Авто по крутящему моменту
Что такое крутящий момент двигателя
КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ ДВИГАТЕЛЯ – это произведение силы на плечо рычага, к которому она приложена. Если помните, то сила измеряется в Ньютонах, а вот плечо рычага измеряется в метрах – Нм. 1 Нм равняется силе в 1Н (Ньютон), которая приложена к рычагу в 1 метр.
В двигателях внутреннего сгорания сила передается от топлива, которое воспламеняется, поршню, от поршня кривошипному механизму, от кривошипного механизма коленвалу. А вот уже коленвал через систему трансмиссии и приводов раскручивает колеса.
Понятно, что крутящий момент двигателя не постоянен, он сильнее – когда на плечо действует большая сила, слабее – когда сила перестает действовать. То есть когда мы давим на педаль газа то сила, действующая на плечо увеличивается, а соответственно увеличивается и крутящий момент двигателя.
• Мощность двигателя
Крутящий момент напрямую связан с мощностью двигателя, куда же без нее. Мощность если сказать простыми словами – это работа двигателя совершенная за определенную единицу времени. А так как крутящий момент, это и есть работа двигателя, то мощность характеризует, сколько раз в единицу времени, двигатель совершил крутящий момент.
Физики вывели формулу которая связывает крутящий момент и мощность.
P (мощность) = Мкр (момент крутящий) * N (обороты двигателя, измеряются в об./мин)/9549.
Мощность измеряется в киловаттах. Однако у нас в стране киловатты сложны для потребителя, мы привыкли измерять мощность в лошадиных силах (л.с.). И тут все просто, для того чтобы перевести киловатты в лошадиные силы, нужно количество киловатт умножить на 1.36
Крутящий момент и мощность двигателя
С крутящим моментом и мощностью разобрались. Теперь давайте подумаем – на что влияет мощность, а на что крутящий момент?
Мощность влияет на преодоление различных сил, которые мешают автомобилю. Это сила трения в двигателе, трансмиссии и в приводах автомобиля, аэродинамические силы, силы качения колес и т.д. Чем больше мощность, тем большее сопротивление сил автомобиль может преодолеть и развить большую скорость. Но мощность сила не постоянная, а зависящая от оборотов двигателя. На холостом ходу, мощность одна, а при максимальных оборотах мощность другая. Многие производители указывают, при каких оборотах достигается максимальная мощность автомобиля.
Важно помнить одно – максимальная мощность не развивается сразу, автомобиль стартует с места практически при минимальных оборотах, чуть выше холостого хода, а вот чтобы мобилизировать полную мощность нужно время, вот тут то и вступает в игру крутящий момент. Именно от него зависит, за какой отрезок времени автомобиль достигнет максимальной мощности, простыми словами динамика разгона автомобиля.
Бензиновые двигатели обладают не самым большим крутящим моментом. Своего, практически максимального значения, бензиновый двигатель достигает при средних оборотах 3 – 4 тысячи, но бензиновый двигатель быстро может увеличить мощность и раскрутиться до 7 – 8 тыс. оборотов. Если верить выше приведенным формулам, то при таких оборотах мощность возрастает в разы.
Дизельный двигатель не обладает высокими оборотами, обычно это 3 – 5 тысяч в максимуме, тут он проигрывает бензиновым двигателям. Однако крутящий момент дизеля выше в разы, причем он доступен практически с холостого хода.
И что же лучше? Мощность или крутящий момент?
Простой пример – берем два двигателя от компании AUDI, один дизельный 2.0 TDI (мощность 140 л.с. крутящий момент – 320 Нм), другой бензиновый 2.0 FSI (мощность – 150 л.с., крутящий момент – 200 Нм.). После тестирования в различных режимах получается, что дизель в диапазоне от 1 до 4.5 тысяч оборотов, мощнее бензинового двигателя. Причем на значительные 30 – 40 л.с., поэтому не стоит смотреть только на л.с., бывает что двигатель с меньшим объемом, но с высоким крутящим моментом намного динамичнее, чем двигатель с большим объемом и низким крутящим моментом.
