Мощность и крутящий момент: В чем разница между крутящим моментом и мощностью?

Содержание

Мощность и крутящий момент в чем разница


Крутящий момент и мощность двигателя. Что важнее? Пару слов про обороты. Простыми словами + формулы и видео

Знаю, что многих мучает этот вопрос, многие даже не понимают разницу — между крутящим моментом и мощностью двигателя. А ведь реально — что из них важнее? Мы привыкли выбирать машину по лошадиным силам, а вот крутящий момент как то не заслуженно опускается! Лично сам разговаривал со своими друзьями, многие даже не знают какой он на их автомобиле и при каких оборотах он максимальный! Правильно ли это? Конечно же нет, нужно точно знать и понимать все технические характеристики своего авто, особенно такие важные. Вот поэтому решил написать эту статью и разъяснить все простыми словами, как обычно будет видео версия в конце …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

Что же постараюсь рассказать простыми словами, как я умею, но тема не такая простая, как кажется на первый взгляд, в интернете есть описания, но они крайне запутаны. Я же в этой статье буду оперировать такими понятиями как мощность двигателя и крутящий момент. По сути эта два обозначения идут «бок о бок» и одна характеристика напрямую зависит от другой.

Мощность двигателя

Измеряется в «Лошадиных Силах (л.с.)» или Киловаттах (Ваттах, «Вт»), как становится понятно — ей занимался Джеймс Ватт. Да, именно в Ваттах мы измеряем мощность лампочки накаливания у нас в «люстрах» и светильниках, но оказывается и мощность двигателя тоже. Я не буду вдаваться в подробности, как и что он открыл, просто характеристика идет именно от его фамилии. НО как же лошадиные силы? А все просто, Ватт «тренировался» на лошадях, а именно на переносимых грузах, одной лошадью в единицу времени и на определенное расстояние, так вот после определенных «терзаний» выяснилось — что одна лошадь (если ее заставить генерировать электрический ток, от динамомашины) способна выдавать 736 Ватт в секунду времени, либо 75 кгс м/с, что можно расшифровать так — 75 килограмм, на 1 метр высоты, за 1 секунду времени.

Чтобы перевести «ватты» в «лошадиные силы», существует достаточно большой расчет, но если утрировать, то получается 1кВт=1000Вт=1,36л.с.

Не все производители указывают мощность двигателя в «л.с.», например некоторые немецкие производители указывают именно в Ваттах.

Для того чтобы перевести «Л.С». в «Ватты», нужно их разделить на 1,36. Если нужно наоборот тогда мощность в «Вт» умножаем на 1,36, получаем «лошадиные силы».

Думаю это понятно, больше к этому возвращаться не будем.

Мощность двигателя внутреннего сгорания (будь то это бензин или дизель), величина не постоянная! ЭТО НУЖНО ПОНИМАТЬ! Меня просто умиляет то, как многие реагируют на эту величину: — у меня 150 л.с., я тебя сделаю как «два пальца», а у оппонента 145 л.с. и по теории он должен проиграть, но не учитывается крутящий момент и расстояние, на котором будут соревноваться автомобили.

Мощность изменяется от оборотов двигателя! Ваша номинальная величина, будет указана при определенных МАКСИМАЛЬНЫХ оборотах, у современных авто, обычно от 5000 до 6500 оборотов.

ТО есть простыми словами, 150л.с. – выдаются при 6000 оборотов (для примера). Соответственно при 3000 или при 1500 оборотов, мощность будет уменьшаться в разы.

Мощность двигателя внутреннего сгорания, которая указана у вас в технических характеристиках, обычно выдается при максимальных оборотах двигателя. При 1500 – 2000 оборотах, она будет в 4 – 5 раз меньше (справедливо для бензиновых агрегатов).

ТО есть, для того чтобы получить весь «табун» силового агрегата, вам нужно активно «педалировать». Например — при обгонах или резких маневрах, вы должны держать почти вашу «полку» в 5000 – 6500 оборотов именно эти обороты вам помогут резко ускориться. Вот почему зачастую приходится понижать передачу, для того чтобы получить максимум мощности.

НО силовой агрегат не может мгновенно раскрутиться, ему на это нужно время, здесь то и приходит такое понятие как крутящий момент.

Крутящий момент двигателя

Стоит понимать, что мощность мотора – это энергия, которая вырабатывается двигателем. И именно эта энергия преобразуется в крутящий момент на выходном (коленчатом) валу двигателя, далее момент изменяется в трансмиссии (при помощи нужных передаточных чисел шестерен) и после передается на привода, или ведущие мосты и после на колеса.

ТО есть если утрировать – крутящий момент, это реально то, что толкает машину механически, а мощность – это то, что производит этот момент.

Тронуться и поехать, вы сможете даже на маломощном двигателе (причем для этого нам не нужно много мощности), здесь работают передаточные числа, которые точно подобраны в трансмиссии вашего авто.

НО мы же не хотим ездить со скоростью 20 – 40 км/ч, нам нужно ускорение, быстрое передвижение. А для этого просто необходим достаточный крутящий момент при всех диапазонах скоростей. Это достигается – достаточной мощностью двигателя и подбором шестерен в трансмиссии и приводах, мостах (если есть).

Если вывести определение:

Крутящий момент – это сила, которая умножена на плечо ее приложения, которую может предоставить мотор машине для преодоления тех или иных сопротивлений движению.

Измерения производят в ньютонах, а рычаг измеряется в метрах.

Если разобрать, просто «на пальцах формулу», то 1 Н·м – это сила с которой 0,1 кг, давят на конец рычага (это поршень) длиной в 1 метр. Как становится понятно, в двигателе роль рычага выполняет кривошип коленчатого вала, через который и производится крутящий момент. Понятно, что кривошип, длинной не 1 метр, но момент вычисляется из приложенных характеристик.

Именно от этого показателя и зависит время достижения силовым агрегатом максимальной мощности, а значит и динамики разгона авто.

Если образно утрировать — то момент, собирает все лошадиные силы в «кулак» который и раскручивает мотор, и чем больше этот кулак, тем быстрее раскручивается мотор и ускоряется автомобиль.

Обороты двигателя

Также важный показатель, для различных типов двигателя. Ведь максимальный крутящий момент может образовываться при различных оборотах силового агрегата. Как я писал выше, на бензине это может быть и 5000 и 6000! Поэтому чтобы выйти на такой показатель мотору нужно затратить определенное время.

Конечно же лучше, когда мотор развивает максимальный момент, скажем на 1500 – 2000 оборотов, тогда время на раскрутку силового агрегата в разы меньше, машины быстрее набирает скорость.

Тогда получается что главное, не только в величине момента, но и в оборотах при которых он достигается. Чем они меньше, тем лучше.

И вот тут возникает дилемма – а какие двигатели реально обладают большим запасом момента?

Различные типы двигателей

Как мы с вами уяснили, чем на меньших оборотах наступает максимальный крутящий момент — тем лучше, но какие моторы могут под это подходить? И вообще у каких «большой запас» этого момента? Ведь обычный бензиновый четырехцилиндровый атмосферник, выходит на свой номинал примерно в 5000 – 6000 оборотов.

НО есть моторы, которые выдают достаточно большие моменты, причем наступают они при достаточно низких оборотах. Это многоцилиндровые моторы, а также  «V» – образные типы, начиная с V6 – V8. Турбированные агрегаты, имеют большой запас момента, даже при относительно малых объемах.

Однако абсолютным рекордсменом являются дизельные варианты, особенно те которые устанавливались на трактора, ведь здесь важна тяга именно на низах (скорость на трассах абсолютно не нужна). Такие варианты выходят на номинал, уже при 1500 оборотов, просто представьте! Такие агрегаты называют «тяговитыми» из-за быстрого набора крутящего момента.

Условно моторы можно разделить на четыре лагеря:

  • Это обычные атмосферники, 4 цилиндра.
  • Многоцилиндровые агрегаты, от 6 до 12 «горшков», сюда же можно записать и V – образные.
  • Это турбированные моторы
  • Дизельные агрегаты

Про «многоцилиндровые» (второй тип) сейчас особо заострять не буду, здесь понятно, что чем больше цилиндров – тем больше мощность и соответственно крутящий момент. Минус только в том что эти агрегаты тяжелые, прожорливые, и очень большие по размерам.

А вот остальные три типа стоит сравнить для полного понимания, возьмем три мотора от нового KIA SPORTAGE, смотрим таблицу.

Объем, двигателя Обороты в минуту

(об/мин)

Максимальная мощность

(в л.с.)

Крутящий момент

(в Нм)

Бензиновый, 4 – цилиндровый рядный 2,0 литра 6200 150
  4000 192
Турбированный, 4 —  цилиндровый рядный 1,6 литра 5500 177
  2000 — 4500 265
Дизельный, 4 —  цилиндровый рядный 2,0 литра 4000
185
  1750 — 2750 400

Бензиновая атмосферная «четверка», развивает максимальную мощность только при 6200 оборотах в минуту, зато максимальный крутящий момент наступает уже при 4000 оборотов. Турбо вариант, 177 л.с при 5500 оборотов, но момент здесь намного выше 265 в диапазоне от 2000 до 4500 об. Но рекордсменом по л. с. и крутящему моменту идет дизель, 185 л.с. при 4000 об/мин, и крутящий момент 400! (просто вдумайтесь) в интервале 1750 – 2750 об/мин.

Как видите бензиновые агрегаты проигрывают дизелю в моменте (обычный атмосферник примерно в 2 с небольшим раза). Причем максимальной отдачи можно достичь только при 4000 об/мин. Зато бензиновый мотор легко крутится до 6200, а то и больше 7000 – 8500 об/мин, что позволит развить ему большую мощность. Дизель же не может похвастаться высокими оборотами, максимальная полка зачастую всего 4000 — 5000 об/мин, поэтому они могут проигрывать в максимальной мощности своим бензиновым собратьям.

Если сказать проще, то можно констатировать – мощность определяет максимальную скорость авто, а вот крутящий момент – как быстро агрегат достигнет этой мощности. Собственно все просто. НО если вспомнить законы механики, то здесь стоит помнить – выигрывая в крутящем моменте, проигрываем в частоте вращения.

НА старте бензиновый мотор выиграет у дизельного агрегата! Почему? ДА все просто, бензиновый агрегат можно крутить до 6500, а в редких случаях до 8000 об/мин, не переключая передачи. А вот дизель достигнет пик своего момента максимально быстро (уже при 1750 об/мин) и вам нужно будет тратить время на переключение, далее еще одна передача и т.д. Конечно эта ситуация справедлива для механики, на многих современных автоматах переключения происходят максимально быстро. ДА и для того чтобы тягаться с дизелем бензину, всегда нужно будет держать повышенные обороты, чтобы сравняться в мощности. Например, при 90 км/ч на трассе, чтобы ускориться на бензиновом агрегате, нужно скинуть передачу пониже (увеличивая обороты — увеличиваем мощность), а вот дизелю делать этого не нужно!

Так что же важнее и лучше?

Здесь сложно сказать одно выходит из другого. С одной стороны момент, позволит развивать вам быстро максимальную мощность, в примере с дизелем, но он не сможет крутиться до таких оборотов как бензин, а значит его максимальная мощность в пике будет ниже. Тут знаете, кому что нужно, может быть вы водитель коммерческого транспорта, и вам не нужна максимальная скорость но важна тяга «с низов». Или наоборот, вы любите турбо моторы, которые крутятся до 8000 – 9000 оборотов и выстреливают с места.

Лично мне нравятся новые бензиновые агрегаты, такие как скажем у МАЗДЫ, мотор Skyactiv  которые сейчас устанавливаются на многие модели. Здесь увеличили степень сжатия, немного приблизили мотор к дизелю, но он остался бензиновым с высокими оборотами. Здесь есть и мощность и крутящий момент, золотая середина! Думаю за такими моторами будущее (если не брать гибриды и электромобили).

И запомните: — крутящий момент толкает машину вперед, а вот мощность это то, что этот момент производит. Так что покупаем лошадиные силы, а ездим на моменте!

Сейчас видео версия статьи, смотрим.

А сейчас голосование, что вы считаете важнее – крутящий момент или мощность двигателя.

НА этом заканчиваю, читайте наш АВТОБЛОГ, подписывайтесь на канал в YOUTUBE.

(7 голосов, средний: 3,71 из 5)

Неразлучная парочка – мощность и крутящий момент — DRIVE2

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

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

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

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

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

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

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

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

Что такое крутящий момент

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

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

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

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

Кто сильнейший?

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

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

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

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

Мощность

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

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

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

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

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

Юрий Дацык

Page 2

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

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

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

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

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

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

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

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

Что такое крутящий момент

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

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

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

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

Кто сильнейший?

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

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

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

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

Мощность

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

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

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

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

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

Юрий Дацык

Чем отличается мощность от крутящего момента?

Знаю, что многих мучает этот вопрос, многие даже не понимают, чем отличается мощность от крутящего момента. А ведь реально — что из них важнее? Мы привыкли выбирать машину по лошадиным силам, а вот крутящий момент как то не заслуженно опускается! Лично сам разговаривал со своими друзьями, многие даже не знают какой он на их автомобиле и при каких оборотах он максимальный!

Правильно ли это? Конечно же нет, нужно точно знать и понимать все технические характеристики своего авто, особенно такие важные. Вот поэтому решил написать эту статью и разъяснить все простыми словами, как обычно будет видео версия в конце …

Что же постараюсь рассказать простыми словами, как я умею, но тема не такая простая, как кажется на первый взгляд, в интернете есть описания, но они крайне запутаны. Я же в этой статье буду оперировать такими понятиями как мощность двигателя и крутящий момент. По сути эта два обозначения идут «бок о бок» и одна характеристика напрямую зависит от другой.

