разгоне с места, но зато в замерах на эластичность и экономичность кладёт конкурента на обе лопатки. Почему это происходит? Потому что коэффициент эластичности мотора Audi 2,39 (4300/1800) против 1,66 (5800/3500) у BMW, а поскольку вес автомобилей приблизительно равный, жеребец из Мюнхена позволяет дать завидную фору своему соотечественнику. Причём эти впечатляющие результаты достигаются на топливе АИ-95.
Итак, подведём итог!
Из двух двигателей одинакового объема и мощности, предпочтителен тот, у которого выше эластичность. При прочих равных условиях такой мотор будет меньше изнашиваться, работать с меньшим шумом и меньше расходовать топливо, а также упростит манипуляции с рычагом коробки передач. Под все эти условия попадают современные бензиновые и дизельные двигатели с наддувом. Эксплуатируя автомобиль с таким мотором, Вы получите массу приятных впечатлений!
Мощность и крутящий момент
Пользуясь случаем хотелось бы пролить свет на вечные споры о мощности и крутящем моменте двигателей внутреннего сгорания. Одни считают главным показателем максимальную мощность мотора, другие ставят во главу угла крутящий момент. Встречаются люди, которые считают, что 100 «дизельных» л.с. соответствуют примерно 140 «бензиновым» л.с. Также бытует мнение, что VW Golf TDI c 330 Нм крутящего момента будет ускоряться лучше, чем Porsche 911 с 320 Нм.
Пользуясь случаем хотелось бы пролить свет на вечные споры о мощности и крутящем моменте двигателей внутреннего сгорания. Одни считают главным показателем максимальную мощность мотора, другие ставят во главу угла крутящий момент. Встречаются люди, которые считают, что 100 «дизельных» л.с. соответствуют примерно 140 «бензиновым» л.с. Также бытует мнение, что VW Golf TDI c 330 Нм крутящего момента будет ускоряться лучше, чем Porsche 911 с 320 Нм.
Очевидно, что эти утверждения не соответствуют действительности.
Определения и разъяснения:
Крутящий момент:
Крутящий момент двигателя прилагается к коленчатому валу двигателя или к первичному валу коробки передач. Крутящий момент изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя. Крутящий момент на колесах зависит от передаточного отношения трансмиссии.
Крутящий момент на колесах:
Это преобразованный трансмиссией крутящий момент двигателя.
Мощность двигателя непосредственно взаимосвязана с крутящим моментом двигателя, а именно, через соотношение P=M*n/9550, где М- крутящий момент двигателя. Единица измерения 1 Н*м, n – частота вращения двигателя в об/мин.
Диаграммы крутящего момента достаточно, чтобы просчитать кривую мощности (и наоборот).
Возьмем два двигателя. У обоих максимальный крутящий момент 200 Нм при 4000 об/мин и мощность 147 л.с. при 6000 об/мин. Несмотря на то, что основные данные этих двух моторов одинаковы, они все же отличаются по динамическим характеристикам. Диапазон крутящего момента и мощности первого двигателя лучше чем у второго. Предположим, что переключение передач происходит при 6500 об/мин и обороты двигателя на следующей, более высокой передаче опускаются до 4300 об/мин. Первый двигатель имеет до точки при 6000 об/мин непрерывно больший крутящий момент и мощность. Таким образом, первый автомобиль будет ускоряться лучше. Это показывает, что основные данные двигателя дают только частичную информацию.
Так что мы теперь знаем о «крутящем моменте» и «мощности двигателя»? На самом деле сравнительно мало. Поскольку трансмиссия и ее передаточное отношение играю существенную роль в движении автомобиля. Старые американские автомобили были оборудованы 2-3 ступенчатыми коробками передач, и несмотря на значительные мощности двигателей, разгонялись они достаточно скромно, т.к. падение оборотов при переключении передач было слишком большим. Как грубое сравнение можно привести Mercedes S-Klasse. Он оборудован 7-ступенчатым автоматом, который позволяет полностью использовать имеющуюся в распоряжении мощность двигателя.
Почему это так?
Все мы знаем, что ускоряется автомобиль лучше в определенной области оборотов двигателя. Оптимально, когда обороты двигателя постоянно находятся в этом диапазоне. Но это возможно лишь на немногих автомобилях оборудованных CVT (безступенчатыми трансмиссиями).
Чем больше передач имеется в распоряжении, тем меньше становится скачок оборотов и тем ближе мы становимся к оптимальному числу оборотов двигателя между переключениями. Усилие на ведущих колесах, это то, что приводит автомобиль в движение. Это сила, приложенная по касательной к окружности колеса. Она несет в себе всю информацию (Крутящий момент, передаточное отношение трансмиссии, размер колес) и направлена противоположно силе сопротивления движению и силе инерции.
Когда нужно переключаться?
Оптимальная точка переключения достигается тогда, когда на следующей высшей передаче имеется большее усилие на ведущих колесах чем на актуальной передаче. Чтобы найти оптимальную точку переключения, необходимо воспользоваться кривой крутящего момента. Диаграмма тягового усилия на ведущих колесах зависит от передаточного отношения трансмиссии и размера установленных шин. Как только пересекутся кривые отдельных передач, нужно переключиться на следующую передачу, чтобы достичь лучшего ускорения. Если же кривые не пересекаются, тогда следует выкручивать двигатель до ограничителя. Далее отображены диаграммы тягового усилия на ведущих колесах, чтобы можно было прочувствовать теорию в деле.
Влияние передаточного отношения
Турбодизель достигает очень высоких значений крутящего момента при низких оборотах двигателя.
Но это только цифры, по которым можно судить о том, как автомобиль будет ускоряться и по ним нельзя делать окончательные выводы. Почему? Потому что дизелю нужно значительно дольше переключаться, чтобы достичь одинаковую с бензином скорость(т.к. число оборотов дизеля существенно ниже чем у бензинового двигателя). Это приводит к тому, что бензиновый двигатель свой низкий крутящий момент преобразует значительно лучше за счет коротких передач, чем дизель с длинными передачами.
Турбодизель против высокооборотистого атмосферного двигателя.
Несмотря на длинные передаточные отношения дизель как правило имеет лучшую тяговитость при низких оборотах. Наглядно это отображено на диаграмме сравнения BMW М3 3.2 л двигателя и BMW 535d. Несмотря на гигантский крутящий момент дизеля (520Нм), бензиновый двигатель (365Нм) в очень широком диапазоне оборотов двигателя имеет значительно большее тяговое усилие на ведущих колесах. Так что этот бензиновый двигатель (вопреки многим мнениям) может ездить с редкими переключениями, иногда даже ленивее чем 535d (на шестой передаче тяговое усилие на колесах стабильно выше чем у 535d, независимо при каких оборотах и какой скорости). Но можно говорить о том, что большая часть турбированных двигателей имеет лучшую приемистость (на низких оборотах) чем атмосферные двигатели. Так что предпочитаете ли вы двигатели имеющие «подрыв» на низких скоростях, или те, которые выдают тягу плавно, это остается делом вкуса.
Турбодизель против турбобензина
Сравним BMW E90 335i с 306 л.с. и 400 Нм и BMW E90 335d с 286 л.с. и 560 Нм. На низших передачах в среднем диапазоне оборотов тяга на колесах дизеля существенно выше, чем у бензинового двигателя. При высоких оборотах бензин свою мощность отыгрывает. На 6-й передаче бензин имеет стабильно большее усилие на колесах чем дизель.
Диаграмма тягового усилия BMW E90 335i и E90 335d
Дизель или бензин как тягач
Широко распространено мнение, что дизельный двигатель из-за его высокого крутящего момента лучше подходит для буксировки. Тем не менее из-за огромного скачка в развитии бензиновых двигателей это не совсем верно. Современные бензиновые двигатели все чаще оснащаются турбонагнетателями, которые могут создавать достаточное давление наддува при низких оборотах, и следовательно достигать высокого крутящего момента. Сравним двигатели 1.4 TSI (170 л.с., 240 Нм) и 2.0TDI (170 л.с., 350 Нм) в VW Golf5.
За основу взят 5% уклон, коэффициент лобового сопротивления 0.7, площадь лобового сопротивления 5.87 м2 и общая масса 3250 кг. 1-я передача для лучшего рассмотрения исключена.
Все режимы выше голубой линии возможны с вышеназванными условиями. Все режимы ниже голубой линии ведут к снижению скорости и в конечном счете к переходу на низшую передачу. Можно увидеть, что дизель может использовать первые четыре передачи, TSI – первые пять. Максимально допустимые скорости следующие:
TDI:
68 км/ч на второй передаче (в ограничителе оборотов)
104 км/ч на третьей передаче (вблизи ограничителя оборотов около 4400 об/мин)
TSI:
99 км/ч на второй передаче (вблизи ограничителя оборотов около 7000 об/мин)
106 км/ч на третьей передаче (при около 5500 об/мин)
90 км/ч на четвертой передаче (при около 3500 об/мин)
65 км/ч на пятой передаче (при около 2300 об/мин)
В целом TSI гораздо лучше подходит для движения с прицепом. Единственным недостатком может быть значительный рост расхода топлива у бензина.
Как выглядит диаграмма тягового усилия авто со ступенчатыми коробками передач мы уже знаем.
Для полноты картины следует отметить бесступенчатую трансмиссию Audi «Multitronic».
Рассмотрим кратко, так как эта трансмиссия имеет призрачные шансы на существование. Это безступенчатая трансмиссия с различными профилями вождения. Спортивно настроенный водитель использует голубую линию для максимального ускорения, с высокими оборотами и большим расходом. Средний водитель будет использовать более низкие обороты. А значит тяга на колесах будет не так высока как в спорт режиме. Соответственно автомобиль ускоряется медленнее. CVT, как уже говорилось ранее, превосходное решение. Теоретически она позволяет получить максимальную производительность. На практике все выглядит по другому. Авто с Мультитроником ускоряются хуже, чем авто с МКПП. Потери в трансмиссии слишком велики и перекрывают все преимущества.
А что же насчет двигателей грузовиков и коммерческих автомобилей?