В итоге, чтобы закончить тему, хочу сказать, классифицировать машины, только по мощности (л.с.) двигателя не правильно. Нужно смотреть еще и на крутящий момент (Нм), запомните если крутящий момент двигателя намного выше чем у конкурента, то такой двигатель будет обладать большей динамикой.
Что важнее, крутящий момент или лошадиные силы
Крутящий момент против лошадиных сил, просто о сложном
Крутящий момент и мощность являются двумя важными техническими условиями, касающимися двигателей, но о них редко кто рассуждает в правильном ключе. Обычная точка зрения обывателя направлена примерно в одно русло. «Я хочу взять легковой автомобиль, чтобы ездить по обычным дорогам, я люблю иногда погонять, поэтому мне нужна машина с большим количеством лошадиных сил. Если в ее двигателе их будет много, значит она будет быстрой», думают некоторые и это не совсем верное рассуждение.
Второй момент, человек хочет приобрести автомобиль для езды вне дорог. Проходимые настоящие внедорожники всегда оснащаются дизельными двигателями. Моторы на дизельном топливе всегда обладают выдающимся крутящим моментом. Зная эти факты, люди рассуждают, что дизель подходит только для бездорожья и не способен соревноваться с бензиновыми двигателями в скорости и динамике. И это отчасти не является акссиомой.
Поэтому мы решили немного просветить своих читателей что каждый из этих терминов означает и на что нужно обращать внимание при выборе вашего следующего автомобиля: на большой крутящий момент или на большее количество лошадиных сил.
Оба научных термина существовали задолго до появления автомобилей и транспортных средств в целом, поэтому мы будем использовать немного терминологии из физики в нашей небольшой истории.
Мощность
Прежде всего, давайте вернемся к человеку, который научил всех нас измерять мощность. Его звали Джеймс Уатт. Он был шотландским инженером, чье имя стало обозначать стандартизированное название единицы измерения мощности. Ватты используются для измерения мощности, ок, казалось бы, хватит дальше придумывать терминологию, но на этом как известно светлые умы не остановились, в обиход были приняты лошадиные силы. Зачем? Нужен был реальный эквивалент показателя силы. В те временя им стала обычная лошадь. С тех пор одна метрическая лошадиная сила стала равна 735,5 Вт.
Что такое лошадиная сила? Она описывается как способность поднимать 75 кг на один метр за одну секунду. Мощность (в лошадиных силах) обозначает, насколько быстро производится работа.
Крутящий момент
Между тем, крутящий момент относится к иному виду силы, которая стремится повернуть объект вокруг оси. С точки зрения неспециалиста, вращающий момент является мерой силы, необходимой, чтобы повернуть винт или колесо. Когда вы откручиваете крышку пластиковой бутылки, вы используете крутящий момент.
В качестве наглядного примера. Есть машина, закручивающая крышки на пластиковых контейнерах на заводе, чтобы гарантировать, что емкость не будет пропускать жидкость через крышку должна быть настроена под определенный крутящий момент. Последний пример показывает то, как сильно машина должна закрутить крышку на контейнере, чтобы убедиться, что она герметична, без ущерба для резьбы или крышки. Если необходимое усилие крутящего момента не соблюдается, то жидкость внутри контейнера может протечь или наоборот, резьба так плотно закрутится, что потребитель не сможет добраться до содержимого контейнера, если у него, как говорится в простонародье, силенок не хватит, а по- научному, его запястье приложит недостаточно крутящего момента.
Если Вы хотите еще проще понять разницу между этими двумя терминами, представьте, что крутящий момент означает, что вы делаете домашнее варенье в вашем доме, и вы должны положить его в банки. Вам потребуется крутящий момент, чтобы запечатать банки крышками, но лошадиные силы будут необходимы для того чтобы поднять контейнер с наполненными банками в свой шкаф для хранения.