Мощность двигателя

Измеряется в «Лошадиных Силах (л.с.)» или Киловаттах (Ваттах, «Вт»), как становится понятно — ей занимался Джеймс Ватт. Да, именно в Ваттах мы измеряем мощность лампочки накаливания у нас в «люстрах» и светильниках, но оказывается и мощность двигателя тоже. Я не буду вдаваться в подробности, как и что он открыл, просто характеристика идет именно от его фамилии.

НО как же лошадиные силы? А все просто, Ватт «тренировался» на лошадях, а именно на переносимых грузах, одной лошадью в единицу времени и на определенное расстояние, так вот после определенных «терзаний» выяснилось — что одна лошадь (если ее заставить генерировать электрический ток, от динамомашины) способна выдавать 736 Ватт в секунду времени, либо 75 кгс м/с, что можно расшифровать так — 75 килограмм, на 1 метр высоты, за 1 секунду времени.

Чтобы перевести «ватты» в «лошадиные силы», существует достаточно большой расчет, но если утрировать, то получается 1кВт=1000Вт=1,36л.с.

Не все производители указывают мощность двигателя в «л.с.», например некоторые немецкие производители указывают именно в Ваттах.

Для того чтобы перевести «Л.С». в «Ватты», нужно их разделить на 1,36. Если нужно наоборот тогда мощность в «Вт» умножаем на 1,36, получаем «лошадиные силы».

Думаю это понятно, больше к этому возвращаться не будем.

Мощность двигателя внутреннего сгорания (будь то это бензин или дизель), величина не постоянная! ЭТО НУЖНО ПОНИМАТЬ! Меня просто умиляет то, как многие реагируют на эту величину: — у меня 150 л.с., я тебя сделаю как «два пальца», а у оппонента 145 л.с. и по теории он должен проиграть, но не учитывается крутящий момент и расстояние, на котором будут соревноваться автомобили.

Мощность изменяется от оборотов двигателя! Ваша номинальная величина, будет указана при определенных МАКСИМАЛЬНЫХ оборотах, у современных авто, обычно от 5000 до 6500 оборотов. ТО есть простыми словами, 150л.с. – выдаются при 6000 оборотов (для примера). Соответственно при 3000 или при 1500 оборотов, мощность будет уменьшаться в разы.

Мощность двигателя внутреннего сгорания, которая указана у вас в технических характеристиках, обычно выдается при максимальных оборотах двигателя. При 1500 – 2000 оборотах, она будет в 4 – 5 раз меньше (справедливо для бензиновых агрегатов).

ТО есть, для того чтобы получить весь «табун» силового агрегата, вам нужно активно «педалировать». Например — при обгонах или резких маневрах, вы должны держать почти вашу «полку» в 5000 – 6500 оборотов именно эти обороты вам помогут резко ускориться. Вот почему зачастую приходится понижать передачу, для того чтобы получить максимум мощности.

НО силовой агрегат не может мгновенно раскрутиться, ему на это нужно время, здесь то и приходит такое понятие как крутящий момент.

Крутящий момент двигателя

Стоит понимать, что мощность мотора – это энергия, которая вырабатывается двигателем. И именно эта энергия преобразуется в крутящий момент на выходном (коленчатом) валу двигателя, далее момент изменяется в трансмиссии (при помощи нужных передаточных чисел шестерен) и после передается на привода, или ведущие мосты и после на колеса.

ТО есть если утрировать – крутящий момент, это реально то, что толкает машину механически, а мощность – это то, что производит этот момент.

Тронуться и поехать, вы сможете даже на маломощном двигателе (причем для этого нам не нужно много мощности), здесь работают передаточные числа, которые точно подобраны в трансмиссии вашего авто.

НО мы же не хотим ездить со скоростью 20 – 40 км/ч, нам нужно ускорение, быстрое передвижение. А для этого просто необходим достаточный крутящий момент при всех диапазонах скоростей. Это достигается – достаточной мощностью двигателя и подбором шестерен в трансмиссии и приводах, мостах (если есть).

Если вывести определение:

Крутящий момент – это сила, которая умножена на плечо ее приложения, которую может предоставить мотор машине для преодоления тех или иных сопротивлений движению. Измерения производят в ньютонах, а рычаг измеряется в метрах.

Если разобрать, просто «на пальцах формулу», то 1 Н·м – это сила с которой 0,1 кг, давят на конец рычага (это поршень) длиной в 1 метр. Как становится понятно, в двигателе роль рычага выполняет кривошип коленчатого вала, через который и производится крутящий момент. Понятно, что кривошип, длинной не 1 метр, но момент вычисляется из приложенных характеристик.

Именно от этого показателя и зависит время достижения силовым агрегатом максимальной мощности, а значит и динамики разгона авто.

Если образно утрировать — то момент, собирает все лошадиные силы в «кулак» который и раскручивает мотор, и чем больше этот кулак, тем быстрее раскручивается мотор и ускоряется автомобиль.

Обороты двигателя

Также важный показатель, для различных типов двигателя. Ведь максимальный крутящий момент может образовываться при различных оборотах силового агрегата. Как я писал выше, на бензине это может быть и 5000 и 6000! Поэтому чтобы выйти на такой показатель мотору нужно затратить определенное время.

Конечно же лучше, когда мотор развивает максимальный момент, скажем на 1500 – 2000 оборотов, тогда время на раскрутку силового агрегата в разы меньше, машины быстрее набирает скорость.

Тогда получается что главное, не только в величине момента, но и в оборотах при которых он достигается. Чем они меньше, тем лучше.

И вот тут возникает дилемма – а какие двигатели реально обладают большим запасом момента?

Различные типы двигателей

Как мы с вами уяснили, чем на меньших оборотах наступает максимальный крутящий момент — тем лучше, но какие моторы могут под это подходить? И вообще у каких «большой запас» этого момента? Ведь обычный бензиновый четырехцилиндровый атмосферник, выходит на свой номинал примерно в 5000 – 6000 оборотов.

НО есть моторы, которые выдают достаточно большие моменты, причем наступают они при достаточно низких оборотах. Это многоцилиндровые моторы, а также  «V» – образные типы, начиная с V6 – V8. Турбированные агрегаты, имеют большой запас момента, даже при относительно малых объемах.

Однако абсолютным рекордсменом являются дизельные варианты, особенно те которые устанавливались на трактора, ведь здесь важна тяга именно на низах (скорость на трассах абсолютно не нужна). Такие варианты выходят на номинал, уже при 1500 оборотов, просто представьте! Такие агрегаты называют «тяговитыми» из-за быстрого набора крутящего момента.

Условно моторы можно разделить на четыре лагеря:

  • Это обычные атмосферники, 4 цилиндра.
  • Многоцилиндровые агрегаты, от 6 до 12 «горшков», сюда же можно записать и V – образные.
  • Это турбированные моторы
  • Дизельные агрегаты

Про «многоцилиндровые» (второй тип) сейчас особо заострять не буду, здесь понятно, что чем больше цилиндров – тем больше мощность и соответственно крутящий момент. Минус только в том что эти агрегаты тяжелые, прожорливые, и очень большие по размерам.

А вот остальные три типа стоит сравнить для полного понимания, возьмем три мотора от нового KIA SPORTAGE, смотрим таблицу.

Объем, двигателя Обороты в минуту(об/мин) Максимальная мощность(в л.с.) Крутящий момент(в Нм)
Бензиновый, 4 – цилиндровый рядный 2,0 литра 6200 150
  4000 192
Турбированный, 4 —  цилиндровый рядный 1,6 литра 5500 177
  2000 — 4500 265
Дизельный, 4 —  цилиндровый рядный 2,0 литра 4000 185
  1750 — 2750 400

Бензиновая атмосферная «четверка», развивает максимальную мощность только при 6200 оборотах в минуту, зато максимальный крутящий момент наступает уже при 4000 оборотов. Турбо вариант, 177 л.с при 5500 оборотов, но момент здесь намного выше 265 в диапазоне от 2000 до 4500 об. Но рекордсменом по л.с. и крутящему моменту идет дизель, 185 л.с. при 4000 об/мин, и крутящий момент 400! (просто вдумайтесь) в интервале 1750 – 2750 об/мин.

Как видите бензиновые агрегаты проигрывают дизелю в моменте (обычный атмосферник примерно в 2 с небольшим раза). Причем максимальной отдачи можно достичь только при 4000 об/мин. Зато бензиновый мотор легко крутится до 6200, а то и больше 7000 – 8500 об/мин, что позволит развить ему большую мощность. Дизель же не может похвастаться высокими оборотами, максимальная полка зачастую всего 4000 — 5000 об/мин, поэтому они могут проигрывать в максимальной мощности своим бензиновым собратьям.

Если сказать проще, то можно констатировать – мощность определяет максимальную скорость авто, а вот крутящий момент – как быстро агрегат достигнет этой мощности. Собственно все просто. НО если вспомнить законы механики, то здесь стоит помнить – выигрывая в крутящем моменте, проигрываем в частоте вращения.

НА старте бензиновый мотор выиграет у дизельного агрегата! Почему? ДА все просто, бензиновый агрегат можно крутить до 6500, а в редких случаях до 8000 об/мин, не переключая передачи. А вот дизель достигнет пик своего момента максимально быстро (уже при 1750 об/мин) и вам нужно будет тратить время на переключение, далее еще одна передача и т.д.

Конечно эта ситуация справедлива для механики, на многих современных автоматах переключения происходят максимально быстро. ДА и для того чтобы тягаться с дизелем бензину, всегда нужно будет держать повышенные обороты, чтобы сравняться в мощности. Например, при 90 км/ч на трассе, чтобы ускориться на бензиновом агрегате, нужно скинуть передачу пониже (увеличивая обороты — увеличиваем мощность), а вот дизелю делать этого не нужно!

Так что же важнее и лучше?

Здесь сложно сказать одно выходит из другого. С одной стороны момент, позволит развивать вам быстро максимальную мощность, в примере с дизелем, но он не сможет крутиться до таких оборотов как бензин, а значит его максимальная мощность в пике будет ниже.

Тут знаете, кому что нужно, может быть вы водитель коммерческого транспорта, и вам не нужна максимальная скорость но важна тяга «с низов». Или наоборот, вы любите турбо моторы, которые крутятся до 8000 – 9000 оборотов и выстреливают с места.

Лично мне нравятся новые бензиновые агрегаты, такие как скажем у МАЗДЫ, мотор Skyactiv  которые сейчас устанавливаются на многие модели. Здесь увеличили степень сжатия, немного приблизили мотор к дизелю, но он остался бензиновым с высокими оборотами. Здесь есть и мощность и крутящий момент, золотая середина! Думаю за такими моторами будущее (если не брать гибриды и электромобили).

И запомните: — крутящий момент толкает машину вперед, а вот мощность это то, что этот момент производит. Так что покупаем лошадиные силы, а ездим на моменте!

Смотрите также:
  • Двигатель V8 объемом 4,2 л в Jaguar XK Coupe
  • Шины для Opel Senator
  • Ремонт главного тормозного цилиндра
  • Заправка и диагностика автокондиционеров
  • Автомобиль Koenigsegg и семиступенчатая коробка передач
  • Покупка автомобиля через аукцион
  • Мощность двигателя или крутящий момент? Какая характеристика важнее?

    Материал подготовлен автором проекта АвтобурУм. Графики можно увидеть здесь: https://autoburum.com/user/stas90/blog/609-moshhnost-dvigate…

    Большинство автолюбителей судят о ходовых характеристиках авто по мощности двигателя. Обычно ее измеряют в киловаттах или лошадиных силах. Чем она больше, тем солиднее. Максимальную мощность двигатель внутреннего сгорания развивает на определенных оборотах. Обычно для бензиновых автомобилей это около 6000 оборотов в минуту, для дизельных – около 4000 об./мин. Именно поэтому дизельные движки относятся к классу низкооборотных, бензиновые – высокооборотные. Однако и среди бензиновых двигателей есть низкооборотные, и наоборот – есть дизельные высокооборотные.

    Часто водитель сталкивается с ситуацией, когда необходимо придать авто значительное ускорение для выполнения очередного маневра. Жмешь педалью акселератора в пол, а автомобиль практически не ускоряется. Вот тут-то и нужен мощный крутящий момент на тех оборотах, на которых работает в данный момент двигатель. Именно он характеризует приемистость автомобиля. Поэтому каждый автовладелец должен знать, на каких оборотах его авто имеет максимальный крутящий момент перед тем, как садить красивую девушку в свою машину и показывать чудеса пилотирования.

    Крутящий момент двигателя, что это?

    Из курса физики за 9 класс многие помнят, что крутящий момент М равен произведению силы F, прикладываемой к рычагу длиной плеча L. Формула:

    М = F * L

    Длина в системе СИ измеряется в метрах, сила – в ньютонах. Нетрудно определить, что момент измеряется в ньютон на метр.

    Основная сила в двигателе внутреннего сгорания вырабатывается в камере сгорания в момент воспламенения смеси. Она приводит в действие кривошипно-шатунный механизм коленвала. Рычагом здесь является длина кривошипа, то есть, если эта длина будет больше, то и крутящий момент тоже увеличивается. Однако, увеличивать кривошипный рычаг бесконечно нельзя. Во-первых, тогда надо увеличивать рабочий ход поршня, то есть размеры движка. Во-вторых, при этом уменьшаются обороты двигателя. Двигатели с большим рычагом кривошипного механизма применяют в крупномерных плавательных средствах. В легковых авто с небольшими размерами коленвала не поэкспериментируешь.

    В технических характеристиках, указанных на модель двигателя, параметр максимального крутящего момента указывается совместно с величиной оборотов (либо пределами величин оборотов), при которых такой крутящий момент может быть достигнут. Обычно считается: если максимальный крутящий момент может быть достигнут на оборотах до 4500 об./мин., то двигатель низкооборотный, более 4500 – высокооборотный.