Глядя на кривые мощности и крутящего момента грузовиков можно быстро обнаружить существенные отличия от легковых автомобилей. В то время как на двигателях легковых авто целью является как можно более равномерное и высокое значение крутящего момента, двигателям грузовиков необходим пик крутящего момента. Покажем качественные отличия грузовых и легковых турбодизелей:
Почему так?
Области применения полностью различны. Легковому автомобилю необходимо достичь максимального ускорения и как можно более высокой максимальной скорости. В тоже время необходимо принять во внимание тот факт, что эти двигатели практически постоянно используются в режимах частичной нагрузки. Грузовые же двигатели (в качестве простого примера возьмем двигатели бульдозера или трактора) обычно используются на максимальной нагрузке. Максимальные крутящие момент и мощность ему необходимы при низких оборотах, а также как можно большее нарастание крутящего момента. Почему не падение а именно нарастание крутящего момента станет ясно в следующем абзаце.
Цель этого нарастания величины крутящего момента может быть хорошо объяснена на примере бульдозера. Насыпь земли перед ковшом бульдозера всегда большая, поэтому возникает необходимость увеличить мощность, чтобы продвинуть насыпь дальше. При этой нагрузке частота вращения двигателя падает и вместе с тем падает скорость сдвига. Снижение числа оборотов двигателя благодаря типичной для грузовых транспортных средств кривой крутящего момента ведет к росту крутящего момента и мощности двигателя (смотри график). Таким образом в некоторой степени предотвращается дальнейшее падение оборотов и скорости сдвига – чем сильнее падение числа оборотов, тем больше мощности отдает двигатель. В переносном смысле можно сказать: кривая крутящего момента таких двигателей позволяет независимо от нагрузки относительно сохранять необходимую скорость. Такие моторы имеют «иммунитет» против увеличения нагрузки и становятся ненамного медленнее при ее увеличении. Но все же почему «нарастание крутящего момента» а не «падение»? Теперь нужно смотреть на график в направлении рабочих оборотов. При нагрузке число оборотов падает и происходит РОСТ крутящего момента.
Крутящий момент
Погрузка
Мощность — это скорость выполнения работы, то есть скорость, с которой энергия передается силой. Сила вращения, создаваемая двигателем (посредством которого передается энергия), называется крутящим моментом.
об / мин — это сокращение от «вращения в минуту». Это скорость, с которой двигатель вращает маховик.
Двигатели внутреннего сгорания (ВС) не вырабатывают одинаковую мощность на всех оборотах двигателя, следовательно, существует частота вращения двигателя (об / мин), при которой двигатель будет генерировать максимальную мощность.То же самое и с крутящим моментом.
В качестве характеристики двигателя внутреннего сгорания максимальный крутящий момент обычно создается при меньшей частоте вращения двигателя, чем при максимальной мощности.
Проще говоря.
Мощность — это количество энергии, которое двигатель может передать во времени … (Вот откуда вы берете свой пикап).
Крутящий момент — это допустимая нагрузка.
Так что это зависит от ваших потребностей. Чем больше ускорения вы хотите, тем больше мощности вам нужно … тогда как, если вам нужно возить груз, вам понадобится больше крутящего момента.
Число оборотов в минуту указывает, при каких оборотах двигатель может развивать максимальную мощность / крутящий момент.
Бензиновые автомобили развивают мощность, а дизельные двигатели — крутящий момент.
Для ускорения вам нужна как мощность, так и крутящий момент. Проще говоря, крутящий момент — это скорость, с которой двигатель может производить мощность. Помните, что ускорение — это скорость, с которой изменяется скорость, поэтому для поддержания скорости вам нужна мощность, чтобы преодолевать сопротивление (трение дороги, трение воздуха и трение в движущихся частях двигателя и трансмиссии автомобиля). 2).Радиус F x станет
важнее позже.
Крутящий момент — это мера того, какая сила, действующая на объект, заставляет этот объект вращаться. Объект вращается вокруг оси, которую мы назовем точкой поворота и обозначим буквой «O». Назовем силу «F». Расстояние от точки поворота до точки, в которой действует сила, называется плечом момента и обозначается буквой r. Обратите внимание, что это расстояние, «r», также является вектором и указывает от оси вращения до точки, в которой действует сила.(См. Рисунок 1 для изображения этих определений.)
Вы создаете крутящий момент каждый раз, когда прикладываете силу с помощью гаечного ключа. Хороший пример — затягивание гаек на колесах. Когда вы используете гаечный ключ, вы прикладываете силу к рукоятке. Эта сила создает крутящий момент на гайке проушины, который стремится повернуть гайку проушины.
Единицей измерения крутящего момента в системе СИ является ньютон-метр (Нм). В имперских и американских единицах измерения он измеряется в фут-фунтах (фут · фунт-сила) (также известном как «фунт-фут»), а для меньшего измерения крутящего момента: дюйм-фунт (дюйм · фунт-сила) или даже дюйм-унция (дюйм · унция). .
Крутящий момент определяется как:
| r X F = r F sin |
Обратите внимание, что единицы крутящего момента содержат расстояние и силу. Чтобы рассчитать крутящий момент в британских единицах измерения, вы просто умножаете силу на расстояние от центра. В случае гаек с проушинами, если гаечный ключ имеет длину в фут, и вы прикладываете к нему 200 фунтов силы, вы создаете 200 фунт-фут крутящего момента.Если вы используете гаечный ключ на 2 фута, вам нужно приложить к нему только 100 фунтов силы, чтобы создать такой же крутящий момент.
В единицах СИ сила в три Ньютона, приложенная на два метра от зажимных гаек, например, вызывает такой же крутящий момент, как один Ньютон, приложенный в шести метрах от зажимных гаек. Это, конечно, предполагает, что в обоих случаях сила направлена под прямым углом к прямому рычагу.
Автомобильный двигатель создает крутящий момент и использует его для вращения коленчатого вала. Этот крутящий момент создается точно так же: сила прикладывается на расстоянии.Давайте внимательно посмотрим на некоторые детали двигателя:
При сгорании газа в цилиндре создается давление на поршень. Это давление создает силу на головке поршня, которая толкает ее вниз. Усилие передается от поршня на шатун, а от шатуна — на коленчатый вал. Обратите внимание, что точка, в которой шатун прикрепляется к коленчатому валу, находится на некотором расстоянии от центра вала. Горизонтальное расстояние изменяется по мере вращения коленчатого вала, поэтому крутящий момент также изменяется, поскольку крутящий момент равен силе, умноженной на расстояние.
Вам может быть интересно, почему только горизонтальное расстояние важно для определения крутящего момента в этом двигателе. Вы можете видеть, что когда поршень находится в верхней или нижней части своего хода, шатун указывает прямо вниз или вверх по центру коленчатого вала. В этом положении крутящий момент не создается, потому что только сила, действующая на рычаг в направлении, перпендикулярном рычагу, создает крутящий момент.
Таким же образом можно описать работу двигателя Roto Wankel.На картинке выше вы можете увидеть синий «шатун», соединенный с центральным валом. По мере изменения угла изменяется крутящий момент, но редко бывает, чтобы «синий шатун» был направлен прямо в центр коленчатого вала. Собственно, каждый третий оборот. Двигатель Отто делает это дважды за каждый оборот. И, как я объяснял ранее, это момент, когда крутящий момент равен 0. Вот почему двигатель Ванкеля имеет лучший крутящий момент и мощность, чем двигатель Отто.
Крутящий момент в физике — это псевдовектор, который измеряет тенденцию силы вращать объект вокруг некоторой оси (или точки опоры, или оси вращения).Точно так же, как сила — это толчок или тяга, крутящий момент можно рассматривать как скручивание. Символ крутящего момента — греческая буква тау.
Крутящий момент также называют моментом или моментом силы. Это не следует путать с различными другими определениями «момента» в физике. В контексте машиностроения термины «момент» и «крутящий момент» не обязательно взаимозаменяемы; скорее то или другое предпочтительнее в конкретном контексте. Например, «крутящий момент» обычно используется для описания силы вращения на валу, например, при использовании гаечного ключа, тогда как «момент» чаще используется для описания изгибающей силы на балке.
Величина крутящего момента зависит от трех величин: во-первых, приложенной силы; во-вторых, длина плеча рычага, соединяющего ось с точкой приложения силы; и в-третьих, угол между ними. Опять же символами:
Где
Длина плеча рычага особенно важна; правильный выбор этой длины зависит от работы рычагов, шкивов, шестерен и большинства других простых механизмов, имеющих механическое преимущество
Направление крутящего момента можно определить с помощью правила захвата для правой руки: согните пальцы правой руки, чтобы указать направление вращения, и высуньте большой палец наружу, чтобы он был совмещен с осью вращения.Ваш большой палец указывает в направлении вектора крутящего момента.
Крутящий момент является частью базовой спецификации двигателя: выходная мощность двигателя выражается как его крутящий момент, умноженный на его скорость вращения оси. Двигатели внутреннего сгорания вырабатывают полезный крутящий момент только в ограниченном диапазоне скоростей вращения (обычно от 2000 до 5000 об / мин для небольшого автомобиля). Изменяющийся выходной крутящий момент в этом диапазоне можно измерить с помощью динамометра и отобразить в виде кривой крутящего момента. Пик этой кривой крутящего момента находится несколько ниже общего пика мощности.Пик крутящего момента по определению не может появляться при более высоких оборотах, чем пиковая мощность.
Понимание взаимосвязи между крутящим моментом, мощностью и частотой вращения двигателя имеет жизненно важное значение в автомобилестроении, поскольку оно связано с передачей мощности от двигателя через трансмиссию на колеса. Мощность обычно зависит от крутящего момента и частоты вращения двигателя. Передача трансмиссии должна быть выбрана соответствующим образом, чтобы максимально использовать характеристики крутящего момента двигателя.
Обычно кривая крутящего момента турбомотора представляет собой крутой подъем, а затем пологий, почти до максимальных оборотов.Типичный атмосферный двигатель очень отличается: с очень низким крутящим моментом на низких оборотах, затем с быстрым ростом до максимального крутящего момента, а затем снова с быстрым падением. Область под кривой крутящего момента Turbo намного больше с двигателем с турбонаддувом. А если вы удвоите крутящий момент, вы удвоите ускорение, снимите коробку передач. Крутящий момент играет роль в улучшении ускорения именно по причинам, которые я описал в отношении кривой крутящего момента: большее количество передач позволяет конструктору более точно удерживать двигатель в пределах его пиковых оборотов в минуту, создаваемых крутящим моментом.Атмосферному двигателю нужны обороты для выработки мощности.