Крутящий момент и мощность в двигателях внутреннего сгорания
И вот мы переходим к самой интересной части, которую вы без сомнения ждали. В двигателе внутреннего сгорания крутящий момент совмещается с мощностью, сообща производят однонаправленную работу. Оба вида работают рука об руку, трудятся для вашего автомобиля, чтобы обеспечить его максимальную производительность на дороге.
Формула, которая объясняет это, выглядит таким образом:Мощность (л.с.) = Момент (Нм) х обороты в минуту/5,252. Это уравнение может быть применено к каждому двигателю внутреннего сгорания и может быть проверено при любых оборотах коленчатого вала в минуту, значение 5,252 является константой.
Простым объяснением этого факта стало бы то, что двигатель производит мощность при помощи вращающегося вала (коленчатого вала), который может применить величину крутящего момента к нагрузке при заданных оборотах в минуту. Поэтому, мощность вычисляется из крутящего момента и оборотов в минуту. При 5,252 оборотах в минуту, мощность и крутящий момент будут равны. Между тем, при более низких значениях, крутящий будет выше по значению, чем лошадиные силы, в то время как при более высоких значениях, все окажется с точностью до наоборот. Это утверждение относится ко всем двигателям внутреннего сгорания, всем его видам.
Таким образом, всякий раз, когда измеряется сила двигателя, используется динамометр. Крутящий момент и скорость вращения коленчатого вала умножаются, а затем делятся на 5,252 (для наших единиц значение составляет 7.120) получается искусственное значение лошадиных сил.
Наглядный пример преимущества автомобиля с большим крутящим моментом.
141 л.с. при 6200 об/мин
176 Н∙м при 3800 об/мин
Коробка передач Автоматическая
Количество передач 7
Снаряженная масса 1500 кг
Chevrolet Cruze Wagon
156 л.с. при 5300 об/мин
Коробка передач Механическая
Количество передач 5
Снаряженная масса 1445 кг
Мощность или крутящий момент, что важнее?
Вопрос не совсем корректный, но мы должны ответить на него, ведь именно за ним вы и пришли на данную статью. Автомобиль с высоким уровнем мощности, как правило, быстрее, при ускорении, достигает более высокой максимальной скорости и может нести больший вес. Тем не менее, автомобиль с большим показателем крутящего момента будет иметь лучшее ускорение по передачам, более низкие оборотах двигателя при заданной нагрузке (важно, когда речь доходит до экономии топлива), и способность идти быстрее разгоняться с нуля.
Так как лошадиные силы возрастают вместе с крутящим моментом, высокомоментный двигатель может достичь более высоких значений мощности, если оно способно превысить 5,252 оборотов в минуту и настроен для достижения этой задачи.
Что такое диапазон мощности?
Этот термин обозначает диапазон оборотов крутящего момента двигателя и максимальное число его мощности. В промежутке по достижению этого коэффициента двигатель работает в оптимальном режиме и обеспечивает высокую производительность и экономию топлива.
Электродвигатели имеют достаточно обширный диапазон мощности, поскольку они могут достигать максимальной силы крутящего момента при минимальных оборотах оси, а их максимальная сила даже больше, чем единица, производимая двигателем внутреннего сгорания.
Дизельные двигатели обладают более узким диапазоном мощности. Поскольку их пик крутящего момента меньше, чем в бензиновых двигателях, а максимальная мощность достигается на меньших оборотах. Бензиновые двигатели наделены более широким диапазоном мощности. По этой самой причине они так востребованы и пользуются спросом, как у потребителей, так и у производителей. Кроме того, современные бензиновые двигатели с турбокомпрессором, непосредственным впрыском, изменяемыми фазами газораспределения, а также другими разнообразными техническими решениями обеспечивают крайне широкий диапазон мощности.
Почему автомобили с высоким крутящим моментом динамичнее более мощных машин?