    От величины крутящего момента напрямую зависит характеристика мощности двигателя автомобиля. Почему считается, что бензиновые движки заведомо могут обеспечить большую, чем дизельные, мощность. Дело в том, что в силу конструктивных особенностей и управляемости системы зажигания бензиновые двигатели могут длительное время работать на оборотах 8000 об./мин и более. Дизельные движки достигают максимального крутящего момента на более низких оборотах. В городском ритме движения, когда нет необходимости развивать предельные обороты, дизельные авто нисколько не уступают бензиновым, наоборот, на малых и средних оборотах спокойно можно двигаться в ритме от 30 до 60 км/час, не переключая третью либо 4-ю передачу.

    Пересчитать крутящий момент в мощность двигателя и наоборот можно, руководствуясь упрощенной физической формулой:

    Р=М*n/ 9549

    По этой формуле получится мощность Р в киловаттах. Вводить надо М – крутящий момент двигателя в ньютон на метр, n– величина оборотов двигателя. Здесь 9549 — число, которое получается после упрощения основной формулы в результате перемножения констант (ускорения свободного падения, числа Пи и т.п.).

    Для перевода киловатт в лошадиные силы следует результат умножить на 1,36. В некоторых случаях в технических характеристиках указывается крутящий момент на холостых оборотах.

    Зависимости мощности двигателя и крутящего момента от количества оборотов

    Типовые характеристики зависимости мощности и крутящего момента от оборотов двигателя приведены на рис.1

    Из графика видно, что крутящий момент стабильно увеличивается до 3000 оборотов, затем наступает относительно пологий участок. На оборотах около 4500 об/мин достигается максимум крутящего момента около 178 ньютон*метр. В то же время мощность двигателя продолжает расти до достижения оборотов около 5500 об/мин, и на этих оборотах достигает около 124 лошадиных сил. Это понятно, если обратиться к формуле, в которой видно, что мощность пропорциональна произведению крутящего момента на величину оборотов. После 5500 оборотов в минуту уменьшение крутящего момента превышает крутизну увеличения оборотов, и мощность начинает уменьшаться.

    Как это объяснить физически, то есть, без формул. На малых оборотах в область сгорания поступает небольшое количество воздушно-топливной смеси в единицу времени, соответственно, крутящий момент и мощность небольшие. Увеличивая обороты, количество смеси (а вслед за ним и мощность, крутящий момент) возрастает. Достигая больших значений, мощность уменьшается по следующим причинам:

    механические потери на трение механизмов;

    инерционные потери;

    недостаточное нагнетание воздуха (кислородное голодание).

    Из соображений обеспечения максимального количества поступающего воздуха (кислорода) в камеру сгорания даже на небольших оборотах двигателя применяют системы турбонаддува с электронным регулированием. Используя такие системы можно обеспечить равномерность характеристик крутящего момента в широком диапазоне оборотов двигателя, как показано на рис.2

    Уровень максимального крутящего момента около 242 ньютон на метр поддерживается в пределах от 2000 до 5000 об/мин коленвала. Это значит, что можно без волнений начинать обгон, двигаясь на относительно низких оборотах двигателя.

    Высокооборотные движки позволяют максимально увеличивать мощность за счет уверенной работы на предельно высоких оборотах вплоть да 8000 об/мин, как показано на рис.3

    Если вы серьезно подходите к динамическим характеристикам своего или вновь приобретаемого автомобиля, знать характеристики крутящего момента и мощности двигателя в зависимости от оборотов просто необходимо. Их можно найти, покопавшись на различных форумах, сайтах автодилеров и производителей.

    Для городского ритма движения лучше подойдут низкооборотные двигатели с турбонаддувом. Если вы любите попалить резину, посоперничать на трассе, лучше выбрать автомобиль с высокооборотным бензиновым движком.

    Можно ли увеличить крутящий момент двигателя

    Величину необходимого крутящего момента определяют конструкторы еще на предварительном этапе конструкторской разработки двигателя внутреннего сгорания. От нее зависят и другие элементы автомобиля: подвеска, тормозная и рулевая система, аэродинамика. Поэтому, прежде чем приступить к самостоятельному форсированию двигателя, убедитесь, что ваша машина не развалится или не улетит в космос на умощненном двигателе.

    Способов увеличения крутящего момента и, соответственно, мощности много:

    изменение геометрических свойств поршневой группы, увеличение компрессии;

    замена форсунок или инжекторов;

    внесение изменений в систему воздухозабора;

    чип-тюнинг путем перепрограммирования топливной карты блока управления двигателя.

    Опыт показывает, что принудительное увеличение крутящего момента и мощности двигателя на 20% уменьшает ресурс его работы приблизительно в два раза. Поэтому, если вы не фанат дрэг-рейсинга, дрифтинга и красивых девушек, лучше не экспериментировать.

    

    что нужно именно вам? – Обзор – Autoutro.ru

    Крутящий момент и мощность являются двумя важными спецификациями двигателя, но их отношение друг к другу редко обсуждают. Поэтому мы решили вспомнить, что значит каждый из этих терминов, чтобы при покупке следующей машины вы обращали внимание либо на одно, либо на другое…

    Оба научных термина существовали задолго до автомобилей и транспортных средств с мотором в целом, поэтому в нашем рассказе мы частично обратимся к школьному курсу физики.

    Мощность. Прежде всего давайте вспомним человека, который решил, как измерять мощность. Его зовут Джеймс Уатт. Он был шотландским инженером, чьим именем, собственно, и названа стандартизированная единица измерения мощности Ватт (через «В», так как в России всегда предпочитали транслитерацию, а не транскрипцию). Однако существует и эквивалентная и более привычная нам единица – лошадиная сила. Одна метрическая лошадиная сила равна 735,5 Ватт.

    Что же такое лошадиная сила? Если обратиться к словарю, то это способность поднимать 75 кг (165 фунтов) на 1 метр (3,28 футов) за 1 секунду. Одним словом, лошадиная сила – это то, как быстро делается работа…

    Крутящий момент. В то же время крутящий момент – это определенная сила, имеющая тенденцию вращать объект вокруг оси. С точки зрения непрофессионала, крутящий момент является силой, необходимой, чтобы повернуть болт или колесо. Когда вы крутите пробку пластиковой бутылки, вы используете крутящий момент.

    Опять же, машина, устанавливающая на заводе пробки на пластиковые бутылки, имеет спецификацию по крутящему моменту, то есть она должна закрутить пробку с определенным значением, гарантирующим ее герметичность. Если спецификация не выполнена, то содержимое бутылки будет протекать либо окажется недоступным для потребителя, так как в его пальцах окажется недостаточное количество крутящего момента.

    Поместим оба термина в одну реальность: представьте, что вы делаете домашнее варенье и раскладываете его по банкам. Крутящий момент вам нужен, чтобы плотно закрутить крышку, а мощность, чтобы поставить эту банку на полку.

    Момент и мощность в ДВС. Вот мы и подобрались к самому интересному. Как эти двое уживаются в одном двигателе? На самом деле они работают рука об руку, чтобы мотор транслировал на дорогу необходимую производительность.

    Формула, описывающая их связь, такова: лошадиная сила = момент х кол-во оборотов в минуту/5 252. Это уравнение справедливо для каждого двигателя внутреннего сгорания и сходится при любых оборотах, на которые способен ваш мотор. 5 252 является константой. Таким образом при 5 252 об/мин мощность будет равна крутящему моменту. При меньших оборотах момент будет выше, чем мощность, и наоборот…

    Для измерения мощности используется динамометрический стенд. Он замеряет крутящий момент и кол-во об/мин, подставляет данные в уравнение и получает рукотворное значение лошадиных сил.

    Мощность или крутящий момент – что лучше? Ну, это глупый вопрос, но мы должны его рассмотреть. Грубо говоря, автомобиль с высокой мощностью, как правило, достигает более высокой максимальной скорости, а автомобиль с высоким крутящим моментом лучше ускоряется с места.

    Поскольку с увеличением крутящего момента увеличивается и мощность, то «оборотистые» моторы также обладают большим количеством лошадиных сил, если способны превысить 5 252 об/мин и настроены для выполнения данной конкретной задачи.

    Что такое рабочий диапазон? Этот термин означает диапазон оборотов между пиковым крутящим моментом и пиковой мощностью. Между этими двумя значениями двигатель эффективно работает и обеспечивает как высокую производительность, так и экономию топлива.

    У электромоторов огромные рабочие диапазоны, так как максимальный крутящий момент доступен с самого первого вращения оси, а максимальная мощность у некоторых даже выше, чем у ДВС.

    У дизельных моторов, напротив, очень узкий диапазон, так как максимальный крутящий момент у них достигается на более низких оборотах, чем у бензиновых моторов, и максимальная мощность также где-то «внизу». Поэтому бензиновые моторы предпочтительнее для перфоманс-доработок. Современные бензиновые двигатели с турбонаддувом, непосредственным впрыском, изменяемыми фазами газораспределения и другими умными инженерными решениями обеспечивают удивительные рабочие диапазоны с невероятной эластичностью.

    В гонках в основном используются машины с высокой мощностью (бензиновые). У них особые передаточные отношения, извлекающие выгоду из способности мотора достигать высоких оборотов. Однако есть соревнования, где успешны и дизели, — например, 24 часа Ле-Мана. Там неоднократно побеждали Audi на своих TDI-болидах.

    Если вы по-прежнему ничего не поняли, вот вам последний пример: у нас есть грузовик и спорткар. У грузовика много крутящего момента и мало мощности. Его двигатель работает на низких оборотах, но он сильный как бодибилдер. Спорткар же – это спринтер, и у него все с точностью до наоборот. Если бодибилдеру навесить лишние 50 кг веса и заставить бежать, показатели его забега изменятся не так сильно, как у спринтера, с которым проделают ту же самую операцию. Точно так же обстоит дело и с машинами. Если добавить лишнюю нагрузку на спорткар, она серьезно повлияет на его перфоманс. Если же добавить лишний вес грузовику, он будет ускоряться примерно на том же уровне.

    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!

    Что важнее мощность или крутящий момент, ответ очевиден

    Многие считают крутящий момент двигателя, является более важной характеристикой чем максимальная мощность.

    Приведу несколько логических доводов в пользу максимальной мощности против крутящего момента.

    1 мощность напрямую связана с крутящим моментом и рабочими оборотами, так как является их произведением. Соответственно чем выше максимальная мощность, тем выше соотношение крутящего момента и оборотов двигателя на определенных оборотах.

    Соответственно применив соответствующие передаточные числа, в трансмиссии, можно получить больше крутящего момента на КОЛЕСАХ. В сравнении с двигателем имеющим больший крутящий момент на меньших оборотах и меньшую мощность, на этих оборотах вращения коленвала.

    Так что заявление Генри форда о том что мощность продает машины, а крутящий момент выигрывает гонки справедливо лишь если крутящий момент мерить с колес, а не с коленвала двигателя. А на колесах, крутящий момент будет выше, если двигатель, при одной и той-же скорости движения, развивает больше мощности.

    Рассмотрим пример, когда двигатель с большим крутящим моментом, действительно будет выигрывает гонки

    Возьмем два мотора

    1 имеет крутящий момент 300 н/м на 3000 об/мин и 200 н/м на 6000 об/мин
    2 имеет крутящий момент 200 н/м на 3000 об/мин и 200 или даже 220 н/м на 6000 об/мин (при этом максимальная мощность этого мотора, указанная в технических характеристиках будет выше на 10 %)

    Естественно разгон автомобиля с первым двигателем будет значительно интенсивнее, особенно если автомобили имеют одинаковые передаточные числа в КПП и разгон осуществляется в диапазоне 3000-6000 об/мин опять же, потому что суммарно мощность в этом диапазоне у него будет выше. Хотя второй двигатель будет иметь более высокую максимальную мощность по техническим характеристикам, но он будет доходить до нее лишь перед переключением следующей передачи. Но в остальном промежутке оборотов, мощность как произведение момента на обороты, у второго двигателя будет меньше.

    Рассмотрим пример когда двигатель с большим крутящим моментом уступает двс с малым моментом

    1 имеет все тот же крутящий момент 300 н/м на 3000 об/мин и 200 н/м на 6000, 150 н/м 7500 об/мин
    2 имеет крутящий момент всего лишь 100 н/м на 3000 об/мин 220 н/м на 5000 6000 и 7500 об/мин (двигатель обладает очень малым максимальным крутящим моментом 220 н/м но зато он сохраняется до 7500 об/мин. Максимальная мощность на 30-40% выше чем у первого варианта)

    Если использовать оба двигателя в том же диапазоне оборотов и с одинаковой трансмиссией, то очевидно, что первый двигатель будет опять показывать лучшую динамику в диапазоне оборотов от 3000 до 6000 об/мин. Если второй двигатель использовать в режиме оборотов с 5000 до 7500 об/миню, применяя соответствующую трансмиссию (кпп со сближенными передачами и более короткую главную пару) автомобиль с таким мотором, будет гораздо быстрей разгоняться, малый момент компенсируется более короткой главной парой и соответственно КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ НА КОЛЕСАХ, на всем протяжении разгона будет выше.

    Как итог всего вышесказанного: Не важно, что выше, максимальная мощность или максимальный крутящий момент, важно суммарное количество мощности, вырабатываемое в определенном (боевом) диапазоне работы двигателя.

    Визуально параметры более разгонного двигателя, можно определить по графику мощности, посчитав площадь между оборотами переключения передач. Автомобиль будет разгоняться быстрее с тем двигателем, у которого эта площадь больше при прочих равных условиях.

    Тюнинг двигателя

    Надеюсь статья будет полезна!
    Если есть сомнения давайте обсудим их в комментариях.