Если силе позволяют действовать на расстоянии, она выполняет механическую работу. Точно так же, если крутящему моменту позволяют действовать через расстояние вращения, он выполняет работу. Мощность — это работа в единицу времени. Однако время и расстояние вращения связаны угловой скоростью, при которой каждый оборот приводит к перемещению окружности по окружности под действием силы, создающей крутящий момент.
Мощность, выдаваемая приложенным крутящим моментом, может быть рассчитана как:
Мощность = крутящий момент x угловая скорость
Как видите, крутящий момент и мощность напрямую связаны.Мощность — это просто приложение X крутящего момента в течение Y времени. Должны использоваться согласованные единицы. Для метрических единиц СИ мощность — ватты, крутящий момент — ньютон-метры, а угловая скорость — радианы в секунду (не об / мин и не об / с).
В правой части это скалярное произведение двух векторов, дающее скаляр в левой части уравнения. Математически уравнение может быть преобразовано для вычисления крутящего момента для заданной выходной мощности. Обратите внимание, что мощность, подаваемая крутящим моментом, зависит только от мгновенной угловой скорости, а не от того, увеличивается ли угловая скорость, уменьшается или остается постоянной во время приложения крутящего момента (это эквивалентно линейному случаю, когда мощность, подаваемая силой зависит только от мгновенной скорости, а не от результирующего ускорения, если оно есть).
Для различных единиц мощности, крутящего момента или угловой скорости в уравнение необходимо ввести коэффициент преобразования. Кроме того, если вместо угловой скорости (радиан за время) используется скорость вращения (оборот за время), необходимо добавить коэффициент преобразования 2Pi, потому что в одном обороте 2Pi радиана:
Мощность = крутящий момент X 2π X частота вращения
, где скорость вращения выражается в оборотах в единицу времени.
Теперь вы можете рассчитать мощность вашего автомобиля при заданных оборотах.И теперь вы можете понять, почему Формула 1 так жаждет оборотов двигателя. Самый «простой» способ увеличить мощность — увеличить частоту вращения двигателя.
Аа, кстати, Формула-1!
В Формуле 1 инженеры стремятся отображать уровень крутящего момента двигателя для отдельных цепей, для разных частей трассы и различных условий на гоночной трассе. Карты двигателей — одно из темных искусств F1. На мокрой трассе нет необходимости в высоком крутящем моменте. Карта крутящего момента двигателя представляет крутящий момент, создаваемый двигателем, как функцию скорости двигателя и положения дроссельной заслонки двигателя.В ЭБУ карта крутящего момента двигателя используется для позиционирования дросселей двигателя в соответствии с требованиями водителей к крутящему моменту. Карта крутящего момента водителя представляет крутящий момент, запрашиваемый водителем, как функцию скорости двигателя и положения педали акселератора. FIA ввела правила, которые регулируют, как вы можете контролировать крутящий момент двигателя, и охватываются статьями 5.5 и 5.6 технического регламента.
За исключением некоторых особых исключений, крутящий момент двигателя должен регулироваться водителем. К этим исключениям относятся: переключение на пониженную передачу, ограничитель скорости на пит-лейн, функция антиблокировки и стратегия ограничения движения по прямой.Обратите внимание, что здесь перечислены не все исключения. Есть еще много других.
Водитель может управлять крутящим моментом только с помощью одной педали акселератора.
При педали с нулевым процентом (без газа) требуемый крутящий момент должен быть меньше или равен нулю; при стопроцентной педали (полностью открытая дроссельная заслонка) требуемый крутящий момент должен соответствовать или превышать максимальный выходной крутящий момент двигателя в его текущем состоянии (статья 5.5.3).
Существуют ограничения на форму требуемого крутящего момента в зависимости от положения педали и частоты вращения двигателя (для предотвращения использования характеристик двигателя в качестве вспомогательных средств для водителя).
Соблюдая эти ограничения, потребность в крутящем моменте формируется в зависимости от положения дроссельной заслонки и частоты вращения двигателя, чтобы обеспечить желаемый отклик для водителя и автомобиля.
Схема педали водителя может быть изменена от схемы к цепи в зависимости от характеристик схемы. Например, водителям может потребоваться более высокая точность при первом нажатии педали в Монако. Точно так же некоторые водители настаивают на педальной карте для влажной погоды.
Карты крутящего момента двигателя также корректируются с учетом выходной мощности двигателя в зависимости от условий окружающей среды.Все двигатели будут вырабатывать больше крутящего момента в холодный день в Сильверстоуне, чем в Интерлагосе (низкое давление воздуха) или Малайзии (высокая удельная влажность). Это гарантирует, что водители чувствуют одинаковую реакцию двигателя при частичной нагрузке, независимо от погоды.
Карты крутящего момента могут также измениться вследствие изменений в выхлопных системах или воздухозаборнике (если команды представят новую конструкцию выхлопных газов или новую воздушную коробку).
Паровые двигатели и электродвигатели (особенно электродвигатели постоянного тока — постоянного тока), как правило, создают максимальный крутящий момент, близкий к нулевым оборотам в минуту, причем крутящий момент уменьшается по мере увеличения скорости вращения.
Чтобы узнать больше, прочтите мои статьи о карте крутящего момента.
Вернуться к началу страницы
Крутящий момент двигателя — обзор
5 НАСТРОЙКА ИЗМЕРЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ И ИССЛЕДОВАННЫЕ РАБОЧИЕ ТОЧКИ
На основе технических характеристик серийного производства турбокомпрессора испытательного двигателя был создан прототип турбонагнетателя, включающий описанную бесконтактную систему определения крутящего момента на валу. Стандартный серийный турбонагнетатель был заменен прототипом.Компрессор и турбина не претерпели изменений. Следовательно, что касается согласования двигателя и турбонагнетателя, двигатель может безопасно эксплуатироваться в полном рабочем диапазоне.
Кроме того, поскольку был доступен частично программируемый ЭБУ, определенными условиями рабочих точек можно было управлять независимо, например фазы газораспределения, которая использовалась для организации специальных вариаций параметров для детального исследования взаимодействия между двигателем внутреннего сгорания и системой наддува.
Для измерений крутящего момента вала турбины турбонагнетателя с временным разрешением использовалась частота регистрации более 100 кГц.С помощью DFT был исследован спектр измеряемого сигнала на предмет его ширины полосы и максимальной соответствующей частоты. Затем необработанные данные были соответствующим образом отфильтрованы и пересчитаны на угол поворота коленчатого вала (разрешение 0,1 ° CA). Этот рабочий процесс обеспечивает высокое качество данных с разрешением по углу поворота коленчатого вала и разумный конечный размер файла. Для показанных устойчивых рабочих точек примерно 200 последовательных циклов двигателя были записаны, обработаны, отфильтрованы и затем рассчитан средний цикл двигателя.
В таблице 1 дается обзор рабочих точек двигателя, представленных в этой статье.Все точки были зафиксированы при частоте вращения двигателя 1250 об / мин. Представлены четыре стационарных стабильных рабочих точки, в которых изменялась только фаза кулачков для впускных и выпускных клапанов для регулирования нагрузки двигателя, в то время как дроссельная заслонка оставалась в условиях WOT. Нагрузка указана в процентах от полного крутящего момента двигателя серийного производства при 1250 об / мин.
Таблица 1. Рабочие точки двигателя
| № | Скорость | Педаль | Нагрузка | Cam_int | Cam_exh | Lambda |
|---|---|---|---|---|---|---|
| — | об / мин 9015% | об / мин 9015% ° CRK | ° CRK | — | ||
| 116_00 | 1250 | WOT / 100% | 63.6 | 110 | — 110 | 0,99 |
| 116_01 | 1250 | WOT / 100% | 78,5 | 85 | — 85 | 1 |
| 116_02 | 1250 | WOT / 100% | 91,6 | 82 | — 80 | 1,09 |
| 116_03 | 1250 | WOT / 100% | 112,9 | 82 | — 72 | 1,18 |
Это очевидно насколько сильно время перекрытия клапанов влияет на крутящий момент двигателя.Любое изменение нагрузки двигателя вызывается исключительно изменением фаз газораспределения впускных и выпускных клапанов и, таким образом, тесно связано с так называемым механизмом «продувки», который (в дополнение к обычному турбонаддува) усиливает двигатель. Благодаря этой хорошо известной стратегии работы ([7], [8], [9]) крутящий момент двигателя может быть увеличен почти вдвое. Даже при серийном применении крутящий момент при полной нагрузке может быть превышен, что, как считается, связано с двумя основными причинами:
- ▪
Сливной клапан был механически заблокирован для минимизации утечки — состояние, которое, безусловно, не может быть достигнуто в последовательном режиме. производственный двигатель в импульсном режиме горячего газа.Повышенный массовый расход через турбинное колесо приводит к увеличению мощности на валу турбины и, следовательно, мощности компрессора.
- ▪
Производитель оригинального оборудования следует консервативной стратегии продувки, чтобы гарантировать долговечность двигателя, а также определенно избегать преждевременных воспламенений при любых обстоятельствах в полевых условиях.
В исследуемом случае двигатель был хорошо подготовлен и эксплуатировался под наблюдением системы контроля и управления, поэтому указанные выше ограничения могут быть превышены.Все четыре стационарные точки работали с термостойкостью и близкой к пределу детонации двигателя.
Для рабочих точек, перечисленных в Таблице 1, был проведен комбинированный анализ сгорания и газообмена, например, для четвертого цилиндра, с использованием коммерчески доступного программного обеспечения Tiger [10]. Соответствующие результаты показаны на рисунке 5. Хотя — из-за сложных режимов потока — операцию очистки трудно точно проанализировать с помощью нульмерного или ограниченного одномерного кода, результаты ясно показывают долю поглощенной массы.Эффективные площади клапана показаны пунктирными черными линиями. Давления во впускном и выпускном каналах четвертого цилиндра показаны сплошными синими и красными кривыми. Соответствующие расчетные массовые потоки на впуске и выпуске показаны пунктирными синими и красными кривыми.