Причина кроется в приводе. Он увеличивает крутящий момент, улучшая разгон на первых передачах. Таким образом, это дает преимущество транспортным средствам с низким уровнем крутящего момента. При переключении скоростей двигатель приближается к высшей отметки мощности, что приводит к постепенному снижению вращающего момента, и соответственному росту оборотов.
Именно по этой причине дизельные двигатели выигрывают старт с места у своих бензиновых конкурентов. Кроме того, разница между ними прослеживается еще и в массе, но основными показателями являются сцепление и крутящий момент.
Почему высокомощные автомобили участвуют в гонках?
Поскольку у автомобилей с высокими показателями лошадиной силы оснащены мощной системой передач, они обладают способностью достигать более высоких оборотов двигателя за более короткий промежуток времени. А так как, в моторизованных соревнованиях должны участвовать авто, обладающие достаточно высоким диапазоном мощности.
Однако, известны случаи, когда дизельные автомобили становятся более успешными в определенных видах гоночных соревнований, таких как 24 Часа Ле-Ман, в которых Audi неоднократно выигрывала большие призы с его TDI гоночных болидами. Последнюю победу команде Ауди принесла повышенная топливная эффективность, что позволило потратить меньше топлива и меньше заезжать на дозаправки.
Отвечая на риторический вопрос поставленный в начале, о выборе автомобиля, скажем следующее, во всем нужна мера. Важно осознавать, для каких целей вам понадобится автомобиль. Где и на каких скоростях вы будете его эксплуатировать. Дизельный двигатель или бензиновый мотор с более высоким крутящим моментом (наступающем при более низких оборотах двигателя) и низкой мощностью может быть гораздо динамичнее аналогичного по параметрам автомобиля на скоростях до 100- 140 км/ч.
Ну а если мотор обладает высокой мощностью, но невысоким моментом, он проиграв в разгоне, наверстает упущенное за счет более высокой максимальной скорости.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Что такое крутящий момент двигателя автомобиля простыми словами
Моме́нт си́лы (момент силы относительно точки; также: кру́тящий момент, враща́тельный момент, вертя́щий момент, враща́ющий момент) — векторная физическая величина, характеризующая действие силы на механический объект, которое может вызвать его вращательное движение.
Что такое крутящий момент двигателя автомобиля простыми словами
Крутящий момент и мощность двигателей ВАЗ. Как видно из графиков, максимальная мощность достигается только на максимальных оборотах, тогда как пик крутящего момента находится между 3000 и 4500 оборотов.
Чтобы ответить на этот вопрос простыми словами нужно сначала выяснить, что подразумевается под терминами «мощность», «крутящий момент», а также число оборотов. С первой из этих характеристик дело обстоит несколько проще, поскольку всем тем, кто хорошо учился в средней школе, известно, что мощность — это работа, производимая в единицу времени.
Двигатель внутреннего сгорания, потребляя топливо, преобразовывает тепловую энергию его сгорания в кинетическую, совершая при этом работу. Она заключается во вращении коленчатого вала, и этот показатель измеряется в количестве оборотов в минуту. Соответственно, от частоты, с которой в цилиндрах ДВС происходит сгорание топливной смеси, напрямую зависит и работа, которую производит двигатель, и его мощность. Зависимость эта — прямо пропорциональная.
Что же касается крутящего момента, то с ним отнюдь не все так очевидно, как с мощностью и количеством оборотов. Он является, по сути дела, величиной, производной от них и представляет собой произведение силы на плечо рычага. Поскольку сила (в данном случае та, которая возникает при сгорании топлива и воздействует на поршень) измеряется в физике в ньютонах, а длина (в данном случае — длина плеча кривошипа коленчатого вала) — в метрах, то единицей измерения крутящего момента, является Нм.