    Мощность или крутящий момент: что важнее для динамики автомобиля? | Об автомобилях | Авто

    Обычно при выборе автомобиля покупатели смотрят на мощность двигателя. Многие считают, что именно эта характеристика наглядно демонстрирует динамичность транспортного средства и его способность быстро разгоняться. Однако это не совсем так. Гонщикам и инженерам гораздо интереснее взглянуть на крутящий момент и на график распределения тяги, благодаря которому можно легко оценить возможности мотора. Бывает, что силовой агрегат с меньшей мощностью показывает более хорошие результаты по динамике. Почему?

    Мощность для скорости

    Изначально количеством лошадиных сил определялся объем совершаемой работы. При сравнении первых паровых машин оказалось, что в единицу времени они поднимали больше груза из шахты, чем стандартный подъемник, использующий в качестве привода одно животное. Сейчас количество лошадиных сил в моторе, как правило, уже превышает 100. Однако это не значит, что они напрямую сказываются на динамичности и маневренности. Бывает, что машина со 120-сильным мотором едет менее азартно, чем аналогичный автомобиль с силовым агрегатом в 105 л. с. и даже 90 л. с.

    При взгляде на график распределения мощности атмосферного двигателя видно, как кривая рвется вверх по пологой траектории и достигает пика при 5500 оборотах. Чтобы достигнуть максимальной мощности, мотор необходимо раскручивать до «красной зоны» и тратить слишком много топлива. Однако в диапазоне наиболее часто используемых оборотов (2000-3000) мотор не так силен, как хотелось бы. Атмосферные агрегаты имеют в этом диапазоне примерно 40% тяги и не могут обеспечить эмоционального подхвата. Сколько ни жми на педаль, а автомобиль едет вяло.

    Где же скрывается их максимальная мощность? В возможности транспортного средства достигать максимальной скорости. То есть когда мотор раскрутится до «красной зоны», то он сможет обеспечивать стабильность крейсерской скорости.

    Чем мощнее моторы у машины, тем сильнее они расталкивают набегающие потоки воздуха на высоких скоростях. А вот насколько быстро автомобиль достигнет этой максимальной скорости, зависит от другой характеристики мотора, а именно от крутящего момента.

    Давить сильнее

    Крутящим моментом называется сила, которая умножена на плечо ее приложения. Крутящий момент измеряется в ньютонах, а величина рычага — в метрах и зависит как от мощности, так и от конструкции двигателя. К примеру, в тракторах и грузовиках делается большой кривошип, который служит рычагом для поршня, а вот в легковых автомобилях инженеры стараются обеспечить максимально высокое давление на поршень при маленьком плече.

    Благодаря конструктивным новшествам, современным системам газораспределения и изменения фаз, а также из-за турбонаддува и непосредственного впрыска некоторые моторы даже при невысокой мощности показывают выдающиеся показатели крутящего момента. В особенности хороши немецкие двигатели, у которых максимальная тяга достигается уже при 1500 оборотах, что ранее было свойственно в основном только дизельным агрегатам. При мощности в 125 л. с. крутящий момент у них достигает 250 Нм.

    Уже с оборотов холостого хода такой мотор может выдавать необходимую для активной езды тягу.

    Если посмотреть на графики современных турбированных агрегатов, то видно, как кривая резко взлетает вверх и стабилизируется, образуя пологую полку момента, которая длится от 1500 до 5000 оборотов. Это значит, что мотор будет одинаково хорошо тянуть как на малых оборотах, так и на больших, и не потребует перед рывком на обгон раскручивания коленвала до «красной зоны». Он обеспечит приемлемое ускорение даже с 3000 оборотов.

    Поэтому при аналогичной мощности турбированные моторы с длинной «полкой» крутящего момента больше нравятся водителям, чем атмосферные агрегаты, у которых крутящий момент на низких оборотах в полтора раза ниже. И при выборе двигателя лучше обращать внимание на крутящий момент.

    Что же касается максимальной мощности, то она применяется водителями крайне редко. Мало кто постоянно раскручивает мотор до «красной зоны» тахометра. Это дорого и чревато большим износом деталей силового агрегата.

    Что Такое Крутящий Момент Двигателя Автомобиля

    

    Большинство автовладельцев и водителей оценивают ходовые качества своих автотранспортных средств мощностью двигателя. В процессе эксплуатации транспортных средств часто возникают ситуации необходимости намеренного обгона сопутствующих машин в процессе движения. Находясь в определенном ритме движения, водитель «давит» на педаль акселератора и не получает желаемого ускорения обгона. В этом случае более информативной характеристикой приемистости двигателя является крутящий момент на определенных оборотах двигателя.

    Максимальная мощность, указываемая в технических характеристиках двигателя, приводится на соответствующих оборотах. Для бензиновых ДВС обычно эта величина соответствует 5000 – 6000 оборотов в минуту, дизельных – приблизительно 3500 – 4500 об/мин. Поэтому считается, что все бензиновые движки являются высокооборотными, дизельные – низкооборотными. Это не всегда так.

    Каждый автовладелец, особенно тот, который желает показать мастерство пилотирования симпатичным девушкам, должен знать характеристики крутящего момента своего авто.

    Определение крутящего момента двигателя

    Крутящий М момент силы согласно определению равен произведению F силы, действующей на рычаг L длиной. Формула, известная многим из школьного курса физики, представляет:

    М=F*L

    Если переводить входные величины в единую систему измерений, сила F измеряется в ньютонах, длина (в СИ) в метрах, М будет измеряться в ньютон на метр.

    Сила, образуемая при воспламенении воздушно-топливной смеси, приводит в действие кривошипно-шатунный механизм. Чем больше рычаг, то есть разность расстояний от центра воздействия до места его осуществления, тем выше крутящий момент. Теоретически крутящий момент возможно пропорционально длине рычага увеличить. Но при этом уменьшится частота вращения двигателя, и увеличатся размеры механизма коленвала. В судах морских плаваний такие изменения несущественны, но автомобиль требует минимизации размеров всех комплектующих.

    Крутящий момент ДВС определяет его мощность. Упрощенная формула для пересчета момента в параметр мощности имеет вид:

    Р=М*n / 9549, где М – крутящий момента (в Н*м) на оборотах n (в об/мин). Р – мощность в киловаттах. 9549 – округленное число, полученное в результате сокращения констант.

    Для пересчета мощности в более привычные для автолюбителей л.с. результат требуется умножить на 1,36.

    Таким образом, мощность прямо пропорциональна количеству оборотов. В силу особенности конструкции бензиновые двигатели эффективно работают на оборотах до 8000 об/мин и выше. Таким образом, высокооборотные движки могут развить достаточно высокую мощность. У дизельных движков максимальная характеристика крутящего момента приходится на оборотах порядка 3500 – 4500 об/минуту. Обычно на таких оборотах происходит крейсерское движение автомобиля в городском ритме. Поэтому совершать маневры обгона и перестроения, резко увеличивая скорость на невысоких оборотах, на автомобилях с дизельными ДВС легче.

    Характеристики момента приводятся в технических параметрах транспортного средства только вместе с величиной оборотов, для которых они измерены. В некоторых справочных данных автопроизводители указывают крутящий момент двигателя на холостых оборотах.

    Наиболее полную картину ходовых параметров двигателя дают зависимости крутящего момента.

    Зависимость мощности и крутящего момента двигателя

    Крутящий момент по мере увеличения оборотов двигателя постепенно возрастает, при оборотах около 2800 немного стабилизируется, достигая своего максимума приблизительно 178 н*метр при 4500 об/мин. Мощность двигателя по мере увеличения оборотов продолжает возрастать, что согласуется с приведенной выше формулой. Однако после достижения величины оборотов 5400 об/мин, крутящий момент снижается с большей скоростью, чем растут обороты, и мощность уменьшается.

    Это соответствует физической интерпретации процессов в двигателе. На малых оборотах в двигатель поступает мало топлива и воздуха, мощность невысокая. По мере увеличения оборотов сгорает больше топлива, вырабатывается больше энергии. При дальнейшем увеличении количества оборотов двигателя мощность начинает снижаться по причинам:

    • увеличение потерь на процессы трения;
    • кислородное голодание;
    • инерционные и другие механические потери;
    • тепловые потери.

    Конструкторы ДВС стремятся расширить диапазон стабильного участка характеристики зависимости крутящего момента. В качестве одного из широко распространенных конструктивных решений применяются системы интеллектуального турбонаддува. Они позволяют избежать ситуации кислородного голодания на различных оборотах.

    Крутящий момент относительно стабилен при оборотах двигателя от 2500 до 5500 об/мин. Водители могут смело начинать процесс обгона даже на малых оборотах.

    Высокооборотные двигатели имеют стабильный момент до 6500 – 7500 об/мин. Это позволяет развить максимальную мощность на оборотах около 7500 об/мин, как приведено на рисунке 3.

    Если вы подходите к покупке автомобиля серьезно, желательно покопаться в справочниках, на форумах, ознакомиться с дилерской информацией, погуглить, и найти зависимости крутящего момента и мощности. Тогда вы с научной точки зрения будете судить о ходовых параметрах автомобиля.

    Выбирая автомобиль для эксплуатации в городских условиях, целесообразно приобрести дизельный авто, если вы любитель погонять с ветерком на автобанах, подойдет высокооборотный бензиновый двигатель.

    Как увеличить крутящий момент

    Характеристики крутящего момента двигателя формируются еще на этапе конструкторской разработки конкретной модели движка. Они также учитываются при расчетах тормозной системы, КПП, подвески и других систем. Самостоятельное увеличение крутящего момента двигателя может привести к преждевременному износу деталей авто.

    Существует несколько способов повышения крутящего момента:

    • форсирование двигателя изменением параметров поршневой группы;
    • внесение изменений в топливную систему;
    • увеличение производительности воздухозабора;
    • чип-тюнинг.

    Многие участники различных любительских автосостязаний используют комплексное форсирование двигателя. Однако следует помнить, что увеличение мощности и крутящего момента двигателя на четверть, уменьшает его ресурс вдвое.

    Крутящий момент и мощность — что это?

    Чем отличается крутящий момент от мощности? Как двигатель может быть одним и тем же, но с разной отдачей? Автоинструкторы отвечают на эти вопросы подробно.

    Измерение л.с.

    Когда речь идет о грузовиках, говорят о большом крутящем моменте мотора и о количестве лошадиных сил. Причем чем больше эти цифры, тем лучше. Инструкторы по вождению объяснили нам, что означают эти два показателя?

    Лошадиная сила — это мощность, которая вырабатывается двигателем. Если говорить с математической точки зрения, то одной лошадиной силы хватит для того, чтобы поднять вес в 75 кг за 1 секунду на высоту один метр.

    Мощность в лошадиных силах замеряется динамометром. При этом данный прибор измеряет эффективный крутящий момент мотора на разных скоростях его вращения или в об/мин. Чтобы получить мощность в л.с., нужно об/мин умножить на крутящий момент и разделить на число 5252.

    Эксперты высчитывают л.с. двумя вариантами: брутто и нетто. В первом случае с двигателя убирают некоторые нагрузки, например, управление выхлопом (самый частый вариант). Мощность нетто определяется в рекламных целях и указывается в технической документации на автомобиль.

    Почему мощность в л.с. замеряется через крутящий момент? Потому, что его проще определить. Крутящий момент замеряется как вращающая сила, которая вызывает движение или не вызывает. Если движение объекта вызвано, то оно становится уже «работой», которая и считается крутящим моментом двигателя. Чем он выше, тем больше потенциальной работы можно получить.

    Как связан момент с мощностью?

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

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

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

    Гоночное авто и трактор — отличия

    Чтобы понять всё вышесказанное, рассмотрим отличия трактора от гоночного автомобиля.

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

    Что касается трактора, то у него может быть мотор с таким же объемом, который вырабатывает столько же л.с. Мощность здесь необходима для работы через редуктор. Как известно, трактор не развивает высоких скоростей, но он может легко буксировать и толкать немалые грузы.

    Крутящий момент и мощность двигателя тесно связаны, но они выполняют абсолютно разные функции в работе легкового и грузового транспорта.

    Видео о том, как можно точно замерить мощность и крутящий момент авто:

    Будьте внимательны на дорогах и счастливого пути

    В статье использовано изображение с сайта luxfon.com

    «Понимание взаимосвязи между двумя», EPI Inc.

    ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ:


    Измеряется крутящий момент; Мощность рассчитана
    ПРИМЕЧАНИЕ: Все наши продукты, конструкции и услуги ЯВЛЯЮТСЯ ОРГАНИЧЕСКИМИ, БЕЗ ГЛЮТЕНА, НЕ СОДЕРЖАТ ГМО и не нарушат чьи-либо драгоценные ЧУВСТВА.

    Для того, чтобы подробно обсудить силовые установки, важно понимать концепции POWER и TORQUE .

    ОДНАКО, чтобы понять POWER , вы должны сначала понять ENERGY и WORK .

    Если вы какое-то время не знакомились с этими концепциями, было бы полезно сделать это перед изучением этой статьи. НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы получить быстрый обзор Energy and Work.

    Часто кажется, что люди не понимают отношения между МОЩНОСТЬЮ и МОМЕНТОМ. Например, мы слышали, как производителей двигателей , консультантов по распределительным валам и другие « технических экспертов» спрашивали клиентов:

    «Вы хотите, чтобы ваш двигатель давал ЛОШАДЬ или МОМЕНТ?»

    И этот вопрос обычно задают тоном, который убедительно свидетельствует о том, что эти «эксперты» верят, что мощность и крутящий момент каким-то образом исключают друг друга.