Рис. 5. Результаты анализа газообмена
Очевидно, смещение кривых подъема клапана вызывает два изменения: во-первых, это позволяет вообще продувку, поскольку впускные и выпускные клапаны могут открываться одновременно с определенным перекрытием. .Во-вторых, он также перемещает относительное положение импульсов давления и перекрытия клапана в желаемом направлении. Для продувки давление на входе в цилиндр (~ давление на выходе компрессора) должно быть выше давления на выходе из цилиндра (~ давление на входе в турбину).
В конце процесса продувки (близко к закрытию выпускного клапана) может наблюдаться отрицательный массовый расход. Это вызвано абсолютной длиной синхронизации (выпускного) клапана, поскольку событие открытия выпускного клапана следующего цилиндра отодвигает некоторый массовый расход, в то время как выпускной клапан фактического цилиндра все еще открыт.В четырехцилиндровом двигателе укороченная и / или регулируемая длина момента выпуска может помочь избежать этого, как показано в [7], [8]. Этот эффект свидетельствует о несовершенном разделении потоков выхлопных каналов, особенно в четырехцилиндровых двигателях, где время открытия выпускного клапана больше, чем расстояние между двумя тактами выпуска. Это также одна из основных движущих сил для концепций двойной спирали или двойной спирали, где разделение потока осуществляется внутри корпуса турбины. Альтернативой является событие переменного открытия выпускного клапана, реализующее это разделение потока внутри головки блока цилиндров.Однако короткое время открытия выпускного клапана может быть эффективно использовано только для области нижнего предела крутящего момента, так как для высоких скоростей и нагрузок требуется более длительное время (вместе с газодинамическими эффектами), чтобы реализовать обмен массой газа в цилиндре в очень короткие сроки. ограниченный период времени.
Зависимость мощностиот крутящего момента — x-engineer.org
В этой статье мы собираемся понять, как создается крутящий момент двигателя , как рассчитывается мощность двигателя и что такое крутящий момент и кривая мощности .Кроме того, мы собираемся взглянуть на карты крутящего момента и мощности двигателя (поверхности).
К концу статьи читатель сможет понять разницу между крутящим моментом и мощностью, как они влияют на продольную динамику автомобиля и как интерпретировать кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке.
Определение крутящего момента
Крутящий момент можно рассматривать как вращающее усилие , приложенное к объекту. Крутящий момент (вектор) — это произведение между силой (вектором) и расстоянием (скаляр).Расстояние, также называемое плечом рычага , измеряется между усилием и точкой поворота. Подобно силе, крутящий момент является вектором и определяется амплитудой и направлением вращения.
Изображение: Момент затяжки на колесном болте
Представьте, что вы хотите затянуть / ослабить болты колеса. Нажатие или вытягивание рукоятки гаечного ключа, соединенного с гайкой или болтом, создает крутящий момент (усилие поворота), который ослабляет или затягивает гайку или болт.
Крутящий момент Т [Нм] является произведением силы F [Н] и длины плеча рычага a [м] .
\ [\ bbox [# FFFF9D] {T = F \ cdot a} \]Чтобы увеличить величину крутящего момента, мы можем либо увеличить силу, либо длину плеча рычага, либо и то, и другое.
Пример : Рассчитайте крутящий момент, полученный на болте, если плечо ключа имеет 0,25 м и приложенное усилие составляет 100 Н (что приблизительно эквивалентно толкающей силе 10 кг )
\ [T = 100 \ cdot 0,25 = 25 \ text {Нм} \]Такой же крутящий момент может быть получен, если плечо рычага составляет 1 м , а усилие только 25 Н .
Тот же принцип применяется к двигателям внутреннего сгорания. Крутящий момент на коленчатом валу создается силой, прикладываемой к шейке шатуна через шатун.
Изображение: Крутящий момент на коленчатом валу
Крутящий момент T будет создаваться на коленчатом вале на каждой шейке шатуна каждый раз, когда поршень находится в рабочем ходе. Плечо рычага и в данном случае является радиусом (смещением) кривошипа .
Величина силы F зависит от давления сгорания внутри цилиндра.Чем выше давление в цилиндре, тем выше усилие на коленчатом валу, тем выше выходной крутящий момент.
Изображение: функция расчета крутящего момента двигателя для давления в цилиндре
Длина плеча рычага влияет на общую балансировку двигателя . Слишком большое его увеличение может привести к дисбалансу двигателя, что приведет к увеличению усилий на шейках коленчатого вала.
Пример : Рассчитайте крутящий момент на коленчатом валу для двигателя со следующими параметрами:
| Диаметр цилиндра, B [мм] | 85 |
| Давление в цилиндре, p [бар] | 12 |
| Смещение кривошипа, a [мм] | 62 |
Сначала мы вычисляем площадь поршня (предполагая, что головка поршня плоская и ее диаметр равен диаметру отверстия цилиндра):
\ [A_p = \ frac {\ pi B ^ 2} {4} = \ frac {\ pi \ cdot 0.2 \]Во-вторых, мы вычислим силу, приложенную к поршню. Чтобы получить силу в Н, (Ньютон), мы будем использовать давление, преобразованное в Па (Паскаль).
\ [F = p \ cdot A_p = 120000 \ cdot 0,0056745 = 680.94021 \ text {N} \]Предполагая, что вся сила в поршне передается на шатун, крутящий момент рассчитывается как:
\ [T = F \ cdot a = 680.94021 \ cdot 0.062 = 42.218293 \ text {Нм} \]Стандартная единица измерения крутящего момента — Н · м (Ньютон-метр).В частности, в США единицей измерения крутящего момента двигателя является фунт-сила · фут (фут-фунт). Преобразование между Н · м и фунт-сила · фут :
\ [\ begin {split}1 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} & = 1.355818 \ text {N} \ cdot \ text {m} \\
1 \ text {N} \ cdot \ text {m} & = 0.7375621 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft}
\ end {split} \]
Для нашего конкретного примера крутящий момент в имперских единицах (США):
\ [T = 42.218293 \ cdot 0.7375621 = 31.138615 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} \]Крутящий момент T [Н] также может быть выражен как функция среднее эффективное давление двигателя.
\ [T = \ frac {p_ {me} V_d} {2 \ pi n_r} \] где:
p me [Па] — среднее эффективное давление
V d [m 3 ] — рабочий объем двигателя
n r [-] — количество оборотов коленчатого вала за полный цикл двигателя (для четырехтактного двигателя n r = 2 )
Определение мощности
В физике мощность — это работа, выполненная во времени, или, другими словами, — скорость выполнения работы .В системах вращения мощность P [Вт] является произведением крутящего момента T [Нм] и угловой скорости ω [рад / с] .
\ [\ bbox [# FFFF9D] {P = T \ cdot \ omega} \]Стандартная единица измерения мощности — Вт, (ватт) и скорости вращения — рад / с, (радиан в секунду) . Большинство производителей транспортных средств предоставляют мощность двигателя л.с. и (мощность торможения) и скорость вращения об / мин (оборотов в минуту).Поэтому мы будем использовать формулы преобразования как для скорости вращения, так и для мощности.
Чтобы преобразовать об / мин в рад / с , мы используем:
\ [\ omega \ text {[rad / s]} = N \ text {[rpm]} \ cdot \ frac {\ pi} { 30} \]Чтобы преобразовать рад / с в об / мин , мы используем:
\ [N \ text {[rpm]} = \ omega \ text {[rad / s]} \ cdot \ frac {30 } {\ pi} \]Мощность двигателя также может быть измерена в кВт вместо Вт для более компактного значения.Чтобы преобразовать кВт в л.с. и наоборот, мы используем:
\ [\ begin {split}P \ text {[bhp]} & = 1.36 \ cdot P \ text {[кВт]} \\
P \ text {[кВт]} & = \ frac {P \ text {[bhp]}} {1.36}
\ end {split} \]
В некоторых случаях вы можете найти л.с. (мощность в лошадиных силах) вместо л.с. как единица измерения мощности.
Имея скорость вращения, измеренную в об / мин , и крутящий момент в Нм , формула для расчета мощности :
\ [\ begin {split}P \ text {[кВт]} & = \ frac {\ pi \ cdot N \ text {[rpm]} \ cdot T \ text {[Nm]}} {30 \ cdot 1000} \\
P \ text {[HP]} & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot N \ text {[rpm]} \ cdot T \ text {[Nm]}} {30 \ cdot 1000}
\ end {split} \]
Пример . Вычислите мощность двигателя как в кВт, , так и в л.с. , если крутящий момент двигателя составляет 150 Нм, и частота вращения двигателя составляет 2800 об / мин .
\ [\ begin {split}P & = \ frac {\ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 44 \ text {kW} \\
P & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 59,8 \ text {HP}
\ end {split} \]
Динамометр двигателя
Скорость двигателя измеряется с помощью датчика на коленчатом валу (маховике).В идеале, чтобы рассчитать мощность, мы должны также измерить крутящий момент на коленчатом валу с помощью датчика. Технически это возможно, но не применяется в автомобильной промышленности. Из-за условий эксплуатации коленчатого вала (температуры, вибрации) измерение крутящего момента двигателя с помощью датчика не является надежным методом. Также довольно высока стоимость датчика крутящего момента. Следовательно, крутящий момент двигателя измеряется во всем диапазоне скорости и нагрузки с помощью динамометра (испытательный стенд) и отображается (сохраняется) в блоке управления двигателем.
Изображение: Схема динамометра двигателя
Динамометр — это в основном тормоз (механический, гидравлический или электрический), который поглощает мощность, производимую двигателем. Самый используемый и лучший тип динамометра — это электрический динамометр . Фактически это электрическая машина , которая может работать как генератор или двигатель . Изменяя крутящий момент нагрузки генератора, двигатель может быть переведен в любую рабочую точку (скорость и крутящий момент).Кроме того, при отключенном двигателе (без впрыска топлива) генератор может работать как электродвигатель для раскрутки двигателя. Таким образом можно измерить трение двигателя и потери крутящего момента насоса.
В электрическом динамометре ротор соединен с коленчатым валом. Связь между ротором и статором электромагнитная. Статор закреплен через плечо рычага на датчике веса . Чтобы уравновесить ротор, статор будет прижиматься к датчику нагрузки. Крутящий момент T рассчитывается путем умножения силы F , измеренной в датчике нагрузки, на длину плеча рычага a .