Таким образом, получается, что крутящий момент представляет собой усилие, которое развивает двигатель. Именно его значение определяет силу тяги, обеспечивающую разгон автомобиля и его движение. Следовательно, чем больше крутящий момент, тем автомобиль «резвее», что есть тем лучше его динамика. Поскольку сила, воздействующая на поршень при сгорании топлива, растет с увеличением рабочего объема двигателя, то чем он больше, тем выше крутящий момент.
Следует заметить, что в характеристиках двигателей внутреннего сгорания всегда указывается максимальная мощность, которую они способны развить. Крутящий момент определяет, как быстро она достигается, и поэтому он указывается для конкретного числа оборотов. Иными словами, он определяет, как быстро силовой агрегат «выбирает» тот потенциал мощности, который в нем заложен конструкторами. Именно поэтому, к примеру, при достаточно спокойной езде на невысоких оборотах (до 2500 об/мин) для быстрого ускорения самым предпочтительным двигателем является тот, который имеет максимальный крутящий момент именно на них.
Пики и спады на графике
В реальной эксплуатации полный момент бывает нужен редко, как раз в тех случаях, когда вы прожимаете педаль газа в пол и надеетесь, что двигатель «вытянет», всё остальное время он меньше максимального на этих оборотах. Но мы уже знаем, что момент меняется не только под воздействием нажатия на педаль газа (механической или электронной), но и с оборотами. На различных оборотах процессы, происходящие в камере сгорания мотора, различны. Дополнительные системы, такие как наддув, системы регулировки фаз ГРМ и прочие, еще сильнее изменяют наполнение камеры сгорания, количество топлива и момент зажигания, и в результате качество и сила рабочего хода зависят от оборотов мотора. Даже если нет никаких систем электронного регулирования, всё равно количество воздуха, попадающего в цилиндр, количество оставшегося выхлопа и оптимальный угол опережения зажигания меняются с оборотами. На самых малых оборотах в цилиндре слишком много остаточных газов или слишком вероятна детонация, потому крутящий момент на малых оборотах обычно намного меньше максимального. На средних оборотах мотор «оживает» — за счет пульсаций во впускном трубопроводе больше воздуха поступает в цилиндры, меньше остаточных газов, потому и растет крутящий момент. Если у машины есть турбина или нагнетатель, то они начинают работать в полную силу. Но с ростом оборотов растут и механические потери на трение поршневых колец, трение и инерционные потери в ГРМ, на разогрев масла в подшипниках и т.д. и т.п., а качество рабочего процесса не улучшается или даже начинает падать. В результате на высоких оборотах момент начинает уменьшаться за счет возрастающих потерь. А у турбонаддувного двигателя в какой-то момент перестает хватать производительности турбины и момент тоже начинает снижаться. Теперь взглянем на график типичного атмосферного (то есть безнаддувного) мотора времен 90-х годов, где есть кривые не только момента, но и мощности. 
А вот турбомотор схожего объема, у него момент в зоне средних оборотов ограничен электроникой, часто на пределе прочности цилиндро-поршневой группы, и график мощности тоже очень «гладкий». Хорошо заметно, на сколько выше у него мощность в начале и середине графика. 
Обратите внимание именно на кривую мощности. Она круто идет вверх там, где момент большой, и почти не растет там, где он падает. Объяснение этому очень простое: Мощность — это то, сколько работы может выполнить мотор за секунду. Для двигателя внутреннего сгорания мощность в киловаттах в каждой точке графика можно получить, умножив момент двигателя в ньютонах на число оборотов в минуту и разделив на 9549, то есть примерно так: 
Следовательно, мощность мотора на любых оборотах зависит только от крутящего момента на этих оборотах, а максимальная мощность получается в точке, в которой момент уже уменьшается, но при этом произведение мощности и оборотов пока еще увеличивается. И чтобы увеличить максимальную мощность, можно просто увеличить момент на высоких оборотах или сделать так, чтобы он уменьшался не так быстро. Взгляните на типичный график высокооборотного мотора Honda — японцы поступили именно так. 