    На самом деле верно обратное, и вы должны четко понимать следующие факты:

    1. МОЩНОСТЬ (скорость выполнения РАБОТ) зависит от МОМЕНТА и ОБ / МИН .
    2. МОМЕНТ и ОБ / МИН — ИЗМЕРЕНИЕ мощности двигателя.
    3. МОЩНОСТЬ ВЫЧИСЛЯЕТСЯ от крутящего момента и числа оборотов в минуту по следующему уравнению:
    л.с. = крутящий момент x об / мин ÷ 5252

    (Для всех, кто интересуется, внизу этой страницы показан вывод этого уравнения.)

    Двигатель производит МОЩНОСТЬ за счет ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА, который может оказывать заданное значение МОМЕНТ на нагрузку при заданных об / мин . Величина МОМЕНТА, который может проявить двигатель, обычно зависит от числа оборотов.

    МОМЕНТ

    МОМЕНТ определяется как СИЛА вокруг заданной точки, приложенная на РАДИУС от этой точки. Обратите внимание, что единицей МОМЕНТА является один фунт-фут (часто неверно), а единицей РАБОТА является один фут-фунт .

    Рисунок 1

    Обращаясь к , рис. 1 , предположим, что ручка прикреплена к шатуну так, чтобы она была параллельна поддерживаемому валу и расположена на радиусе 12 дюймов от центра вала. В этом примере рассмотрим вал должен быть прикреплен к стене. Пусть стрелка представляет силу в 100 фунтов, приложенную в направлении, перпендикулярном как рукоятке, так и шатуну, как показано.

    Поскольку вал прикреплен к стене, вал не вращается, но к валу прилагается крутящий момент , равный 100 фунт-фут (100 фунтов на 1 фут).

    ПРИМЕЧАНИЕ , что ЕСЛИ шатун на эскизе был вдвое длиннее (т. Е. Рукоятка была расположена на расстоянии 24 дюймов от центра вала), то же усилие в 100 фунтов, приложенное к рукоятке, дало бы 200 фунт-фут. крутящего момента (100 фунтов умножить на 2 фута).

    МОЩНОСТЬ

    МОЩНОСТЬ — это мера того, сколько РАБОТ можно выполнить за указанное ВРЕМЯ. В примере на странице «Работа и энергия» парень, толкающий машину, сделал 16 500 фут-фунтов из РАБОТЫ .Если бы он проделал эту работу за две минуты, он произвел бы 8250 фут-фунтов в минуту POWER (165 футов x 100 фунтов ÷ 2 минуты). Если вам неясно, что такое РАБОТА и ЭНЕРГИЯ, было бы полезно ознакомиться с этими концепциями ЗДЕСЬ.

    Точно так же, как один тонны — это большой вес (по определению, 2000 фунтов), один лошадиных сил, — это большой объем мощности. Определение одной лошадиных сил составляет 33000 фут-фунтов в минуту . Мощность, которую парень произвел, толкая свою машину по участку (8250 футов фунтов в минуту), равна лошадиных сил (8 250 ÷ 33 000).

    Хорошо, все в порядке, но как толкание машины через парковку связано с вращающимися механизмами?

    Рассмотрим следующее изменение в приведенном выше эскизе рукоятки и кривошипа . Рукоятка все еще находится на расстоянии 12 дюймов от центра вала, но теперь, вместо того, чтобы быть прикрепленным к стене, вал теперь проходит через стену, опираясь на подшипники качения, и прикреплен к генератору за стеной.

    Предположим, как показано на рис. , рис. 2 , что постоянная сила в 100 фунтов.каким-то образом прикладывается к рукоятке, так что сила всегда перпендикулярна как рукоятке, так и шатуну, когда шатун поворачивается. Другими словами, «стрелка» вращается вместе с рукояткой и остается в том же положении относительно рукоятки и рукоятки, как показано в приведенной ниже последовательности. (Это называется «касательной силой»).

    Рисунок 2

    Если эта постоянная тангенциальная сила в 100 фунтов, приложенная к 12-дюймовой рукоятке (крутящий момент 100 фунт-фут), заставляет вал вращаться со скоростью 2000 об / мин, тогда мощность , , которую вал передает генератору за стеной, равна 38 HP , рассчитывается следующим образом:

    100 фунт-фут крутящего момента (100 фунт-футов)x 1 фут), умноженное на 2000 об / мин, деленное на 5252, составляет 38 л.с.

    Следующие примеры иллюстрируют несколько различных значений МОМЕНТА, которые производят 300 л.с.

    Пример 1 : Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 2700 об / мин?

    , поскольку HP = МОМЕНТ x ОБ / МИН ÷ 5252
    , затем переформулируя уравнение:
    МОМЕНТ = HP x 5252 ÷ ОБ / МИН

    Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 2700 = 584 фунт-фут.

    Пример 2: Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 4600 об / мин?

    Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 4600 = 343 фунт-фут.

    Пример 3: Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 8000 об / мин?

    Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 8000 = 197 фунт-фут.

    Пример 4: Какой МОМЕНТ дает секция турбины 41 000 об / мин газотурбинного двигателя мощностью 300 л.с.?

    Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 41000 = 38,4 фунт-фут.

    Пример 5: Выходной вал коробки передач двигателя в Примере 4 выше вращается со скоростью 1591 об / мин.Какой МОМЕНТ доступен на этом валу?

    Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 1591 = 991 фунт-фут.

    (без учета потерь в коробке передач, конечно).

    Из этих чисел следует сделать вывод, что определенное количество лошадиных сил может быть получено из бесконечного числа комбинаций крутящего момента и числа оборотов в минуту.

    Подумайте об этом по-другому: в автомобилях равного веса 2-литровый двигатель с двумя распредвалами, развивающий 300 л.с. при 8000 об / мин (197 фунт-фут) и 400 л.с. при 10000 об / мин (210 фунт-фут), поможет вам. угла так же, как 5-литровый двигатель, который развивает 300 л.с. при 4000 об / мин (394 фунт-фут) и 400 л.с. при 5000 об / мин (420 фунт-фут).Фактически, в автомобилях равного веса меньший двигатель, вероятно, будет гоняться ЛУЧШЕ, потому что он намного легче и, следовательно, снижает нагрузку на переднюю часть. И, в действительности, автомобиль с более легким 2-литровым двигателем, вероятно, будет весить меньше, чем большой автомобиль с двигателем V8, поэтому он будет лучшим гоночным автомобилем по нескольким причинам.

    Измерение мощности

    Динамометр определяет МОЩНОСТЬ , которую производит двигатель, прикладывая нагрузку к выходному валу двигателя с помощью водяного тормоза, генератора, поглотителя вихревых токов или любого другого управляемого устройства, способного поглощать мощность.Система управления динамометром заставляет поглотитель точно соответствовать количеству МОМЕНТ , которое двигатель производит в этот момент, затем измеряет , что МОМЕНТ и об / мин вала двигателя, и на основе этих двух измерений он вычисляет Наблюдается , мощность . Затем он применяет различные факторы (температура воздуха, атмосферное давление, относительная влажность), чтобы скорректировать наблюдаемую мощность до значения, которое было бы, если бы оно было измерено при стандартных атмосферных условиях , называемое скорректированной мощностью .

    Мощность для привода насоса

    В ходе работы с множеством различных проектов двигателей мы часто слышим предположение, что мощность двигателя может быть увеличена за счет использования «лучшего» масляного насоса. В этом предположении подразумевается вера в то, что «лучший» масляный насос имеет более высокую эффективность перекачивания и, следовательно, может обеспечивать требуемый поток при требуемом давлении, потребляя при этом меньше энергии от коленчатого вала. Хотя это технически верно, величина улучшения на удивление мала.

    Сколько мощности требуется, чтобы привести в действие насос с известным потоком при известном давлении? Мы уже показали, что мощность — это работа в единицу времени, и пока мы будем придерживаться старых добрых американских единиц (фут-фунт в минуту и ​​дюйм-фунт в минуту). И мы знаем, что расход умножить на давление равно МОЩНОСТЬ , как показано:

    Расход (кубические дюймы / минуту) умноженный на давление (фунты / квадратный дюйм) = МОЩНОСТЬ (дюйм-фунты / минуту)

    Далее достаточно просто умножить на соответствующие константы, чтобы получить уравнение, которое вычисляет HP по давлению, умноженному на расход.Поскольку расход чаще всего указывается в галлонах в минуту, и поскольку хорошо известно, что в галлоне содержится 231 кубический дюйм, то:

    Расход (галлонов в минуту) x 231 (кубический дюйм / галлон) = расход (кубический дюйм в минуту).

    Поскольку, как объяснено выше, 1 л.с. — это 33 000 фут-фунтов работы в минуту, умножение этого числа на 12 дает количество дюйм-фунтов работы в минуту в одном HP (396 000). Разделив 396 000 на 231, мы получим коэффициент преобразования единиц 1714,3. Следовательно, простое уравнение:

    Насос HP = расход (галлонов в минуту) x давление (PSI) / 1714.

    Это уравнение представляет мощность, потребляемую насосом со 100% КПД. Когда в уравнение включается КПД насоса, оно становится:

    .

    Насос HP = (расход {GPM} x давление {PSI} / (1714 x эффективность)

    Обычные шестеренчатые насосы обычно работают с КПД от 75 до 80%. Итак, предположим, что вашему полностью алюминиевому двигателю V8 требуется 10 галлонов в минуту при 50 фунтах на квадратный дюйм. Масляный насос будет рассчитан на поддержание некоторого предпочтительного уровня давления масла на холостом ходу, когда двигатель и масло горячие, поэтому насос будет иметь гораздо большую производительность, чем требуется для поддержания 10 галлонов в минуту при 50 фунтах на квадратный дюйм при рабочей скорости.(Это то, что делает «предохранительный» клапан: отводит избыточную пропускную способность обратно на вход насоса, что, в качестве дополнительного преимущества, также значительно снижает предполагаемую кавитацию во входной линии насоса.)

    Итак, предположим, что ваш насос с КПД 75% поддерживает 50 фунтов на квадратный дюйм при рабочей скорости и обеспечивает 10 галлонов в минуту, необходимые двигателю. Фактически он перекачивает примерно 50 галлонов в минуту (10 из которых проходят через двигатель, а оставшиеся 40 — через предохранительный клапан) при 50 фунтах на квадратный дюйм. Мощность для привода этой ступени нагнетательного насоса:

    л.с. = (50 галлонов в минуту x 50 фунтов на кв. Дюйм) / (1714 x 0.75 КПД) = 1,95 л.с.

    Предположим, вы поддались шумихе и выложили действительно большие деньги за насос с эффективностью 90%. Этот насос (при том же расходе и давлении) потребляет:

    л.с. = (50 галлонов в минуту x 50 фунтов на кв. Дюйм) / (эффективность 1714 x 0,90) = 1,62 л.с.

    ВАУ. Чистый прирост 1/3 HP. Может ли ВАШ дино даже точно измерить разницу в 1 л.с.?

    Общие наблюдения

    Чтобы спроектировать двигатель для конкретного применения, полезно построить график оптимальной кривой мощности для этого конкретного приложения, а затем на основе этой проектной информации определить кривую крутящего момента, которая требуется для получения желаемой кривой мощности.Оценивая требования к крутящему моменту по сравнению с реалистичными значениями BMEP, вы можете определить разумность целевой кривой мощности.

    Обычно пик крутящего момента происходит при значительно более низких оборотах в минуту, чем пиковая мощность. Причина в том, что, как правило, кривая крутящего момента не спадает (в%) так быстро, как увеличивается число оборотов в минуту (в%). Для гоночного двигателя часто бывает полезно (в рамках граничных условий приложения) эксплуатировать двигатель намного выше пика мощности, чтобы обеспечить максимальную среднюю мощность в требуемом диапазоне оборотов.

    Однако для двигателя, который работает в относительно узком диапазоне оборотов, такого как авиационный двигатель, обычно требуется, чтобы двигатель вырабатывал максимальную мощность при максимальных оборотах. Для этого требуется, чтобы пик крутящего момента был достаточно близок к максимальным оборотам в минуту. Для авиационного двигателя вы обычно проектируете кривую крутящего момента так, чтобы она была максимальной при нормальном крейсерском режиме и оставалась ровной до максимальных оборотов. Такое расположение кривой крутящего момента позволило бы двигателю производить значительно большую мощность, если бы он мог работать на более высоких оборотах, но цель состоит в том, чтобы оптимизировать производительность в пределах рабочего диапазона.

    Пример этой концепции показан на Рисунке 3 ниже. Три пунктирные линии представляют три разные кривые крутящего момента, каждая из которых имеет точно такую ​​же форму и значения крутящего момента, но с пиковыми значениями крутящего момента, расположенными при разных значениях числа оборотов в минуту. Сплошные линии показывают мощность, создаваемую кривыми крутящего момента того же цвета.

    Рисунок 3

    Обратите внимание, что с пиком крутящего момента 587 фунт-фут при 3000 об / мин розовая линия электропередачи достигает пика примерно 375 л.с. между 3500 и 3750 об / мин.При той же кривой крутящего момента, перемещенной вправо на 1500 об / мин (черный, пик крутящего момента 587 фунт-фут при 4500 об / мин), пиковая мощность подскакивает примерно до 535 л.с. при 5000 об / мин. Опять же, перемещение той же кривой крутящего момента вправо еще на 1500 об / мин (синий, пик крутящего момента 587 фунт-фут при 6000 об / мин) приводит к пику мощности около 696 л.с. при 6500 об / мин

    Используя в качестве примера черные кривые, обратите внимание, что двигатель выдает 500 л.с. при 4500 и 5400 об / мин, что означает, что двигатель может выполнять такой же объем работы за единицу времени (мощности) при 4500, что и при 5400.ОДНАКО, он будет сжигать меньше топлива для выработки 450 л.с. при 4500 об / мин, чем при 5400 об / мин, потому что паразитные потери мощности (мощность, потребляемая для вращения коленчатого вала, компонентов возвратно-поступательного движения, клапанного механизма) увеличивается пропорционально квадрату частоты вращения коленчатого вала.