\ [T = F \ cdot a \]Параметры двигателя: тормозной момент, тормозная мощность (л.с.) или удельный расход топлива при торможении (BSFC) содержат ключевое слово «тормоз», потому что для их измерения используется динамометр (тормоз). .
В результате динамометрического испытания двигателя получается карты крутящего момента (поверхности), которые дают значение крутящего момента двигателя при определенных оборотах двигателя и нагрузке (стационарные рабочие точки). Нагрузка двигателя эквивалентна положению педали акселератора.
Пример карты крутящего момента для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :
| Двигатель крутящий момент [Нм] | Положение педали акселератора [%] | ||||||||
| 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 100 | ||
| Двигатель скорость [об / мин] | 800 | 45 | 90 | 107 | 109 | 110 | 111 | 114 | 116 |
| 1300 | 60 | 105 | 132 | 133 | 134 | 136 | 138 | 141 | |
| 1800 | 35 | 89 | 133 | 141 | 1 42 | 144 | 145 | 149 | |
| 2300 | 19 | 70 | 133 | 147 | 148 | 150 | 151 | 155 | |
| 2800 | 3 | 55 | 133 | 153 | 159 | 161 | 163 | 165 | |
| 3300 | 0 | 41 | 126 | 152 | 161 | 165 | 167 | 171 | |
| 3800 | 0 | 33 | 116 | 150 | 160 | 167 | 170 | 175 | |
| 4300 | 0 | 26 | 110 | 155 | 169 | 176 | 180 | 184 | |
| 4800 9004 1 | 0 | 18 | 106 | 155 | 174 | 179 | 185 | 190 | |
| 5300 | 0 | 12 | 96 | 147 | 167 | 175 | 181 | 187 | |
| 5800 | 0 | 4 | 84 | 136 | 161 | 170 | 175 | 183 | |
| 6300 | 0 | 0 | 72 | 120 | 145 | 153 | 159 | 171 | |
Пример схемы мощности для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :
| Двигатель мощность [ Л.с.] | Положение педали акселератора [%] | ||||||||
| 5 | 10 | 20 9 0041 | 30 | 40 | 50 | 60 | 100 | ||
| Скорость вращения двигателя [об / мин] | 800 | 5 | 10 | 12 | 12 | 13 | 13 | 13 | 13 |
| 1300 | 11 | 19 | 24 | 25 | 25 | 25 | 26 | 26 | |
| 1800 | 9 | 23 | 34 | 36 | 36 | 37 | 37 | 38 | |
| 2300 | 6 | 23 | 44 | 48 | 48 | 49 | 49 | 51 | |
| 2800 | 1 | 22 | 53 | 61 | 63 | 64 | 65 | 66 | |
| 3300 | 0 | 19 | 59 | 71 | 76 | 78 | 78 | 80 | |
| 3800 | 0 | 18 | 63 | 81 | 87 | 90 | 92 | 95 | |
| 4300 | 0 | 16 | 67 | 95 | 103 | 108 | 110 | 113 | |
| 4800 | 0 | 12 | 72 | 106 | 119 | 122 | 126 | 130 | |
| 5300 | 0 | 9 | 72 | 111 | 126 | 132 | 137 | 141 | |
| 5800 | 0 90 041 | 3 | 69 | 112 | 133 | 140 | 145 | 151 | |
| 6300 | 0 | 0 | 65 | 108 | 130 | 137 | 143 | 153 | |
Электронный блок управления (ЕСМ) ДВС имеет карту крутящего момента, хранящуюся в памяти.Он вычисляет (интерполирует) функцию крутящего момента двигателя от текущих оборотов двигателя и нагрузки. В ECM нагрузка выражается как давление во впускном коллекторе для бензиновых двигателей (искровое зажигание, SI) и время впрыска или масса топлива для дизельных двигателей (воспламенение от сжатия, CI). Стратегия расчета крутящего момента двигателя имеет поправки на основе температуры и давления всасываемого воздуха.
График данных крутящего момента и мощности, функции частоты вращения и нагрузки двигателя дает следующие поверхности:
Изображение: Поверхность крутящего момента двигателя SI | Изображение: Поверхность мощности двигателя SI |
Для Для лучшей интерпретации карт крутящего момента и мощности можно построить двухмерную линию крутящего момента для фиксированного значения положения педали акселератора.
Изображение: кривые крутящего момента двигателя SI | Изображение: кривые мощности двигателя SI |
Крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке
Как вы видели, крутящий момент и мощность внутреннего сгорания двигатель зависит как от частоты вращения двигателя, так и от нагрузки. Обычно производители двигателей публикуют характеристики крутящего момента и кривых (кривые) при полной нагрузке и (100% положение педали акселератора). Кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке подчеркивают максимальный крутящий момент и распределение мощности во всем диапазоне оборотов двигателя.
Изображение: параметры крутящего момента и мощности двигателя при полной нагрузке
Форма приведенных выше кривых крутящего момента и мощности не соответствует реальному двигателю, их цель — объяснить основные параметры. Тем не менее, формы аналогичны реальным характеристикам искрового зажигания (бензин), левого впрыска, атмосферного двигателя.
Частота вращения двигателя N e [об / мин] характеризуется четырьмя основными моментами:
N min — минимальная стабильная частота вращения двигателя при полной нагрузке
N Tmax — частота вращения двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
N Pmax — частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности; также называется номинальная частота вращения двигателя
N max — максимальная стабильная частота вращения двигателя
При минимальной частоте вращения двигатель должен работать плавно, без колебаний или остановок.Двигатель также должен позволять работать на максимальной скорости без каких-либо повреждений конструкции.
Крутящий момент двигателя при полной нагрузке кривая T e [Нм] характеризуется четырьмя точками:
T 0 — крутящий момент двигателя при минимальных оборотах двигателя
T max — максимальный двигатель крутящий момент (максимальный крутящий момент или номинальный крутящий момент )
T P — крутящий момент двигателя при максимальной мощности двигателя
T M — крутящий момент двигателя при максимальной частоте вращения двигателя
В зависимости от типа всасываемого воздуха (атмосферный или с турбонаддувом) максимальный крутящий момент может быть точечным или линейным.Для двигателей с турбонаддувом или наддувом максимальный крутящий момент может поддерживаться постоянным между двумя значениями частоты вращения двигателя.
Мощность двигателя при полной нагрузке Кривая P e [л.с.] характеризуется четырьмя точками:
P 0 — мощность двигателя при минимальных оборотах
P max — максимальная мощность мощность (пиковая мощность или номинальная мощность )
P T — мощность двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
P M — мощность двигателя при максимальной частоте вращения
Область между минимальными оборотами двигателя Н мин и максимальная частота вращения двигателя Н Tmax называется зоной нижнего конца крутящего момента .Чем выше крутящий момент в этой области, тем лучше возможности запуска / ускорения транспортного средства. Когда двигатель работает в этой области при полной нагрузке, если сопротивление дороги увеличивается, частота вращения двигателя будет уменьшаться, что приведет к падению крутящего момента двигателя и остановке двигателя . По этой причине эта область также называется областью нестабильного крутящего момента .
Область между максимальной частотой вращения двигателя N Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N Pmax называется диапазоном мощности .Во время разгона автомобиля для достижения наилучших характеристик переключение передач (вверх) следует выполнять на максимальной мощности двигателя. В зависимости от передаточных чисел коробки передач после переключения на выбранной передаче частота вращения двигателя снижается до максимального крутящего момента, что обеспечивает оптимальное ускорение. Переключение передач на максимальной мощности двигателя позволит удерживать частоту вращения двигателя в пределах диапазона мощности.
Область между максимальной частотой вращения двигателя N Pmax и максимальной частотой вращения двигателя N max называется зоной верхнего предела крутящего момента .Более высокий крутящий момент приводит к более высокой выходной мощности, что означает более высокую максимальную скорость автомобиля и лучшее ускорение на высокой скорости.
Когда частота вращения двигателя поддерживается между максимальной частотой вращения двигателя N Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N max , если сопротивление транспортного средства увеличивается, частота вращения двигателя падает, а выходной крутящий момент увеличивается, таким образом компенсация увеличения дорожной нагрузки. По этой причине эта область называется областью стабильного крутящего момента .
Ниже вы можете найти несколько примеров кривых крутящего момента и мощности при полной нагрузке для различных типов двигателей. Обратите внимание на форму кривых в зависимости от типа двигателя (с искровым зажиганием или с компрессионным зажиганием) и типа воздухозаборника (атмосферный или с турбонаддувом).