Надеюсь, достаточно понятна точка зрения тех, кто говорит, что «мощность не важна — важен только момент»? Еще раз: мощность как таковая зависит напрямую от момента и сама по себе является математической, расчетной величиной, которую невозможно измерить отдельно от момента. Крутящий момент, по сути, отражает ту мощность, которая будет доступна на «неполных» оборотах двигателя, а просто при нажатии на газ при обгоне. И чем момента больше, тем лучше! Ведь и мощность на этих оборотах будет выше. А чем больше мощности, тем больше энергии можно придать машине, тем лучше динамика разгона. А максимальная мощность в первую очередь влияет на максимальную скорость машины. Ведь при правильно рассчитанных передаточных числах главной передачи и КПП получается, что максимальная скорость достигается тогда, когда затрачиваемая мощность будет равна мощности мотора. А мощность всех потерь как раз зависит от скорости движения, в первую очередь от сопротивления воздуха и сопротивления качению колес, и в какой-то момент она обязательно совпадет с мощностью мотора, именно эта скорость и будет максимальной. Бывают, конечно, просчеты, когда двигатель или не может развить обороты максимальной мощности, или уже «упирается» в ограничитель, но это бывает не так уж часто.
Мощность или крутящий момент — что важнее?
Если провести сравнительную оценку двух рабочих характеристик двигателя – мощности и крутящего момента, то очевидными становятся следующие факты:
От чего зависит крутящий момент
На КМ будут влиять:
Основная механика образования КМ заключается в том, что чем больше двигатель по объему, тем сильней он будет нагружать поршень. То есть – будет выше значение КМ. Аналогична взаимосвязь с радиусом кривошипа коленвала, но это вторично: в современных двигателях этот радиус сильно изменить нельзя.
Давление в камере сгорания – не менее важный фактор. От него напрямую зависит сила, давящая на поршень.
Для снижения потерь крутящего момента при тряске машины во время резкого газа можно использовать компенсатор. Это специальный (собранный вручную) демпфер, компенсация которого позволит сохранить вращающий момент и повысить срок эксплуатации деталей.
Так в чём же польза от большого крутящего момента
Можно сказать, что она в факторах второго порядка, не влияющих прямо на интенсивность разгона, которая объективно нужна в первую очередь. Ну или на способность преодолевать подъёмы и сложные участки дороги.
Далеко не всем водителям нравится, когда двигатель работает на высоких оборотах. Они бы предпочли так называемую «тракторную» тягу на низких. Это субъективно, но очень многим нравится и формирует ложное впечатление, что такие моторы более динамичны. Хотя обычно всё наоборот, достаточно понаблюдать за автогонками.
И второй фактор — у мощных форсированных двигателей максимальный КМ достигается в относительно узком диапазоне оборотов, близком к максимальной мощности. Ниже его угнетающе мало. Хотелось бы более равномерного распределения крутящего момента по оборотам. Это пришло с тех времён, когда приходилось вручную работать механической коробкой передач, да ещё и с небольшим количеством ступеней. Сейчас коробки в большинстве автоматические, часто вообще бесступенчатые (вариаторы), но привычка осталась.
Как можно увеличить крутящий момент двигателя?
Как видно, мотор – это сложный агрегат. Он уже рассчитан с использованием сложных инженерных формул и технологий, а значит, увеличение характеристики крутящего момента нежелательно. Если желание все же есть, стоит обратить внимание на два первых пункта. Можно, конечно, попытаться устранить заводские дефекты: убрать в камерах сгорания непродуваемые зоны и убрать в стыках заостренные углы, а также, неровности на клапанах. Но придется доверить эти операции специалистам своего дела.
Отдельно стоит сказать о так называемых усилителях КМ: их принцип основан на отборе мощности уменьшением оборотов, что не лучшим способом сказывается на долговечности конструкции. Подобные решения не увеличивают КМ, а позволяют его плавно менять на постоянных оборотах.