    Диапазон оборотов, в котором двигатель развивает максимальный крутящий момент, ограничен. Вы можете настроить двигатель так, чтобы он имел высокий пиковый крутящий момент с очень узким диапазоном или более низкое значение пикового крутящего момента в более широком диапазоне. Эти характеристики обычно продиктованы параметрами приложения, для которого предназначен двигатель.

    Пример этого показан на Рисунке 4 ниже. Это то же самое, что и график на Рисунке 3 (выше), ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ, синяя кривая крутящего момента была изменена (как показано зеленой линией), поэтому она не спадает так быстро. Обратите внимание, как это приводит к тому, что зеленая линия электропередачи выходит за пределы пикового крутящего момента. Такого рода изменение кривой крутящего момента может быть достигнуто путем изменения различных ключевых компонентов, включая (но не ограничиваясь ими) профили выступов кулачков, расстояние между выступами кулачков, длину впускных и / или выпускных направляющих, поперечное сечение впускных и / или выпускных направляющих.Изменения, направленные на расширение пика крутящего момента, неизбежно уменьшат значение пикового крутящего момента, но желательность данного изменения определяется применением.

    Рисунок 4

    Вывод уравнения мощности


    (для всех, кто интересуется)

    Эта часть может не представлять интереса для большинства читателей, но несколько человек спрашивали:

    «Хорошо, если л.с. = ОБ / МОМ x МОМЕНТ ÷ 5252 , то откуда 5252?»

    Вот ответ.

    По определению МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ ÷ ВРЕМЯ (как описано выше под заголовком МОЩНОСТЬ )

    Используя пример на Рисунке 2 выше, где постоянная тангенциальная сила в 100 фунтов была приложена к 12-дюймовой рукоятке, вращающейся со скоростью 2000 об / мин, мы знаем задействованную силу , поэтому для расчета мощности нам потребуется расстояние до ручки перемещений на единицу время , выражается как:

    Мощность = 100 фунтов x расстояние в минуту

    Хорошо, как далеко перемещается рукоятка кривошипа за одну минуту? Сначала определите расстояние, на которое он проходит за один оборот :

    РАССТОЯНИЕ за оборот = 2 x π x радиус

    РАССТОЯНИЕ за оборот.= 2 x 3,1416 x 1 фут = 6,283 фута

    Теперь мы знаем, как далеко кривошип перемещается за один оборот. Как далеко заводится за одну минуту ?

    РАССТОЯНИЕ в мин. = 6,283 фута на оборот х 2000 изм. за мин. = 12,566 футов в минуту

    Теперь мы знаем достаточно, чтобы вычислить мощность, определенную как:

    МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ ÷ ВРЕМЯ
    , так что
    Мощность = 100 фунтов x 12566 футов в минуту = 1256 600 фут-фунтов в минуту

    Пухло, а как насчет ЛОШАДЕЙ? Помните, что одна ЛОШАДЬ определяется как 33000 фут-фунтов работы в минуту .Следовательно, HP = МОЩНОСТЬ (фут-фунт в минуту) ÷ 33000. Мы уже подсчитали, что мощность, передаваемая на кривошипное колесо выше, составляет 1 256 600 фут-фунтов в минуту.

    Сколько это HP?

    л.с. = (1,256,600 ÷ 33,000) = 38,1 л.с.

    Теперь мы объединяем кое-что, что мы уже знаем, чтобы произвести магию 5252. Мы уже знаем это:

    МОМЕНТ = СИЛА x РАДИУС.

    Если мы разделим обе части этого уравнения на РАДИУС, мы получим:

    (a) СИЛА = МОМЕНТ ÷ РАДИУС

    Теперь, если РАССТОЯНИЕ на оборот = РАДИУС x 2 x π, то

    (b) РАССТОЯНИЕ в минуту = РАДИУС x 2 x π x об / мин

    Мы уже знаем

    (c) МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ в минуту

    Итак, если мы подставим эквивалент FORCE из уравнения (a) и расстояние в минуту из уравнения (b) в уравнение (c), мы получим:

    МОЩНОСТЬ = (МОМЕНТ ÷ РАДИУС) x (ОБ / МИН x РАДИУС x 2 x π)

    Разделив обе стороны на 33000, чтобы найти HP,

    л.с. = МОМЕНТ ÷ РАДИУС x ОБ / МИН x РАДИУС x 2 x π ÷ 33,000

    Путем уменьшения получаем

    л.с. = МОМЕНТ x ОБ / МИН x 6.28 ÷ 33,000

    с

    33000 ÷ 6.2832 = 5252

    Следовательно,

    л.с. = МОМЕНТ x ОБ / МИН ÷ 5252

    Обратите внимание, что при 5252 об / мин крутящий момент и л.с. равны. При любой частоте вращения ниже 5252 значение крутящего момента больше, чем значение HP; Выше 5252 об / мин значение крутящего момента меньше значения л.с.

    Угловое движение — мощность и крутящий момент

    • Работа является результатом силы, действующей на некотором расстоянии. Работа измеряется в джоулях (Нм) или фут-фунтах.
    • Крутящий момент — это сила вращения, создаваемая коленчатым валом двигателя. Чем больший крутящий момент производит двигатель, тем выше его способность выполнять работу. Поскольку крутящий момент является вектором, действующим в определенном направлении, его обычно определяют в единицах Нм или фунт-фут.
    • Мощность — это скорость выполнения работы — работа за заданный промежуток времени. Мощность измеряется в ваттах (Дж / с) или лошадиных силах.

    Мощность и крутящий момент тела при угловом движении

    Мощность вращающегося тела может быть выражена как

    P = T ω

    = T 2 π n об / с

    = T π n об / мин /30 (1)

    где

    P = мощность (Вт)

    T = крутящий момент или момент (Нм)

    ω = угловая скорость (рад / с)

    π = 3.14 …

    n об / с = оборотов в секунду (об / с, 1 / с)

    n об / мин = оборотов в минуту (об / мин, 1 / мин)

    • 1 рад = 360 o /2 π = ~ 57.29578 .. o

    Примечание! — объект, такой как электродвигатель, может иметь активный момент без вращения, но без вращения ( ω = 0 ) не вырабатывается энергия.

    В британских единицах

    P = T n об / мин /5252 (1b)

    где

    P = мощность (л.с.)

    T = крутящий момент (фут-фунт f )

    Пример — крутящий момент, создаваемый вращающимся двигателем

    Электродвигатель работает со скоростью 3600 об / мин с измеренной потребляемой мощностью 2000 Вт .Крутящий момент, создаваемый двигателем (без потерь), можно рассчитать, переставив (1) на

    T = 30 P / (π n об / мин )

    = 30 (2000 Вт) / (π ( 3600 об / мин))

    = 5,3 Нм

    Калькулятор крутящего момента

    P — мощность (Вт)

    n м — обороты (об / мин)

    Скачать и распечатать Motor — Torque vs График мощности и частоты вращения

    Крутящий момент тела в угловом движении

    T = I α (2)

    , где

    I = момент инерции (кг · м 2 , фунт f ft s 2 )

    α = угловое ускорение (рад / с 2 )

    Основные сведения о мощности и крутящем моменте

    Не многие понимают, что на самом деле означают мощность и крутящий момент, не говоря уже о том, как они влияют на характеристики автомобиля.Тем не менее, почти в каждой рекламе тяжелых грузовиков в какой-то момент упоминаются эти характеристики. Если вы никогда не замечали, попробуйте прислушаться к нему в следующий раз, когда увидите его.

    Мощность, производимая двигателем, называется лошадиных сил. В физике мощность определяется как скорость, с которой что-то работает. Для автомобилей мощность означает скорость. Поэтому, если вы хотите ехать быстрее и быстрее набирать скорость, вам нужно больше лошадиных сил.

    Крутящий момент, с другой стороны, является выражением силы вращения или скручивания .В автомобилях двигатели вращаются вокруг оси, создавая крутящий момент. Крутящий момент можно рассматривать как «силу» автомобиля. Это сила, которая разгоняет спортивный автомобиль от 0 до 60 за секунды и толкает вас обратно в сиденье. Это также то, что приводит в движение большие грузовики, перевозящие тяжелые грузы.

    Это основные сведения о мощности и крутящем моменте, но как эти понятия измеряются и как они взаимосвязаны?

    За цифрами

    С математической точки зрения, лошадиные силы — это сила, необходимая для перемещения 550 фунтов на один фут в секунду или 33 000 фунтов на один фут в минуту.Мощность двигателя измеряется с помощью динамометра, но на самом деле динамометр измеряет выходной крутящий момент двигателя, а также количество оборотов в минуту — или «оборотов в минуту». Эти числа подставляются в формулу (крутящий момент x об / мин / 5 252) для определения мощности. Мощность в лошадиных силах определяется путем измерения крутящего момента, потому что крутящий момент легче рассчитать.

    Крутящий момент, как упоминалось ранее, является выражением крутящей силы и измеряется в единицах силы, умноженной на расстояние от оси вращения.Так, например, если вы используете гаечный ключ длиной 1 фут для приложения усилия в 10 фунтов к концу болта, то вы прикладываете крутящий момент в 10 фунт-футов (10 фунт-футов).

    Ram 1500 2021:
    Грузовик года MotorTrend

    Третий год подряд грузовик RAM получает награду MotorTrend Truck of the Year, давая миру знать, а также своим конкурентам, что они кое-что знают, когда дело доходит до производительности, меняющей правила игры. грузовик.

    Узнать больше


    Взаимосвязь между мощностью и крутящим моментом

    И мощность, и крутящий момент влияют на общую скорость автомобиля, поэтому вы можете понять, почему люди смешивают эти два понятия. Однако в реальном мире вождения и перевозки их различия — наряду с конструкцией транспортного средства — имеют большое значение.

    Например, чем больше мощность двигателя, тем выше потенциал крутящего момента. Этот «потенциальный» крутящий момент транслируется в реальные приложения через дифференциалы оси автомобиля и трансмиссию.Это объясняет, почему гоночный автомобиль и трактор, имеющие одинаковую мощность, могут так сильно различаться. В гоночном автомобиле весь крутящий момент используется для увеличения скорости через зубчатую передачу, в то время как трактор преобразует лошадиную силу в толкание и тягу чрезвычайно тяжелых грузов.

    Другой способ понять, насколько мощность зависит от крутящего момента, — это открутить крышку на новой банке с рассолом. Когда вы изо всех сил открываете банку, вы прикладываете крутящий момент независимо от того, оторвется крышка или нет.Однако лошадиные силы существуют только в движении. Таким образом, вам нужен крутящий момент, чтобы сначала ослабить крышку, а затем вы можете приложить усилия рукой, быстро повернув крышку.

    Итак, чего лучше всего иметь в вашем автомобиле — лошадиных сил или крутящего момента? Все зависит от того, как вы собираетесь использовать свой автомобиль или грузовик. Молниеносно быстрый Dodge Charger, например, будет иметь больше лошадиных сил, в то время как грузовик Cummins Diesel будет иметь больший крутящий момент, чтобы помочь тянуть эти тяжелые грузы.

    Здесь, в Bryant Motors, у нас есть огромный выбор как новых, так и подержанных автомобилей, чтобы удовлетворить все различные предпочтения и потребности — от скоростного и элегантного Dodge Dart GT 2014 года до обновленного Ram 1500, который также доступен в ультрасовременном исполнении. , турбонаддув EcoDiesel.

    Выполните поиск в нашем обширном перечне новых и подержанных автомобилей, чтобы найти автомобиль или грузовик, который вы искали сегодня, по самой доступной цене. Или продолжайте просматривать наш блог и ресурсы руководства по покупке автомобилей для получения дополнительной информации.

    Ищете пикап с мощной буксирной способностью?

    См. Наш список доступных грузовиков и внедорожников

    В чем разница между мощностью и крутящим моментом?

    ПОСМОТРИТЕ на характеристики современного турбодизельного двигателя, и вы не можете пропустить одну вещь, которую вы не можете пропустить, — это большой крутящий момент, который они производят.

    * Впервые опубликовано в выпуске 4X4 Australia за сентябрь 2015 г.

    2,3-литровый турбодизель в Nissan NP300 Navara требует 450 Нм, что является неслыханной цифрой для относительно небольшого четырехцилиндрового дизеля несколько лет назад, в то время как хороший 3,0-литровый дизель в наши дни дает 600 Нм. или больше. И если этого недостаточно, что-то вроде 4,4-литрового турбодизеля V8 в Range Rover требует 740 Нм!

    Но что на самом деле означает 450 Нм, 600 Нм или даже 740 Нм? И разве такой огромный крутящий момент важнее, чем приличная мощность?

    Простые законы физики на самом деле неразрывно связывают мощность и крутящий момент, потому что мощность — это просто математическое произведение крутящего момента, умноженного на частоту вращения двигателя.Итак, где крутящий момент — это сила вращения, мощность — это скорость, с которой эта сила может быть приложена.

    Рассмотрим простую аналогию: у вас старый внедорожник с колесной гайкой, сильно заржавевшей на шпильке. К счастью, у вас есть огромная колесная скоба длиной в метр и еще больший помощник, чья диета с пиццей и пивом предполагает, что он набирает 100 кг, чтобы помочь снять колесную гайку.

    Чтобы гайка проворачивалась, необходимо преодолеть трение между гайкой и шпилькой, приложив достаточное усилие к концу распорки колеса.