Крутящий момент и мощность двигателя Honda 2.0 при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 4-рядный | Изображение: Двигатель Honda 2.0 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке |
| Топливо | бензин (SI) | |
| Объем двигателя [см 3 ] | 1998 | |
| Впрыск топлива | порт клапана | |
| Воздухозаборник | атмосферный | |
| Выбор фаз газораспределения | переменная | |
| T макс. [Нм] | 190 | |
| N Tmax [об / мин] | 4500 | |
| P max [ Л.с.] | 155 | |
| Н Pmax [об / мин] | 6000 | Н макс [об / мин] | 6800 |
Saab 2.Крутящий момент и мощность двигателя 0T при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 4-рядный | Изображение: Двигатель Saab 2.0T SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке |
| Топливо | бензин (SI) | |
| Объем двигателя [см 3 ] | 1998 | |
| Впрыск топлива | порт клапана | |
| Воздухозаборник | с турбонаддувом | |
| Выбор фаз газораспределения | фиксированный | |
| T макс. [Нм] | 265 | |
| N Tmax [об / мин] | 2500 | |
| P max [л.с.] | 175 | |
| Н Pmax [об / мин] | 5500 | |
| N 9041 3 макс. [об / мин] | 6300 |
Audi 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя TFSI при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 4 рядных | Изображение: Двигатель Audi 2.0 TFSI SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке |
| Топливо | бензин (SI) | |
| Объем двигателя [см 3 ] | 1994 | |
| Впрыск топлива | прямой | |
| Воздухозаборник | с турбонаддувом | |
| Выбор фаз газораспределения | фиксированный | |
| T max [Нм] | 280 | |
| N Tmax [об / мин] | 1800 — 5000 | |
| P max [ Л.с.] | 200 | |
| Н Pmax [об / мин] | 5100 — 6000 | |
| 6500 |
Toyota 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя D-4D при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 4 рядных | Изображение: Двигатель Toyota 2.0 CI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке |
| Топливо | дизель (CI) | |
| Объем двигателя [см 3 ] | 1998 | |
| Впрыск топлива | прямой | |
| Воздухозаборник | с турбонаддувом | |
| Выбор фаз газораспределения | фиксированный | |
| T макс. [Нм] | 300 | |
| N Tmax [об / мин] | 2000 — 2800 | |
| P max [Л.с.] | 126 | |
| Н Pmax [об / мин] | 3600 | |
| N макс. [об / мин] | 5200 |
Mercedes-Benz 1.8 Крутящий момент и мощность двигателя Kompressor при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 4 рядных | Изображение: Двигатель Mercedes Benz 1.8 Kompressor SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке |
| Топливо | бензин | |
| Объем двигателя [см 3 ] | 1796 | |
| Впрыск топлива | порт клапана | |
| Воздухозаборник | с наддувом | |
| Клапан синхронизация | фиксированная | |
| T max [Нм] | 230 | |
| N Tmax [об / мин] | 2800 — 4600 | |
| P max [л.с. ] | 156 | |
| Н Pmax [об / мин] | 5200 | 90 046|
| Н макс [об / мин] | 6250 |
BMW 3.0 Крутящий момент и мощность двигателя TwinTurbo при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 6 рядных | Изображение: Двигатель BMW 3.0 TwinTurbo SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке |
| Топливо | бензин | |
| Объем двигателя [см 3 ] | 2979 | |
| Впрыск топлива | прямой | |
| Воздухозаборник | двухступенчатый с турбонаддувом | |
| Синхронизация клапана | переменная | |
| T макс [Нм] | 400 | |
| N Tmax [об / мин] | 1300 — 5000 | |
| P макс [Л.с.] | 306 | |
| Н Pmax [об / мин] | 5800 | |
| Н макс. [об / мин] | 7000 |
Mazda 2.6 крутящий момент и мощность роторного двигателя при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 2 Ванкель | Изображение: Двигатель Mazda 2.6 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке |
| Топливо | бензин | |
| Объем двигателя [см 3 ] | 1308 (2616) | |
| Впрыск топлива | порт клапана | |
| Воздухозаборник | атмосферный | |
| Выбор фаз газораспределения | фиксированный | |
| T max [Нм] | 211 | |
| N Tmax [об / мин] | 5500 | |
| P max [HP] | 231 | |
| Н Pmax [об / мин] | 8200 | |
| N макс. [об / мин] | 9500 |
Porsche 3.6 крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 6 плоских | Изображение: Двигатель Porsche 3.6 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке |
| Топливо | бензин | |
| Объем двигателя [см 3 ] | 3600 | |
| Впрыск топлива | порт клапана | |
| Воздухозаборник | атмосферный | |
| Регулировка фаз газораспределения | переменная | |
| T макс. [Нм] | 405 | |
| N Tmax [об / мин] | 5500 | |
| P макс [л.с.] | 415 | |
| Н Pmax [об / мин] | 7600 | |
| N макс. [об / мин] | 8400 |
Ключевые положения, которые следует учитывать в отношении мощности и крутящего момента двигателя:
Крутящий момент
- крутящий момент является составляющей мощности
- крутящий момент может быть увеличен путем увеличения среднего эффективного
- с меньшим максимальным крутящим моментом, распределенным в диапазоне скоростей двигателя, с точки зрения тяги, лучше с точки зрения тяги, чем с более высокой точкой максимального крутящего момента
- нижний конечный крутящий момент очень важно для пусковых возможностей автомобилей
- высокий крутящий момент полезен в условиях бездорожья, когда автомобиль эксплуатируется на больших уклонах дороги, но на низкой скорости
Мощность
- Мощность двигателя зависит как от крутящего момента, так и от скорости
- мощность может быть увеличена за счет увеличения крутящего момента или частоты вращения двигателя
- высокая мощность важна для высоких скоростей автомобиля eds: чем выше максимальная мощность, тем выше максимальная скорость автомобиля.
- Распределение мощности двигателя при полной нагрузке в диапазоне оборотов двигателя влияет на способность автомобиля к ускорению на высоких скоростях. работать в диапазоне мощности, между максимальным крутящим моментом двигателя и мощностью
. По любым вопросам или наблюдениям относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.
Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!
Что такое крутящий момент двигателя? Его характеристики и формула-CarBikeTech
Крутящий момент, проще говоря, это «крутящая сила или сила поворота ». Это тенденция силы вращать объект вокруг оси. С точки зрения автомобилестроения, это мера вращательного усилия, прилагаемого поршнем к коленчатому валу двигателя.
Крутящий момент = сила x расстояние. В системе SI для измерения крутящего момента используется Ньютон-метр (Нм).Другие единицы: килограмм-метр, (кг-м) в метрической системе и фут-фунт-сила, ’(фут-фунт) в британской системе мер.
Каждый двигатель спроектирован и построен для определенной цели. Следовательно, его производительность варьируется в зависимости от его применения. Выходной крутящий момент автомобильного двигателя в основном зависит от его отношения хода к диаметру цилиндра, степени сжатия, давления сгорания и скорости в об / мин. Большинство двигателей «под квадратным сечением», у которых длина хода поршня на больше, чем диаметр внутреннего отверстия , как правило, развивает большую величину « нижнего крутящего момента ».Величина крутящего момента, которую может проявить двигатель, зависит от оборотов двигателя.
Различные конструкции / конфигурации двигателей развивают разные характеристики крутящего момента, такие как пиковая кривая / плоская кривая . Большинство автомобильных двигателей развивают полезный крутящий момент в узком диапазоне всего диапазона скоростей двигателя. В бензиновых двигателях он обычно начинается при 1000–1200 об / мин и достигает пика в диапазоне 2500–4000 об / мин. В то время как в дизельном двигателе он начинается на отметке , 1500-1700 об / мин, и достигает пика при 2000-3000 об / мин.Bugatti Veyron — один из автомобилей с самыми высокими показателями крутящего момента.
Если вам известна мощность двигателя в лошадиных силах, то вы можете использовать следующую формулу —
Крутящий момент = 5252 x л.с. / об / мин
Почему крутящий момент двигателя важен?
Крутящий момент и мощность в лошадиных силах — это две выходные характеристики двигателя. Они связаны и пропорциональны друг другу по скорости. «Диапазон крутящего момента » на кривой двигателя представляет его тяговую способность , которая определяет «управляемость » и «ускорение ».Крутящий момент больше всего необходим при движении автомобиля с места и / или при подъеме на склон. Точно так же, чем тяжелее транспортное средство, или транспортное средство с полной номинальной нагрузкой требует большего крутящего момента, чтобы тянуть и заставить его двигаться. В обычном двигателе мощность определяет максимальную скорость автомобиля (передаточные числа), тогда как крутящий момент управляет его ускорением / подбором. Скорость ускорения также зависит от веса транспортного средства и «нагрузки», которую несет транспортное средство.
Крутящий момент двигателя с плоской кривой и пиковой кривой:
Большинство бензиновых двигателей обычно вырабатывают очень высокий крутящий момент « с низким крутящим моментом ».Однако обычно они демонстрируют крутящий момент « пиковая кривая » в форме «пика» холма. В конструкции « пиковая кривая » максимальный крутящий момент приходится на середину диапазона оборотов двигателя (около 2500–3000 об / мин). После этого он начинает быстро гаснуть, а мощность продолжает расти. Максимальное значение HP достигает позже при более высоких оборотах двигателя, а затем гаснет на красной линии.
Пиковый крутящий момент в сравнении с крутящим моментом при плоской кривойБольшинство современных дизельных двигателей развивают крутящий момент « при плоской кривой ».В конструкции с «плоской кривой» двигатель развивает максимальный крутящий момент при « от нижнего до среднего значения » частоты вращения двигателя, т. Е. Прибл. 1500 об / мин и далее. Его значение остается почти таким же или «плоским» в большей части диапазона оборотов двигателя (2500–4000 об / мин). Это помогает улучшить ускорение и уменьшает количество переключений передач во время вождения.
Что такое крутящий момент на нижнем пределе?
Часто производители используют этот термин для описания крутящего момента двигателя. « Low-End-Torque » — это крутящий момент, который двигатель производит в нижнем диапазоне i оборотов двигателя.е. между 1000-2000 об / мин . Этот диапазон оборотов очень важен при движении автомобиля из неподвижного состояния или при движении в условиях низкой скорости, например, в транспортном потоке. Если двигатель генерирует больший крутящий момент на нижнем конце диапазона оборотов, это означает, что двигатель имеет более высокий « нижний крутящий момент » или лучшую тяговую способность на низких скоростях . Это также означает, что двигатель может быстро выводить транспортное средство из состояния покоя, тянуть более тяжелые грузы или относительно легко подниматься по склону, в зависимости от обстоятельств, без резких оборотов.
Крутящий момент и эффективность двигателя:
Крутящий момент двигателя достигает своего максимального значения на скорости, где он наиболее эффективен. Другими словами, КПД двигателя максимален на скорости, на которой он обеспечивает максимальный крутящий момент. Если вы поднимете двигатель выше этой скорости, его крутящий момент начнет уменьшаться из-за повышенного трения движущихся частей двигателя. Таким образом, даже если вы увеличите обороты двигателя до максимальной скорости вращения, крутящий момент больше не увеличится.
Крутящий момент двигателя умножается на шестерни.Чем ниже выбранная передача (т. Е. 1 st передача с высоким передаточным числом), тяговая способность двигателя выше. Таким образом, тяговые качества автомобиля максимальны на первой передаче. Однако, если вы увеличите обороты двигателя на передаче 1 и , через некоторое время он достигнет своего предела; тем самым побуждая водителя переключиться на следующую передачу. Напротив, если вы переключаете передачу до того, как крутящий момент двигателя достигнет своего «пикового» значения, автомобиль может потерять ускорение. Это потому, что колеса не получают достаточной силы для вращения.Таким образом, вынуждая водителя переключиться обратно на предыдущую / более низкую передачу.
Крутящий момент двигателя и движение:
Наилучшая топливная экономичность может быть получена при переключении передач в «диапазоне мощности» транспортного средства и переключении передач как можно ближе к значению пикового крутящего момента . Кроме того, чтобы повысить эффективность, выберите правильную передачу / с, соответствующую скорости автомобиля / оборотам двигателя, как рекомендовано производителем автомобиля.
1. Сценарий шоссе:
Самое доступное снаряжение (i.е. 5-е или 6-е или так далее) + самая низкая частота вращения двигателя = наилучшая топливная экономичность
2. При подъеме на склон / уклон:
Низкая передача (т.е. 1-я передача) + высокие обороты двигателя = наименьшая топливная экономичность, но большая тяговая способность.
Когда ваш автомобиль разгоняется до 60 км / ч, например, по шоссе, вам не нужны высокие обороты двигателя, чтобы он продолжал двигаться. Это означает, что при движении по автомагистралям / автомагистралям используйте самую верхнюю передачу и поддерживайте обороты двигателя ниже 2500, чтобы получить максимальную эффективность.Точно так же при подъеме по склону вам нужно использовать более низкую передачу (то есть 1-ю передачу) и более высокие обороты двигателя, чтобы тянуть автомобиль (и груз, если он есть) против силы тяжести. Однако это повлияет на топливную экономичность.
Мощность крутящий момент Расход топливаЭти значения упоминаются в каждом руководстве по эксплуатации. Сказав это, всегда запускать двигатель на «максимальной мощности / скорости» или увеличивать обороты двигателя до зоны « Red Line » нет необходимости, если вы не участвуете в гонке, поскольку это приведет только к сжиганию дополнительного топлива .
Помните, что такое дополнительное количество топлива, сожженное или сэкономленное, будет иметь большое значение в конце пути — будь оно коротким или длинным… !!!
Подробнее: Что такое мощность в лошадиных силах?
О компании CarBikeTech
CarBikeTech — технический блог. Его члены имеют опыт работы в автомобильной сфере более 20 лет. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.
Посмотреть все сообщения CarBikeTech
Физика двигателя внутреннего сгорания
Физика, лежащая в основе современных четырехтактных двигателейДэвид Гиссель
Университет Аляски Фэрбенкс
Веб-проект Physics 211, осень 2002 г.
Мощность двигателя измеряется двумя способами.Первый — это прямое измерение мощности двигателя: крутящий момент. Крутящий момент определяется как количество массы, которое может быть поднято на определенное расстояние от центра вращения (измеряется в фунтах-футах в Америке и Н-м в остальном мире). Крутящий момент — это то, что ускоряет машину. Это то, что толкает вас обратно на сиденье при ускорении.
Второй способ измерения выходной мощности — в лошадиных силах (в других странах мощность определяется единицей PS). В остальном мире объем производства также измеряется в киловаттах.Лошадиная сила — это расчетная единица (не измеряется напрямую). Его можно просто представить как крутящий момент, который двигатель производит при заданных оборотах. Первоначально он был определен Джеймсом Ваттом как вес, который лошадь может поднять на 100 футов за одну минуту. Ватт оценил это число как 330 фунтов.
Чтобы преобразовать мощность в лошадиные силы в крутящий момент, мы должны понимать уравнения работы и мощности, перечисленные ниже.
Работа = Сила * 2 * Пи * радианы = (в английских единицах) 1 фунт * 2 * 3.14 * 1 фут = 2 * 3,14 фунт-фут = 6,283 фунт-фут
Мощность = Работа / время = 6,283 фунт-фут / мин
1 л.с. определяется как 550 фунт-фут / с = 33000 фунт-фут / мин (по измерениям Джеймса Ватта)
Итак, если 1 фунт-фут крутящего момента применяется за одну минуту (1 об / мин) = (6,283 фунт-фут / мин) / (33000 фунт-фут / мин) = 1/5252 от 1 л.с.
Из этого мы видим, что в одной лошадиной силе 5252 фунт / фут крутящего момента в минуту. Или … если мы умножим крутящий момент в фунт-футах на число оборотов в минуту, при котором этот крутящий момент создается, а затем разделим на 5252, мы получим выходную мощность при этих оборотах.Если мы посмотрим на показания динамометрического станка двигателя, эта взаимосвязь станет более ясной.
Динамометрические диаграммы предоставлены SCDYNE performance
Темно-синие и темно-зеленые линии — это базовый крутящий момент и крутящий момент с наддувом (о наддуве мы поговорим на следующей странице) для двигателя Saturn с двумя кулачками, измеренные от колес (примерно на 10 процентов ниже измеренного крутящего момента на кривошипе из-за трения в трансмиссия). Как вы можете видеть, кривые крутящего момента очень плоские примерно до 6500 об / мин, где они начинают падать.Вы также можете четко видеть, как крутящий момент увеличивается с увеличением числа оборотов линейно, пока кривая крутящего момента является плоской. Если вы едете в автомобиле с плоской кривой крутящего момента, вы будете чувствовать один и тот же толчок в спинку сиденья на каждой передаче, вплоть до высоких оборотов, когда крутящий момент падает. Мощность в лошадиных силах (особенно пиковая) не отражает этого ускоряющего толчка. Он просто показывает время, в течение которого этот крутящий момент может поддерживаться (мощность увеличивается до тех пор, пока крутящий момент не упадет). Таким образом, мощность в лошадиных силах — это просто отражение того, как долго вы можете сильно ускоряться на данной передаче.Также обратите внимание, что мощность и крутящий момент пересекаются при 5252 оборотах в минуту на обоих динамометрических графиках. Это результат ранее упомянутых отношений между ними.
Однако крутящий момент и мощность двигателя не соответствуют характеристикам автомобиля. Например, автомобиль, который развивает большой крутящий момент в диапазоне низких оборотов, но не так много мощности из-за низких максимальных оборотов, может иметь более высокое передаточное число, чтобы обеспечить большую скорость на данной передаче при заданных оборотах. И наоборот, автомобиль, который не развивает большой крутящий момент, но имеет очень высокие максимальные обороты, может быть переведен на низкий уровень, чтобы обеспечить лучшее ускорение.Вот почему автомобили с меньшей мощностью, такие как старые Subaru или Toyotas с мощностью 90 или менее лошадиных сил, могут быть очень управляемыми. Указанные автомобили используют большую часть своего крутящего момента (около 100 фунт-футов) в диапазоне 2000–3000 об / мин. Поэтому производители оснастили их более высокой передачей, позволяющей водителю переключаться на более низких оборотах при ускорении, где есть большой крутящий момент. Многие современные автомобили, такие как Honda, придерживаются противоположной философии. Эти автомобили развивают очень маленький крутящий момент на низких оборотах, но могут иметь очень высокие обороты, что обеспечивает более высокую пиковую выходную мощность.Эти автомобили имеют более низкие передачи и переключаются на более высоких оборотах с теми же соответствующими скоростями.
Имея базовое представление о мощности и крутящем моменте, давайте рассмотрим несколько способов увеличить их количество с помощью наддува!лошадиных сил против крутящего момента: в чем разница?
Эндрю Трэхан Автомобиль и водитель
Что лучше? Вот как можно прекратить споры о ночном баре.
Йоги Берра, который никогда не останавливался на деталях двигателя, пришел бы к выводу, что крутящий момент и мощность — это одно и то же, только разные.Собственно, это упрощение отчасти верно.
Крутящий момент и мощность — это то, что двигатели производят, когда вы поворачиваете ключ и нажимаете педаль акселератора. Воздух и топливо, воспламеняющиеся в камерах сгорания, вызывают скручивание коленчатого вала, трансмиссии и ведущих мостов. Это чудо преобразования энергии: потенциальная энергия, содержащаяся в галлоне переработанного динозавра, эффективно изменилась на кинетическую энергию, необходимую для вождения.
Копая глубже, рассмотрим эти определения из учебников:
Энергия — это способность выполнять работу.В этом случае двигатели выполняют ту тяжелую работу (работу), которую раньше выполняли лошади.
Работа является результатом силы, действующей на некотором расстоянии. Единица измерения работы (а также энергии) в США — фут-фунт. В Международной системе (СИ) работа измеряется в джоулях и, в редких случаях, в ньютон-метрах.
Крутящий момент — это сила вращения, создаваемая коленчатым валом двигателя. Чем выше крутящий момент двигатель, тем выше его способность выполнять работу. Измерение такое же, как у работы, но немного отличается.Поскольку крутящий момент является вектором (действующим в определенном направлении), он измеряется в единицах фунт-фут и ньютон-метр.
Конечно, всегда есть исключения. В этом случае различие составляет статический крутящий момент , который вы прикладываете с помощью гаечного ключа для затягивания болтов головки. Чтобы избежать путаницы, единицами измерения статического крутящего момента традиционно являются фунты-футы. Напротив, SI придерживается ньютон-метров как для статических, так и для динамических измерений крутящего момента.
Power — это скорость выполнения работы.Шотландский изобретатель восемнадцатого века Джеймс Ватт дал нам эту удобную эквивалентность: одна лошадиная сила — это мощность, необходимая для подъема 33000 фунтов ровно на один фут за одну минуту. В соответствии с этим вкладом единицей измерения мощности в системе СИ является киловатт.
Возвращаясь к теореме Берра, крутящий момент — это способность выполнять работу, а мощность — это скорость, с которой можно выполнить некоторую трудоемкую задачу. Другими словами, мощность — это скорость выполнения работы (или приложения крутящего момента) за заданный промежуток времени. Математически мощность в лошадиных силах равна крутящему моменту, умноженному на число оборотов в минуту.H = T x об / мин / 5252, где H — мощность в лошадиных силах, T — фунт-фут, об / мин — это скорость вращения двигателя, а 5252 — константа, заставляющая единицы двигаться. Таким образом, для получения большей мощности двигателю необходимо генерировать больший крутящий момент, работать на более высоких оборотах или и то, и другое.