    Если ваш напарник помещает все свои 100 кг веса на конец распорки колеса, когда он находится в горизонтальном положении, этот вес в 100 кг приравнивается к направляемой вниз (линейной) силе в 980 Ньютон; Ньютон является стандартным мерилом силы в метрической системе. Эта сила в 980 Ньютонов получается из-за умножения массы 100 кг вашего партнера на 9,8 метра в секунду, ускорение свободного падения.

    Сила 980 ньютонов на конце рычага (скоба колеса), которая находится в метре от гайки, затем создает крутящий момент на гайке 980 ньютон-метров (Нм), рассчитанный путем умножения 980 (ньютонов) на единицу. (метр).

    Крутящий момент на колесной гайке прилагается независимо от того, движется гайка или нет. Если гайка не двигается, энергия не вырабатывается. Но как только гайка начинает двигаться, ваш партнер также начинает вырабатывать энергию.

    Предположим, что 980 Нм достаточно, чтобы начать движение гайки, и что трение остается постоянным по всей ржавой шпильке. Также предположите (с помощью какой-то магической ловкости), что ваш помощник может поддерживать крутящий момент 980 Нм на гайке при ее вращении, независимо от положения колесной скобы.

    Если он поворачивает колесную гайку со скоростью один оборот в минуту, простая формула (см. «Магическая формула» ниже) определяет, сколько мощности он производит. В этом сценарии он будет производить чуть более десятой киловатта.

    Если бы он мог вращать гайку 10 раз в минуту, он произвел бы чуть более 1 кВт. Так что большой крутящий момент в этом случае не приводит к большому производству энергии.

    Урок, который следует усвоить, состоит в том, что большие значения крутящего момента бесполезны, если только ваш «помощник» или рассматриваемый двигатель не может создавать этот крутящий момент с приличной скоростью или скоростью.Даже если бы ваш напарник мог повернуть гайку при типичных оборотах двигателя на холостом ходу 800 об / мин, его выходная мощность была бы гораздо более полезной — 82 кВт.

    В реальном мире мощность — это то, что вам нужно, потому что мощность, а не крутящий момент — это то, что вам нужно, чтобы преодолеть вес вашего внедорожника, его аэродинамическое сопротивление и другие второстепенные факторы, такие как сопротивление качению колес. При прочих равных, большая мощность даст вам большее ускорение, более быстрый подъем на гору и более высокую максимальную скорость, независимо от крутящего момента двигателя.

    2

    Значит, крутящий момент завышен?

    Это совсем не так, поскольку чем больше крутящий момент, тем меньше оборотов двигателя необходимо для выработки хорошей мощности.

    Когда дело доходит до двигателей, самый простой способ получить больший крутящий момент — это построить двигатель большего размера. С большим двигателем, который производит большой крутящий момент, вам не нужны высокие обороты, чтобы обеспечить приличную мощность. Если вы объедините большой двигатель с большим количеством оборотов, вы получите большие значения мощности.

    Двигателям меньшего размера не хватает крутящего момента, поэтому для получения приличной мощности требуется больше оборотов.Другой простой способ увеличить крутящий момент двигателя — использовать наддув, а именно наддув или турбонаддув.

    Простое соотношение, согласно которому мощность равна крутящему моменту, умноженному на частоту вращения двигателя, справедливо для всех двигателей, дизельных или бензиновых, любой мощности и с любым количеством цилиндров, с турбонаддувом или наддувом или без него.

    ВОЛШЕБНАЯ ФОРМУЛА

    Взаимосвязь между мощностью и крутящим моментом сводится к простой формуле: мощность равна крутящему моменту, умноженному на частоту вращения двигателя.

    Формула также содержит «константу» для настройки используемых единиц. Например, в метрической системе мощность (в кВт) равна крутящему моменту (в Нм), умноженному на частоту вращения двигателя (в об / мин), разделенному на 9549.

    В британской системе мер, которая когда-то использовалась в Австралии и до сих пор используется в некоторых частях мира, где мощность измеряется в лошадиных силах (л.с.), а крутящий момент — в фунт-футах (фунт-фут), применяется следующая формула: л.с. равно фунт-фут. умножить на об / мин, разделить на 5252.

    В метрической системе стандартная единица крутящего момента (Нм) отдает дань уважения великому английскому физику и математику Исааку Ньютону, поскольку Нм означает Ньютон-метр.Ньютон положил начало пониманию гравитации и основ физики движения.

    Стандартная единица мощности в метрической системе — кВт или киловатт, и относится к шотландскому изобретателю и инженеру Джеймсу Ватту. Ватт разработал паровой двигатель, который сыграл решающую роль в так называемой промышленной революции. Префикс «килограмм» используется в метрической системе для обозначения умножения на 1000. Таким образом, двигатель мощностью 50 кВт фактически выдает 50 000 ватт.

    В чем разница между мощностью и крутящим моментом?

    Мы довольно часто используем слова «лошадиная сила» и «крутящий момент» в автомобильной промышленности, но, возможно, смысл обоих терминов теряется по ходу дела.Не бойтесь, Инженерное объяснение уже здесь.

    В новом видео ведущий EE Джейсон Фенске помогает самым простым способом объяснить, что такое мощность и крутящий момент, и почему старая поговорка «Лошадиная сила — это скорость, с которой вы ударяетесь о стену, а крутящий момент — это насколько далеко вы перемещаете стену». это неверно. Это помогает получить базовое понимание того, чем на самом деле являются обе вещи. Крутящий момент — это сила, умноженная на расстояние, и самый простой способ понять это — использовать гаечный ключ. Когда человек прилагает усилие к гаечному ключу, он перемещается на некоторое расстояние и обеспечивает крутящий момент для затяжки болта.

    Горение обеспечивает силу в цилиндре, которая прижимает поршень, который затем оказывает давление на коленчатый вал на определенном расстоянии. Отсюда и слово «единицы поворота», поскольку поршень и коленчатый вал обеспечивают крутящее усилие.

    ПРОВЕРКА: Что лучше: нагнетатель или турбокомпрессор?

    С другой стороны,

    лошадиных сил — это скорость, с которой выполняется работа. Крутящий момент, умноженный на число оборотов в минуту, возвращает мощность в лошадиных силах. По сути, чем быстрее коленчатый вал вращается с тем же усилием, тем большую мощность будет развивать двигатель.Автомобиль с большей мощностью, чем крутящий момент, всегда будет быстрее, поскольку это дает автомобилю ускорение и скорость.

    Джейсон использует две гипотетические машины, чтобы проиллюстрировать все это. Оба имеют одинаковое передаточное число, но в одном используется дизельный двигатель с крутящим моментом 200 фунт-фут, а в другом — бензиновый двигатель с крутящим моментом 100 фунт-фут. Дизельный двигатель с удвоенным крутящим моментом сначала будет ускоряться быстрее, потому что он имеет большую постоянную силу для большей мощности. Однако он разгоняется только до 2626 об / мин.Между тем, бензиновый двигатель разгонится до 5 252 об / мин. Первоначально он не будет ускоряться так быстро, но ему не придется переключать передачи, в то время как дизель будет это делать. Оба будут предлагать одинаковую скорость, но дизель будет разгоняться быстрее. Вот почему низкий крутящий момент становится важным для лучшего ускорения во многих сценариях.

    Однако более высокий крутящий момент не означает, что одно транспортное средство обязательно будет быстрее другого. Например, Ford F-250 развивает крутящий момент 925 фунт-фут, а Honda S2000 — всего 162 фунт-фут.S2000 быстрее, даже с меньшей мощностью, из-за других факторов, наиболее важным из которых является соотношение мощности к весу. S2000 весом 2800 фунтов разгоняется до 60 миль в час за 5,7 секунды, в то время как F-250 весом 8300 фунтов делает это за 6,9 секунды, что показывает, что соотношение мощности и веса более важно для ускорения, чем соотношение веса и крутящего момента. Это не означает, что S2000 готов буксировать прицеп весом 5000 фунтов, поскольку Джейсон объясняет, что вес и крутящий момент также очень важны для показателей буксировки.

    _______________________________________

    Следите за Motor Authority на Facebook, Twitter и YouTube.

    Разъяснение мощности и крутящего момента

    — математика для мотоциклов

    Это статья из моей серии по математике для мотоциклистов.

    Вот все статьи по математике (и физике) для мотоциклов и транспортных средств в целом:

    В этой статье рассказывается о мощности и крутящем моменте и о том, как они связаны с частотой вращения двигателя, максимальной скоростью и тягой .

    Как и другие статьи, он на 100% применим как к автомобилям (или грузовикам), так и к мотоциклам, но поскольку это сайт о мотоциклах, вы увидите только примеры мотоциклов.

    Для начала нам нужно понять, что такое мощность и крутящий момент. Это заставляет меня вспоминать физику в старшей школе (шучу, я всегда думаю о физике, потому что я большой ботаник).

    Ну, да. Поэтому я и создал этот сайт — как отдушину. Я люблю учиться и делиться тем, что другим может быть полезно.Если вам нравится то, что вы здесь читаете, и вы такая же одержимая фракция, как и я, возможно, вы захотите узнать, когда я опубликую больше. (Проверьте последнюю версию, чтобы получить представление о том, что вы увидите.)

    Что такое крутящий момент?

    Начнем с простого: крутящий момент .

    Крутящий момент — это «крутящая сила». Если вы прикладываете к рычагу единицу силы, вы прикладываете крутящий момент.

    Некоторые онлайн-комментаторы говорят, что «крутящий момент — это ускорение». Это мутное предложение, которое расстроило бы многих учителей физики, но не вдаваясь в семантику: Разделите слова крутящий момент (способность кручения) и толчок (способность толкать вперед). Крутящий момент влияет на тягу, но также влияет на передачу.

    Крутящий момент двигателя после переключения передач и так далее становится тяговым усилием, которое вы чувствуете, толкая вас вперед.

    Некоторые примеры крутящего момента из реальной жизни:

    • Вы вращаете карусель, поворачивая ее снаружи, а не по центру. Вам нужно всего лишь несколько раз приложить немного силы, и вскоре он начнет вращаться довольно быстро.
    • Вы затягиваете гайку, прикладывая давление к концу гаечного ключа , а не к сверлу, ближайшему к гайке.Это дает вам больше крутящего момента или крутящего момента.

    Крутящий момент измеряется в сил, умноженных на расстояние , которое обеспечивает рычаг. Это отражено в единицах, используемых для описания крутящего момента:

    • Метрическая система: Один ньютон-метр (Нм) крутящего момента — это сила в ньютоне (которая является силой килограмма на уровне моря), приложенная с помощью рычага, равного единице. метр.
    • Британская система мер: Один фут-фунт (фут-фунт или фунт-фут) крутящего момента — это фунт силы (сила фунта веса на уровне моря), приложенная с помощью рычага в один фут.

    Номенклатура — в метрических единицах единицей измерения силы является ньютон, а единицей веса — килограмм. В имперских единицах они имеют одно и то же название — фунт.

    Поскольку фунт меньше килограмма (один фунт равен 0,454 кг), а фут меньше метра (один фут = 0,305 м), фут-фунт аналогичен по величине ньютон-метру — 100 фут-фунтов = 134 Ньютон-метра. (Подробнее о преобразовании метрических единиц в британские).

    Крутящий момент в двигателе мотоцикла (автомобиля или грузовика) — это способность двигателя вращать .

    В спецификациях мотоциклов от производителей крутящий момент измеряется на коленчатом валу.

    Например, мотоцикл с максимальным крутящим моментом 100 Нм может повернуть что-нибудь на 1 метр с силой 100 Ньютонов. Если вы переместите его на два метра, он сможет толкнуть его только с силой 50 ньютонов.

    Точно так же мотоцикл с силой 100 фунт-футов может повернуть что-нибудь на конце одноногого шеста с силой 100 фунтов. Если это 10-футовый шест, он сможет приложить только 10 фунтов силы.

    Зачем измерять длину шеста, учитывая влияние крутящего момента?

    Коленчатому валу нужно кое-что сделать, прежде чем он попадет в шину. Каждый из них изменяет удар и крутящего момента через зубчатую передачу.

    Крутящий момент / расстояние (включая множители) = сила. Крутящий момент начинается с двигателя, проходит через шестерни, звездочки / вал и колесо + шину и становится силой, воздействующей на поверхность дороги (или грязь).

    Вещи, через которые проходит двигатель, чтобы выбраться на поверхность:

    1. Шестерни. Передаточное число шестерен увеличивает крутящий момент в несколько раз. Чем выше передача, тем меньше сила.
    2. Звездочки или вал. В мотоцикле есть звездочки (для цепной и ременной передачи) или вал со встроенным передаточным числом.
    3. Колесо / шина. На другом конце колесо с покрышкой.

    Все эти вещи — шестерни, звездочки / вал или колесо / шина — меняют ощущение крутящего момента на велосипеде. Вы могли прочитать, что переключение передач влияет на «тягу» велосипеда.

    Вот почему на Suzuki SV650, который имеет относительно небольшой крутящий момент по сравнению с большим круизером, например, Suzuki M109R, вы все равно можете довольно быстро разогнаться от света. Оба имеют одинаковое время разгона от нуля до автострады (около 4 секунд в зависимости от навыков водителя, сцепления с дорогой, переключения передач), несмотря на то, что они сильно отличаются друг от друга.

    Так, например,

    • Если вы добавите еще один зуб к передней звездочке, вы увеличите эффект крутящего момента (тягу).Это означает более быстрое ускорение, более раннее переключение передач, более легкие колеса и меньшую максимальную скорость (если она была ограничена переключением передач).
    • Если вы удалите зуб из задней звездочки, будет тот же эффект, только в другой пропорции. (Мотоцикл с 15 зубьями спереди и 45 сзади должен удалить три зуба с задней звездочки, чтобы иметь тот же эффект, что и добавление одного зуба на передней.