Хотя определения эскизов отлично подходят для учебников, применение их к реальным движкам — другое дело. Одна проблема заключается в том, что у каждого автомобильного двигателя есть рабочий диапазон от холостого хода до красной черты. Например, 6,2-литровый двигатель Hellcat V-8 Dodge Challenger выдает 707 лошадиных сил ТОЛЬКО при 6000 об / мин.Он выдает существенно меньшую мощность на холостом ходу (достаточную только для вращения аксессуаров с приводом от двигателя) и чуть меньше 700 лошадиных сил на красной линии 6200 об / мин. И он обеспечивает максимальный крутящий момент 650 фунт-фут ТОЛЬКО при 4000 об / мин.
Другая проблема — точное определение мощности и крутящего момента вращающегося коленчатого вала. Инструмент для этой задачи — динамометр двигателя. Хотя это слово означает «устройство измерения мощности», на практике крутящий момент и частота вращения двигателя измеряются, а его мощность рассчитывается с использованием приведенной выше формулы.
Вихретоковые динамометры используют магнитное поле для передачи крутящего момента от вращающегося коленчатого вала на опору плеча рычага против статического датчика силы (известного как датчик нагрузки), расположенного на точном расстоянии от центра кривошипа. Другой широко используемый тип динамометра — это водяной тормоз; он использует один вращающийся и один статический набор лопаток насоса для передачи крутящего момента коленчатого вала через плечо рычага на датчик нагрузки.
Совершенный двигатель развивает достаточный крутящий момент на низких оборотах и выдерживает его до минимального уровня.Величина создаваемого крутящего момента прямо пропорциональна потоку воздуха, проходящего через двигатель. Большие двигатели перекачивают больше воздуха и, следовательно, развивают больший крутящий момент. Бустеры — нагнетатели, турбокомпрессоры — доставляют дополнительный воздух, помогая маленьким двигателям работать крупными. Конечно, в камеры сгорания должно подаваться соответствующее количество топлива, но это простая часть, особенно с электронным управлением впрыском.
Чтобы восполнить легкость впрыска нужного количества топлива, конструкторы двигателей сталкиваются с несколькими сложными задачами.Один из них — сделать все компоненты достаточно прочными, чтобы выдерживать нагрузки, которым они подвергаются из-за давления сгорания и, в случае движущихся частей, их собственной инерции. Потребности в охлаждении и смазке примерно пропорциональны производимой мощности. А закачка воздуха в любой двигатель на сверхвысоких оборотах и из него — это то место, где инженерное дело становится видом искусства. Включите топливную экономичность и чистоту выхлопных газов в уравнение разработки, и станет ясно, почему мастера двигателей редко тусуются у водоохладителя.
На этом этапе обсуждения должно быть ясно, что крутящий момент и лошадиные силы подобны разлученным братьям и сестрам; они тесно связаны, но не имеют много общего. Но как насчет более серьезной моральной проблемы, стоящей перед человечеством в целом и автолюбителями в частности: что лучше?
Мы ответим, что Йоги Берра был бы признателен. В бейсболе, если крутящий момент аналогичен кетчеру, то питчер — это лошадиные силы. И то, и другое необходимо для игры в мяч, но ответственность питчера — определение скорости и траектории каждого брошенного мяча — определяет ход игры.Крутящий момент жизненно важен для работы каждого двигателя, но мощность — это то, что отличает отличный двигатель от хорошего.
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.
Что такое крутящий момент в автомобилях?
Мощность и крутящий момент являются основными показателями мощности трансмиссии.Лошадиная сила, по какой-либо причине, получает известность и дает право на хвастовство. Да, больше лошадей означает больше мощности, но мощность в лошадиных силах измеряет только максимальную производительность двигателя или мотора и не является мерой его силы.
Крутящий момент измеряет крутящую силу или силу двигателя или мотора. Ощущение, будто тебя толкают обратно на сиденье, когда ты нажимаешь на педаль акселератора? Это крутящий момент. На примере, не относящемся к автомобилестроению, при открытии банки крутящий момент — это усилие, с которым вы открываете крышку, а мощность — это скорость, с которой вы ее раскручиваете.
Проще говоря, крутящий момент заставляет вас двигаться, а мощность заставляет вас двигаться. И, в зависимости от того, как вы собираетесь использовать свой автомобиль, одно будет иметь значение выше другого. Крутящий момент также работает по-разному в зависимости от типа двигателя и источника энергии.
Как работает крутящий момент в бензиновом двигателеКрутящий момент и мощность имеют разные характеристики, часто достигая пика в разных диапазонах оборотов двигателя, более известных как обороты в минуту (об / мин).
В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) крутящий момент отображается в виде кривой колокола.После того, как крутящий момент достигнет своих пиковых оборотов, он будет снижаться, поскольку мощность в лошадиных силах одновременно увеличивается до максимальных оборотов. Этот пик крутящего момента наступает, когда двигатель достигает своей наиболее эффективной и максимальной скорости для этого номинального крутящего момента.
Когда автомобиль движется, крутящий момент не так важен. Например, при движении по шоссе двигатель обычно работает на самой высокой передаче и на минимально возможных оборотах. Почему? Дополнительный крутящий момент больше не требуется для поддержания движения автомобиля, поэтому трансмиссия переключается в наиболее эффективный режим работы.
В небольших транспортных средствах обычно используются небольшие двигатели, которые обладают меньшим крутящим моментом и мощностью в лошадиных силах. Их меньший вес и предполагаемое использование владельцами означает, что им не требуются более мощные и большие двигатели. Простота двигателей также делает автомобили доступными и экономичными. Но это не значит, что на всех маленьких машинах скучно ездить.
Mazda MX-5 Miata — яркий пример спортивного автомобиля с меньшей мощностью и меньшим крутящим моментом, чем у его конкурентов. Тем не менее, его низкие характеристики двигателя вряд ли ухудшают его динамику вождения.С 2,0-литровым 4-цилиндровым двигателем MX-5 Miata выдает 181 л.с. при 7000 об / мин и 151 фунт-фут крутящего момента при 4000 об / мин. Но он также весит не более 2388 фунтов и имеет почти идеальное распределение веса на переднюю и заднюю оси. Его спортивные характеристики обусловлены его высокооборотистым двигателем и сбалансированными характеристиками управляемости, а не чистой скоростью разгона.
Как работает крутящий момент в дизельном двигателеДизельные двигатели имеют больший крутящий момент на более низких оборотах, чем бензиновые двигатели, что обеспечивает лучшую способность к буксировке, буксировке и подъему, поскольку двигатель не должен работать так тяжело. привести автомобиль в движение.
Ford F-150 2021 года предлагает дополнительный 3,0-литровый турбодизель V-6 мощностью 250 л.с. при 3250 об / мин и 440 фунт-фут. крутящего момента, начиная с низких 1750 об / мин. В линейке двигателей F-150 турбодизель имеет один из самых низких показателей мощности, но один из самых высоких значений крутящего момента. Буксирная способность составляет 12 100 фунтов (при надлежащем оснащении), а максимальная полезная нагрузка составляет 1840 фунтов. Для сравнения: самый мощный из предложенных двигателей, 3,5-литровый двухцилиндровый бензиновый V-6, обладает мощностью 400 л.с. и мощностью 500 фунтов.-фт. крутящего момента. Однако крутящий момент достигает 3100 об / мин, что в два раза медленнее, чем у дизеля.
Поднимаясь на ступеньку лестницы грузовика Ford, Super Duty, оснащенный опциональным 6,7-литровым турбодизельным двигателем V-8, развивает 475 л.с. при 2600 об / мин и лучший в своем классе 1050 фунт-фут. крутящий момент начиная с 1600 об / мин. Буксировка рассчитана на 15 000 фунтов с полезной нагрузкой 2462. Имейте в виду, что это минимальный показатель буксировки, поскольку сверхмощный F-450 может буксировать 37 000 фунтов с гусиной шеей или 5 -х -колесное сцепное устройство.
Как работает крутящий момент в двигателе с турбонаддувомТурбонаддув и наддув также влияют на крутящий момент, потому что пиковая мощность возникает в более широком диапазоне оборотов, а не в определенной точке колоколообразной кривой крутящего момента.
Рассмотрим Honda Accord 2020 года выпуска. Его стандартный 1,5-литровый рядный 4-цилиндровый двигатель с турбонаддувом невелик для размера этого автомобиля, но он выдает 192 л.с. при 5500 об / мин и развивает 192 фунт-фут. крутящего момента между 1600-5000 об / мин. Дополнительный 2,0-литровый турбо-четырехцилиндровый двигатель Accord предлагает 252 л.с. при 6500 об / мин и максимальный крутящий момент 273 фунта.-фт. от 1500-4000 об. / мин. Когда пиковый крутящий момент распространяется в широком диапазоне оборотов, как этот, он вызывает быстрое ускорение и удовлетворительную тягу, которую вы чувствуете, когда вас толкают обратно в свое сиденье.
Теоретически турбонаддув и наддув позволяют автопроизводителям использовать в своих автомобилях более экономичные двигатели меньшего размера. Однако, чем сложнее вы его выгоните в реальном мире, тем менее заметен выигрыш в экономии топлива.
Как работает крутящий момент в электромобилеВ электромобилях (электромобилях) энергия поступает от электродвигателей.Когда двигатель не запускается, максимальный крутящий момент достигается мгновенно. Вот почему электромобили, такие как Tesla Model 3, в которых официально не указаны данные о мощности или крутящем моменте, могут разгоняться до 100 км / ч за 3,2 секунды. (Для справки, согласно Motor Trend , эта полноприводная модель Performance с двумя двигателями развивает 450 л.с. и 471 фунт-фут мгновенного крутящего момента).
Даже электромобили, считающиеся низкими с точки зрения мощности, по-прежнему быстро выходят из строя и служат в качестве динамичных пригородных транспортных средств с постоянными остановками.Chevrolet Bolt EV развивает мощность 200 л.с., но его мощность составляет 266 фунт-футов. крутящего момента при нулевых оборотах это шустрый автомобильчик. Аналогичным образом, Kia Niro EV предлагает мощность 201 л.с. и крутящий момент в 291 фунт-фут. для большого количества скутеров.
Это же преимущество распространяется и на гибриды, в которых электродвигатель сочетается с ДВС. Быстрая передача крутящего момента от электрического вспомогательного двигателя гибрида приводит в движение автомобиль на более низких скоростях. Toyota Prius — хороший тому пример. В то время как Prius рассчитан на скудную мощность в 121 л.