    Если вы добавите зубья на переднюю звездочку или удалить их сзади? Есть много соображений — такие вещи, как зазор цепи, зазор звездочки и необходимость изменения длины цепи.Это зависит от конкретного случая — однозначного ответа нет. (И нет никаких хороших исследований о влиянии износа, просто много анекдотического личного опыта.)

    Точно так же, если вы добавите большее заднее колесо или более толстую (не более толстую) шину, это уменьшит ускорение и увеличить максимальную скорость.

    Что такое мощность?

    Это проще. Власть — это деньги, а время — это деньги, поэтому власть — это… время.

    Шутки в сторону, мощность определяется как передача энергии в единицу времени . Мощность в метрических единицах определяется как «ватт», который определяется как один «джоуль» энергии в секунду.

    Власть используется в мире транспортных средств и обычно означает «чувство». Но два мотоцикла с одинаковыми характеристиками мощности могут совершенно по-разному реагировать на поворот дроссельной заслонки.

    Вот почему на Honda Grom, имеющей ничтожные 7 кВт (9 л.

    По сути, вы не можете просто взять характеристики мощности и узнать, что они означают для поведения мотоцикла.Да, большая мощность определенно обычно коррелирует с большим ускорением и большей скоростью, но это еще не все!

    Для начала подумайте об определении: Мощность определяется как передача энергии за время . Но именно , во что вы передаете энергию?

    В чайнике вы преобразуете энергию в тепло (воды). В свете вы превращаете энергию в свет (и тепло). Но как насчет автомобиля — куда уходит энергия?

    Мне проще всего думать об этом, когда автомобиль движется.Допустим, вы едете по шоссе. Зачем вам нужно продолжать сжигать бензин (или использовать заряд батареи, если вы пользуетесь электричеством)? Ответ для преодоления сил трения.

    Если вы отпустите дроссельную заслонку, следующие силы трения замедлят вас:

    • Воздух (который может быть известен как сопротивление воздуха или лобовое сопротивление)
    • Шины (также известные как «шины») о землю
    • Трение в движущихся частях мотоцикла — оси, трансмиссия, двигатель

    Вот почему в фильмах (да и в реальной жизни, хотя я не имел удовольствия), когда космический корабль находится в вакууме в космосе, он отключает двигатели и продолжает идти.Нет трения, чтобы замедлить его.

    Так же, как с помощью крутящего момента вы можете изменить влияние крутящего момента путем изменения передаточных чисел и передач, с помощью мощности вы можете изменить влияние мощности с помощью

    • Более аэродинамический корпус (обтекатели) — это самый большой фактор
    • Шины с низким коэффициентом трения (которые плохо подходят для прохождения поворотов или ускорения, но хороши для максимальной скорости)
    • Компоненты двигателя с низким коэффициентом трения (трудно сделать)

    Выше низких скоростей пригородных поездов трение воздуха (сопротивление лобу / воздуху) составляет безусловно, самый большой источник трений. Таким образом, получение большей отдачи от мощности двигателя и повышение аэродинамики машины — это ваш самый важный фактор. Вот почему автомобили, побившие рекорды скорости на суше, выглядят так:

    «Демон скорости», машина Джорджа Потита, которая когда-то побила рекорд наземной скорости в Бонневильских соляных равнинах

    . Сопротивление увеличивается экспоненциально по мере того, как вы набираете скорость. Согласно уравнению сопротивления:

    Сила сопротивления увеличивается пропорционально квадрату скорости.

    Поскольку уравнение мощности говорит, что P = F • v (сила, умноженная на скорость), мощность, необходимая для преодоления сопротивления, пропорциональна кубу скорости .

    • P D = F D • v = ½ ρ v 3 C d A

    Итак, в двух словах, чтобы преодолеть сопротивление, вам понадобится лотов и больше мощности. 2-300 км / ч, чем нужно ехать с 1-200 км / ч. Вот почему вы можете разогнаться до 60 миль в час / 100 км / ч на Honda Grom с мощностью 7 кВт / 9 л.с., но вам понадобится лот более чем вдвое больше (14 кВт или 18 л.с.), чтобы разогнаться до 120. миль / ч / 200 км / ч.

    YouTuber «Dankwheelie» разгоняется до 70 миль в час на Honda Grom (ссылка на YouTube).

    Основные принципы: мощность = крутящий момент x число оборотов в минуту (x постоянная)

    Любой, кто видел динамическую диаграмму, заметит, что крутящий момент остается примерно равным, а число оборотов увеличивается.

    См. Эту динамическую диаграмму, например:

    CBR600RR — Мощность и крутящий момент

    На приведенной выше диаграмме крутящий момент действительно увеличивается, но он относительно плоский по сравнению с кривой мощности.

    Причиной тому является основная формула мощности: P = F • v, Мощность = сила x скорость. Применительно к вращающимся объектам (угловое движение) это становится P = T • v.

    Таким образом, вы умножаете крутящий момент на скорость вращения, чтобы получить мощность. Конечно, все они представлены в разных единицах измерения, поэтому вам понадобятся константы для преобразования единиц измерения.

    • Метрическая система: мощность (кВт) = крутящий момент (Нм) x скорость (об / мин) / 9549
    • британская система мер (л.с.) = крутящий момент (фут-фунт) x скорость (об / мин) / 5252

    Например, если Я говорю, что мой байк развивает 50 Нм при 3000 об / мин, тогда вы можете знать, что это означает 50 x 3000 / 9,5488 = 15,7 кВт мощности.

    Или, если я сделаю то же самое в имперских единицах и скажу, что это 37 фут-фунт, тогда вы можете сказать 37 x 3000/5252 = 21 л.с.

    Если вы знаете, как быстро переводить метрические единицы в британские (в данном случае кВт составляет около 3/4 л.с.), то вы знаете, что оба варианта выглядят правильно.

    Кстати, это не пиковая мощность , . Дело в том, сколько энергии вырабатывается в этот момент. Это будет одна точка на кривой.

    Крутящий момент, мощность и характеристики велосипеда для езды

    Есть причина, по которой Harley-Davidson редко цитирует данные о мощности, а обычно приводит только значения крутящего момента: потому что крутящий момент часто говорит вам больше об истории, если вы делаете определенные предположения .

    Причина, по которой крутящий момент говорит вам больше об истории, заключается в том, что, если вы предполагаете несколько вещей, крутящий момент переводится как «тяговое усилие на низких скоростях». Позвольте мне это оправдать.

    Вот предположения, которые необходимо сделать:

    1. Предположим, что у мотоцикла достаточно «нормальное» передаточное число, независимо от трансмиссии, включая передние и задние звездочки, передаточные числа и размеры колес.
    2. Предположим, что это «нормальный» диапазон оборотов. Для любого данного размера или класса двигателя это также безопасное предположение (например,у мотоциклов с большим диаметром меньше оборотов, у велосипедов с малым диаметром оборотов выше, при том же количестве цилиндров)

    Итак, исходя из этих предположений, для большинства шоссейных велосипедов вы должны работать на первых четырех передачах, пока не выйдете на шоссе, когда вы можете расслабиться на пятой или шестой передаче.

    Если вы предположите эти вещи, а затем я скажу вам: «Этот шоссейный велосипед с V-образным твином развивает максимальную мощность 120 футов на фунт, тогда как этот круизер с V-образным твином — 80 футов на фунт», вы знаете, что 120 фут-фунт один будет более сложным, когда вы откроете дроссель.

    При сравнении двигателей разных размеров или конструкций предположения становятся немного более неопределенными. Если я скажу: «У этого велосипеда пиковый крутящий момент 150 Нм» и «У этого велосипеда максимальный крутящий момент 100 Нм», и первый — рядный четырехцилиндровый двигатель с жидкостным охлаждением, а второй — V-образный твин… это все равно сопоставимо, если они » re оба шоссейных велосипеда с большим диаметром цилиндра.

    Дело в том, что шоссейные велосипеды с большим диаметром цилиндра (не спортивные велосипеды, ориентированные на треки, не велосипеды малой вместимости) настроены на создание широкого диапазона крутящего момента в диапазоне оборотов.Итак, , если вы предположите, что два очень разных по конструкции двигателя нацелены на широкий диапазон оборотов для дорожного использования, то вы можете сравнить пиковые значения крутящего момента с разумной точностью.

    Давайте посмотрим на эти кривые крутящего момента, чтобы понять больше. В некоторых руководствах для покупателей я сравниваю крутящий момент спортивных мотоциклов (больше ориентированных на трек) и родстеров (больше ориентированных на дорогу).

    Посмотрите на приведенную ниже диаграмму, в которой сравниваются кривые крутящего момента двигателя CP3 объемом 847 куб. См (из предыдущего поколения MT-09 / Tracer 900 / XSR900) и последней модели Yamaha YZF-R1: крутящий момент

    R1 в сравнении с MT -09 График кривой крутящего момента (разные источники)

    Аннотации рассказывают историю.Но в основном МТ-09 — это шоссейный байк, и он начинает выходить на плато после 8К об / мин. R1, тем временем, только начинается.

    Если вы, , не можете сравнить пиковый крутящий момент, сравнивает шоссейный велосипед с супербайком. Это просто бессмысленно.

    Например, Harley-Davidson Iron 1200 развивает максимальный крутящий момент 100 Нм (73 фунт-сила-футов) при 3500 оборотах в минуту… но расход затяжки иссякает при 4-5K, когда вы должны переключить передачу (если не раньше). Многие спортивные мотоциклы (например, Ducatis) плохо работают при оборотах ниже 3 000 об / мин.

    Сравнение крутящего момента или даже мощности двух очень разных классов велосипедов не дает вам возможности понять, на чем они хотят ездить.

    О чем вам говорит мощность… и где ее не хватает

    Итак, почему мы продолжаем использовать мощность?

    Самый краткий из ответов заключается в том, что лошадиных сил действительно говорят вам о максимальной скорости .

    Опять же, здесь предполагается, что два велосипеда имеют схожую аэродинамику. Но большинство мотоциклов, стремящихся к высокой скорости, имеют примерно схожую аэродинамику.

    Вторая причина, по которой мы используем в лошадиных силах, заключается в том, что это сокращение от того, что мотоцикл может достичь . Это стенография. В нем говорится: «Этот мотоцикл, вероятно, развивает большой крутящий момент на достижимых для человека оборотах».

    Итак, если вы предположите, что диапазон оборотов двух мотоциклов отдаленно похож и что-то, что вы использовали бы в повседневной жизни, тогда цифра в лошадиных силах скажет вам примерно , насколько крут будет крутящий момент, насколько велосипеды склонны к вилли. будет, и в целом, насколько «быстрыми ощущениями» являются эти два мотоцикла.

    Это наиболее верно при сравнении очень разных чисел. Итак, если я сравниваю супербайк мощностью 150 кВт (200 л.с.) с пригородным автомобилем мощностью 35 кВт (50 л.с.), то только по цифрам становится очевидно, что первый намного быстрее, чем второй. Он будет чувствовать себя более сумасшедшим, будет иметь гораздо большую тягу и гораздо более высокую максимальную скорость.

    Но если я сравню два велосипеда с схожими показателями мощности и проигнорирую другие различия, у меня, скорее всего, возникнут проблемы.

    Для примера возьмем MT-09 предыдущего поколения (с двигателем 847 куб. См) и BMW R nineT.Оба этих микрофона имеют одинаковую пиковую заявленную мощность — разница между ними составляет примерно 5%.

    Но между этими двумя байками есть много других отличий:

    • Стиль двигателя (рядный тройной против двойного боксера)
    • Количество цилиндров (3 против 2)
    • Система охлаждения (жидкость против воздуха / масла) — удары насколько высока частота вращения двигателя
    • Трансмиссия (мокрое сцепление + цепь против сухого сцепления + вал)
    • Зубчатая передача (в шестернях и звездочках / валу)
    • Диаметр шины

    Все это означает, что вы не можете просто сказать один байк будет таким же быстрым, как и другой.Они чувствуют себя совершенно иначе, когда ездят по указанным выше и другим причинам.

    В чем разница между крутящим моментом и мощностью?

    Большинство рекламных роликов о больших грузовиках рекламируют впечатляющую мощность и крутящий момент, которые обеспечивает двигатель. Вроде как обычно, чем больше цифр, тем лучше. Но что означают эти числа и как связаны эти две концепции?

    Мощность, которую производит двигатель, называется мощностью в лошадиных силах. С математической точки зрения, одна лошадиная сила — это мощность, необходимая для перемещения 550 фунтов на один фут за секунду, или мощность, необходимая для перемещения 33000 фунтов на один фут за одну минуту.В физике мощность определяется просто как скорость выполнения работы.

    Мощность двигателя измеряется на динамометре. Динамометр создает нагрузку на двигатель и измеряет крутящую силу, которую коленчатый вал двигателя прикладывает к нагрузке. Груз обычно представляет собой тормоз, предотвращающий пробуксовку колес.

    Однако на самом деле динамометр измеряет выходной крутящий момент двигателя. В автомобиле крутящий момент измеряется при различных оборотах двигателя или оборотах в минуту (об / мин).Эти два числа вводятся в формулу — крутящий момент, умноженный на число оборотов в минуту, деленный на 5 252, — чтобы получить мощность в лошадиных силах. Общество автомобильных инженеров имеет два стандарта для определения мощности: чистая и полная. Перед испытанием максимальная мощность снимает с двигателя большую часть нагрузки, включая средства контроля выбросов. Чистая мощность — это то, что определяется при тестировании серийного автомобиля того же типа, что и в выставочном зале, и это измерение, которое сейчас используется в рекламе и в литературе производителей.

    Мощность в лошадиных силах определяется по крутящему моменту, потому что крутящий момент легче измерить.Крутящий момент определяется конкретно как вращающая сила, которая может приводить или не приводить к движению. Он измеряется как величина силы, умноженная на длину рычага, через который она действует.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *