2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В чем разница крутящего момента двигателя

В чем разница между крутящим моментом и мощностью?

Очень простой вопрос — в чем разница между крутящим моментом и мощностью? Это повсюду в Google, но я действительно растерялся и не могу получить удовлетворительных ответов. Я скажу вам мое замешательство:

Крутящий момент является показателем ускорения, верно? Таким образом, чтобы найти пикап автомобиля с кривой крутящего момента 0-60 миль в час. Тогда почему для этого используется кривая лошадиных сил. Что обозначает мощность?

Если я скажу переключать передачи (скажем, с 1-2) для лучшего пробега, переключайтесь на 10 км / ч, а для получения максимальной мощности — на 22 км / ч. Какой из них должен использовать пользователь и почему?

Я действительно запутался в том, где использовать кривую крутящего момента и где кривая мощности? Какое их значение? Каков их вклад в автомобиль для пользователя?

Мощность крутящий момент

В общем, соотношение между мощностью и крутящим моментом представляет собой простую формулу:

Это означает, что вы всегда можете рассчитать одну кривую из другой на диаграммах крутящего момента / мощности (это также делает динамометр)

Итак, почему всегда строятся обе кривые, если они более или менее одинаковы?

Эта диаграмма показывает несколько кривых пяти теоретических двигателей:

Каждый двигатель имеет крутящий момент 350 Нм при 8000 об / мин (и, следовательно, одинаковую пиковую мощность при этих оборотах), а каждый двигатель имеет пиковый крутящий момент 450 Нм.

Нормальный водитель использует диапазон до 3000 об / мин на улице, поэтому его лучший выбор — двигатель № 2, а затем № 1. Это дало бы лучшее ускорение при умеренных оборотах.

В гонке, где двигатель работает на очень высоких оборотах, лучше выбрать №5.

Эту оценку можно выполнить с помощью обеих кривых — мощности и крутящего момента, поскольку они показывают более или менее одинаковое количество. НО кривые крутящего момента показывают различия, намного более четкие, чем кривые мощности!

Однако кривые мощности (могут) показывают некоторые интересные детали. Мощность № 4 уменьшается от 4000 до 5000 об / мин. Другой момент заключается в том, что, как правило, максимальная мощность не соответствует максимальным оборотам, и вы хотите знать, на каких оборотах он находится, и как он ведет себя на этих оборотах.

Почему мощность все еще увеличивается, хотя в какой-то момент крутящий момент уже уменьшается с об / мин?

Представьте, что у вас есть вес 50 кг, который вы поднимаете, натягивая веревку, которая проходит через шкив в потолке. Сила, которую вы должны приложить, — это сила тяжести веса, когда вы тянете его с постоянной скоростью. Так как 50 кг довольно тяжелые, вы поднимаете их очень медленно. Если вес меньше, вам нужно меньше усилий, и вы сможете быстрее его поднимать. Допустим, вы поднимаете 25 кг за 1/3 времени. Это означает, что в то же время, когда вы поднимаете тяжелый вес в 50 кг, вы также можете поднять в общей сложности 3×25 кг = 75 кг. Поскольку мощность — это работа, выполняемая за раз, и вы можете одновременно поднять 75 кг вместо 50 кг, то мощность на 50% выше, хотя вы вкладываете только половину силы.

Это примерно то же самое для двигателя: при высоких оборотах он может иметь меньший крутящий момент (силу) во время оборота, но, поскольку он делает больше оборотов в одно и то же время, он может выдавать больше мощности.

Что происходит в коробке передач?

Как сказано, сила — это работа, выполненная за один раз. Поскольку мощность сохраняется, мощность на валу двигателя равна мощности на колесах. Из приведенной выше формулы можно рассчитать, что происходит, когда отношение двигателя к колесу отличается (без учета каких-либо потерь):

На следующей диаграмме я изобразил крутящий момент на колесе в зависимости от оборотов двигателя для шести передач BMW M3 (365 Нм при 4900 об / мин; 252 кВт при 7900 об / мин):

Но также можно нарисовать мощность и крутящий момент в зависимости от скорости:

Да, 365 Нм двигателя на первой передаче превращается в почти 6000 Нм (4400 фунт футов). Это показывает огромное влияние передаточных чисел и размеров колес. С другой стороны, мощность всегда одинакова на заданных оборотах.

Обратите внимание, что когда вы переключаетесь на вторую передачу со скоростью 4900 об / мин (максимальный крутящий момент), вы уменьшаете крутящий момент колеса примерно на 50%. (И когда вы переходите на 3-й позже, вы снова теряете около 50%).

Это означает, что в гонке вы будете переключаться как можно позже, даже если мощность уже падает, потому что переключение означает значительную потерю мощности / крутящего момента. (Красная область на моем графике просто обозначает диапазон оборотов от 4900 до максимума на первой передаче, чтобы прояснить это). Тем не менее, в соревновании по ускорению, где вы начинаете с нуля, высокий крутящий момент при низких оборотах поможет, потому что важно как можно быстрее достичь высокой скорости, и это не имеет большого значения, если вы по-прежнему немного ускоряетесь на последней метров.

Конечно, в действительности есть сопротивление, которое увеличивается со скоростью, и единственный способ преодолеть его — это еще больше силы. Таким образом, мощность, конечно, определяет максимальную скорость, но этот пример показывает, что мощность уже играет роль в диапазоне 50 км / ч / 30 миль в час, что не очень быстро.

Так сравнивать разные машины по мощности или крутящему моменту?

Вы видели огромное влияние коэффициентов оборотов из-за трансмиссии, и окружность колеса также играет роль. Таким образом, невозможно сравнить две машины, просто посмотрев на кривую крутящего момента двигателя. Это работает только для автомобилей с несколькими вариантами двигателя, но той же коробкой передач. Власть немного (!) Лучше. Обратите внимание, что BMW M3 обеспечивает более или менее постоянную максимальную мощность свыше 125 км / ч на 3-й передаче, когда вы переключаетесь поздно.

Экономия топлива

Крутящий момент также является мерой работы двигателя за один оборот. Точнее:

Если учесть, что двигатель сгорает всегда одинаковое количество топлива на оборот (не полностью реалистично, но нормально), то есть выделяется одна и та же химическая энергия (работа), соотношение химическая / механическая работа является наилучшим, когда крутящий момент максимален. , Таким образом, машина работает наиболее эффективно при высоком крутящем моменте.

Но имейте в виду, лучшая топливная эффективность не равна лучшему пробегу! В случае BMW M3: движение с 2000 об / мин вместо 4000 об / мин означает снижение крутящего момента с 340 до 290 Нм, что составляет потерю всего 15%, а расход топлива снижается на 50%.
Вот почему рекомендуется ездить на очень низких оборотах для лучшего пробега, хотя эффективность использования топлива там не самая лучшая. Однако: высокий крутящий момент при более низких оборотах наверняка означает лучший пробег.

Вывод

В общем, мощность и крутящий момент — это две меры одного и того же: сила двигателя. Если у вас есть одна кривая, вы можете рассчитать другую.

Мощность определяет гоночную способность и максимальную скорость автомобиля, а также ускорение, когда двигатель достигает более высоких оборотов.

Крутящий момент показывает гораздо яснее, какие возможности ускорения имеет двигатель при низких оборотах, но крутящий момент на колесе зависит от передаточных чисел и габаритов колеса, поэтому сравнивать его не так просто. Нормальный водитель хотел бы иметь высокий крутящий момент на низких оборотах.

И, пожалуйста, обратите внимание, что я сделал несколько предположений и упрощений здесь.

О моих данных

Я получил кривые двигателя от пресс-сайта BMW . И на этом (к сожалению, немецком) сайте измеряются размеры шин, набор оборотов в минуту и ​​модель BMW для передаточных чисел (или пользовательских соотношений) и рассчитывается скорость на оборотах в передачах. В моем случае окружность колеса составляет

2 м, а скорость составляет 7,5; 12,9; 19,3; 25,6; 30,1 и 35,1 км / ч на передачах 1-6. Это позволяет рассчитать обороты колеса для заданного числа оборотов двигателя в заданной передаче.

Лошадиная сила — это мощность двигателя (сколько работы выполняется в данный момент времени), а крутящий момент — это сила поворота, которую он может произвести (сколько работы сделано). Два довольно сложно связаны между собой, поэтому вы не можете иметь одно без другого.

Вам нужно подумать о нескольких уравнениях физики:

Сила = Масса х Ускорение

Мощность = работа выполнена (крутящий момент) / время

Чтобы вычислить одно из другого, вы можете использовать некоторую замену с некоторыми уравнениями вращательного движения:

HP = (2 x пи x крутящий момент x об / мин) / 33000 = (крутящий момент * об / мин) / 5252

В целом, двигатель будет наиболее эффективным, когда он работает с максимальным крутящим моментом (следовательно, почему промышленные дизели работают очень медленно), и крутящий момент в большей степени влияет на скорость, с которой автомобиль ускоряется, особенно на низких скоростях. HP более полезен на более высоких скоростях, где он дает представление о том, сколько способностей автомобиль должен достичь и поддерживать более высокую скорость.

В качестве примера, сравните двигатель на корабле, который будет генерировать огромное количество крутящего момента (чтобы двигать очень тяжелую вещь медленно) при очень низких оборотах (всего несколько сотен), с двигателем на гоночном мотоцикле, который будет генерировать много мощности (очень быстро перемещать легкую вещь) на высоких оборотах (10-12 тысяч)

Читать еще:  Hyundai starex какой двигатель надежнее

Крутящий момент — это работа, мощность — скорость работы

В контексте двигателей:

Крутящий момент указывает на то, как много нагрузки двигатель может нести на определенное расстояние в определенный промежуток времени.

Мощность показывает, насколько быстро двигатель может перемещать эту нагрузку на это расстояние.

Некоторые другие вещи, которые могут помочь объяснить разницу между ними:

Крутящий момент — это то, что ускоряет автомобиль с места

Здесь слово « покой» очень важно, потому что это единственное время, когда аэродинамические силы сопротивления не ограничивают прямолинейное ускорение транспортного средства. Именно поэтому крутящий момент оказывает доминирующее влияние на более низких скоростях — силы сопротивления относительно невелики.

Крутящий момент работает; это тянет грузы

Скажем, у вас есть два идентичных автомобиля в соревнованиях по перетягиванию каната с двумя разными двигателями, которые развивают одинаковую максимальную мощность, но на разных оборотах. Транспортное средство с более низкой частотой вращения двигателя будет иметь больший крутящий момент на колесах, чем другие. Это также будет локомотивом победы в перетягивании каната.

Пиковая мощность будет определять максимальную скорость

Лошадиная сила — это просто единица измерения мощности или скорости работы, поэтому:

Крутящий момент — это сила, прилагаемая вашим двигателем при определенных оборотах. В двух автомобилях с одинаковой передачей и одинаковой передачей автомобиль, производящий в два раза больший крутящий момент, будет разгоняться ровно в два раза быстрее

Мощность рассчитывается исходя из крутящего момента и оборотов. Заданное количество крутящего момента при низких оборотах равняется меньшей мощности, чем такое же количество крутящего момента при более высоких оборотах.

Лошадиная сила важна, потому что сила, которая достигает задних колес для ускорения автомобиля, представляет собой комбинацию крутящего момента и передачи . Вообще говоря, чем выше обороты автомобиля, тем плотнее он может быть приспособлен. Чем крепче вы зацепите автомобиль, тем быстрее он разгоняется при заданном значении крутящего момента. Поскольку мощность представляет собой комбинацию крутящего момента и числа оборотов в минуту, это на самом деле довольно хороший показатель того, как будет ускоряться большинство автомобилей с хорошо выбранными передаточными числами.

В качестве экстремального примера, скажем, у нас очень мощный двигатель (например, двигатель формулы 1). Его крутящий момент составляет 250 футов, но он сохраняет этот крутящий момент до пиковой мощности в 20 тыс. Об / мин, что составляет почти 800 л.с. С другой стороны, у нас есть двигатель с большим рабочим объемом, но относительно низкой красной линией. Допустим, этот гипотетический автомобиль с крутым моментом развивает максимальный крутящий момент в 600 футов и развивает обороты до 6 000 об / мин, что составляет чуть более 600 л.с. Обратите внимание, что автомобиль с большей мощностью развивает значительно меньший крутящий момент. Скажем, на первой передаче автомобиль с высокой скоростью вращения втягивается в три раза сильнее, чем автомобиль с крутящим моментом — автомобиль с высокой скоростью вращения будет развивать скорость 60 миль в час и 18000 об / мин, в то время как автомобиль с высокими оборотами будет развивать скорость 6000 об / мин при скорости 60 миль в час. Это заставляет автомобиль с высокой частотой вращения фактически снижать крутящий момент на этой передаче, поэтому он будет ускоряться быстрее. И так как у него остается еще 2000 об / мин оборотов двигателя, когда у вращающегося автомобиля заканчивается обороты, он будет продолжать разгоняться до 60 миль в час на первой передаче, в то время как другой автомобиль переключается. И та же самая драма будет повторяться и на более высоких передачах — автомобиль с более высоким HP, как правило, будет ускоряться быстрее, потому что он может позволить себе оставаться на более низких передачах, которые могут позволить себе работать более плотно.

Передача — вот почему мощность важна. Плотное зацепление означает, что автомобиль должен набирать обороты выше, чтобы достичь заданной скорости движения. Длинная передача означает, что автомобиль не должен вращаться с такой высокой скоростью, чтобы двигаться с определенной скоростью. Компромисс — ускорение. Таким образом, первая передача в большинстве автомобилей очень тугая, заканчивающаяся до 30 миль в час во многих маленьких автомобилях. С другой стороны, механизм повышенной передачи предназначен для очень плохого ускорения, но он позволяет автомобилю поддерживать обороты почти на холостом ходу на скоростях шоссе, экономя газ. Кроме того, в противном случае идентичные автомобили могут иметь разные передаточные числа, что повлияет на их общее ускорение и максимальную скорость. Таким образом, автомобиль с задним передаточным числом 3,00 будет разгоняться медленнее до более высокой максимальной скорости, чем тот же автомобиль с задним передаточным отношением 4,10.

У лошадиных сил проблемы в лабораториях

  • 4

НАМИ и ГИБДД настаивают на введении запрета на установку в автомобили слишком мощных двигателей — на 25% мощнее, чем предусмотрено заводом-изготовителем. Прямых ограничений пока не введено, но уже выработана рекомендация для испытательных лабораторий не согласовывать такие изменения в конструкцию. Мнение участников рынка разделилось, инициативу поддержали далеко не все.

Рекомендации по поводу замены двигателей прописаны в протоколе совещания рабочей группы Росаккредитации, в которую входят представители ГИБДД, ФГУП НАМИ, испытательных лабораторий. «Целесообразным» признано ввести запрет на замену штатного двигателя автомобиля на мотор, максимальная мощность и крутящий момент которого на 25% больше, чем у самого мощного силового агрегата данной конкретной модели. Исходя из этого ограничения, к примеру, на «Ниву» нельзя ставить нештатный двигатель мощнее 103 л. с., на «Газель» — мощнее 186 л. с. По данным “Ъ”, документ уже поддержали в Госавтоинспекции.

Как пояснил директор НИ Центра технической экспертизы ФГУП НАМИ Андрей Васильев, при подобной замене мотора возникает угроза безопасности движения. «Может выйти из строя или заклинить коробка передач, приводы, поскольку они не рассчитывались на передачу новым двигателем мощности и крутящего момента,— пояснил он “Ъ”.— В зоне риска находятся и детали подвески, тормоза, рулевое управление, также не рассчитанные на такую высокую мощность».

При этом, заметил господин Васильев, допускается установка более мощного двигателя, если это изначально предусмотрено заводом. У многих брендов на одну модель есть линейки моторов объемом от 1,6 до 5 литров — можно делать такой «апгрейд», но при этом обязательно должны дорабатываться тормоза, трансмиссия, подвеска.

Напомним, решение о возможности установки нового мотора принимает испытательная лаборатория (в России их несколько десятков): новый запрет будет применять именно она. После проведения необходимых работ и получения документов автовладелец обращается в ГИБДД, чтобы официально зарегистрировать «тюнинг». В 2015 году Госавтоинспекция зарегистрировала 29 тыс. изменений в конструкцию авто, в 2016 году — 133 тыс., в 2017 году — 307 тыс. Отдельной статистики по замене моторов не ведется. ГИБДД еще в 2017 году пообещала упростить процедуры согласования изменений, разработаны постановление правительства, регламент (подразумевающий введение двух новых госуслуг), но пока документы на согласовании.

Сколько будет стоить процедура согласования доработок в автомобиле

Замена двигателя на более мощный мотор — распространенная практика как в России, так и за рубежом (на автосленге называется «свап», от английского swap — «замена»). Явление это можно назвать и частью культуры автотюнинга. Моторы Toyota (6- и 8-цилиндровые) нередко ставят на «Газели»: автовладельцы рассчитывают на большую долговечность, надежность агрегата и экономичность. На «Ниву» и УАЗы некоторые водители предпочитают ставить японские дизели, хорошо подходящие для езды по грязи. Иногда создаются уникальные проекты для привлечения внимания: например, автоблогер AcademeG (Константин Заруцкий, 3 млн подписчиков на YouTube) в 2017 году поставил 600-сильный мотор от BMW M6 в ЗИЛ-130. В сети можно найти несколько проектов по установке V8 в 21-ю «Волгу». Многие тюнинг-ателье зарабатывают на «свапах», цена установки может варьироваться от 200–400 тыс. руб. под ключ, предлагая официальную легализацию изменений.

Участники рынка по-разному восприняли инициативу. Гендиректор компании «Трансконсалтинг» Антон Зязин (входит в рабочую группу) поддержал идею ограничения мощности при установке мощных двигателей на «гражданские» авто. Он приводит в пример ВАЗ-2108: доработки тормозов и подвески недостаточно, на слишком высоких скоростях начнет сказываться плохая аэродинамика машины, а ее изменить невозможно. А вот при доработке спортивных и гоночных авто ограничений не нужно, считает господин Зязин, при этом все изменения в конструкцию должны быть легализованы.

Глава межотраслевого фонда «Поддержка технических инициатив автовладельцев» Кирилл Кириллов назвал порог в 25% «необоснованным», лучше поднять планку до 50–60%. «Должно быть больше пространства для маневра,— считает он.— Оценивая возможную установку двигателя, экспертная организация должна, конечно, анализировать возможные риски для безопасности. Но на основании расчета можно предложить автовладельцу усилить тормоза, подвеску, поменять коробку передач, усилить прочность кузова, другие конструктивные элементы».

Как в ГИБДД решили проверять переделанные автомобили

Рекомендации могут создать проблемы для владельцев японских машин на Дальнем Востоке, считает вице-президент Национального автомобильного союза Антон Шапарин: официальной технической документации на них нет, и достоверно установить, какие двигатели на них в принципе могли ставиться, сложно. «Мы считаем, что в конечном счете все это может негативно отразиться на тысячах граждан,— считает господин Шапарин.— Существует риск, что рекомендации рабочей группы впоследствии преобразуются в разъяснения для подразделений ГИБДД, которые начнут массово запрещать установку нештатных моторов. А это довольно распространенная операция». В случае введения ограничения на замену двигателя пострадают малый бизнес, обычные водители и те, кто занимается тюнингом, добавляет гендиректор компании «Услуги авто» (испытательная лаборатория) Юрий Пархоменко.

Читать еще:  Что такое бесколлекторный сенсорный двигатель

Рекомендации рабочей подгруппы не являются нормативным документом, санкций они не предусматривают, подчеркивает Андрей Васильев из НАМИ: «Документ прорабатывался, как обращение к участникам рынка, инженерам, чтобы они обращали больше внимания на небезопасные конструктивные изменения». Кирилл Кириллов отмечает, что сегодня количество граждан, которые официально идут регистрировать установку мотора,— минимально. Он напомнил, что ГИБДД с недавних пор проверяет двигатель только на этапе регистрационных действий (новый приказ МВД вступил в силу 6 октября). «Те, кто установил новый мотор и не планирует посещать подразделение или продавать машину, легализацией »тюнинга» даже не заморачиваются и ездят так»,— отмечает господин Кириллов.

Что важнее: лошадиная сила или крутящий момент?

Бороздил просторы интернета и наткнулся на такую интересную статью. Поскольку до конца так и понимал в чем же отличие между этими двумя параметрами, решил почитать. И вы знаете, я таки понял в чем смысл мощности и момента! Настолько просто и понятно в статье всё написано. Решил посмотреть ещё статейки на эту тему, но другие были более громоздкие и запутанные, что я решил не захламлять себе голову ненужной информацией и на этом закрыть для себя данный вопрос. А если кому то интересно, может ознакомиться с этой статьей ниже или по ссылке:

Основная выжимка из статьи:
Мощность мотора – величина не постоянная, а зависящая, прежде всего, от оборотов двигателя. Рядом со значениями максимальной мощности всегда указываются обороты, при которых она достигается. Наибольшую мощность современные моторы выдают в среднем при 5500–6500 об/мин. Hо кто ездит в таких режимах? В обычной городской езде тахометр показывает 2500–3000 об/мин. Не сложно представить, что если свой максимум двигатель достигает, к примеру, при 6000 оборотах, то при 3000 оборотах мощность будет вдвое меньше. Поэтому чтобы быстро ускориться, вы должны держать обороты двигателя в диапазоне, где находится максимальная мощность. Вот почему часто приходится переходить на передачу вниз, тем самым увеличивая обороты двигателя. Теперь представим, что нужно совершить обгон. Тут как нельзя, кстати, пришлись бы все лошадиные силы мотора, чтобы максимально ускориться. Hо к сожалению, нельзя сразу весь «табун» (допустим мощность автомобиля 100 л. с.) мобилизировать. Двигатель должен раскрутиться до 6000 об/мин., при которых в вашем pаспоpяжении окажутся все 100 «лошадей». Для этого мотору нужно время. Вот здесь-то и играет решающую роль крутящий момент.

Мощность двигателя – это энергия, вырабатываемая двигателем. Эта энергия преобразуется в крутящий момент на выходном валу двигателя, изменяется в его коробке и редукторе ведущего моста (если он есть) и попадает на колеса.
Таким образом, крутящий момент – это то, что на самом деле толкает машину вперед, а мощность – это то, что этот крутящий момент производит.

Даже при маломощном двигателе, мы сможем тронуться и вести груз за счет подбора передаточного отношения в коробке передач на малой скорости. Но затем нам захочется ехать быстрее, а для этого нужно, чтобы был достаточный крутящий момент во всем диапазоне скоростей, что достигается подбором шестерен на всех передачах в коробке передач и запасом мощности двигателя. Крутящий момент – это сила, умноженная на плечо ее приложения, которую может «предоставить» двигатель автомобилю для преодоления тех или иных сопротивлений движению. Сила измеряется в ньютонах, рычаг – в метрах. Чтобы было совсем понятно, приведем такой пример: 1 Н·м – это сила, с которой 0,1 кг давят на конец рычага длиной 1 м. В двигателе внутреннего сгорания роль рычага исполняет кривошип коленвала, через который и создается крутящий момент.
Именно от него зависит время достижения двигателем максимальной мощности, а значит и динамика разгона. Образно говоря, крутящий момент это «пастух», который «сгоняет» в единую упряжку все лошадиные силы мотора. Чем больше крутящий момент, тем быстрее двигатель набирает обороты, и тем скорее собирается воедино вся мощь мотора, и, соответственно, тем лучше ускоряется автомобиль.

Второй важный нюанс – обороты, на которых мотор развивает максимальный крутящий момент. Если, к примеру, максимум выдается при 4000 об/мин, то нужно некоторое время, чтобы pаскpутить двигатель. Здесь-то и теряется время, столь важное при том же обгоне.

Другое дело, если максимальный момент двигатель выдает, скажем, при 2000 об/мин. Тогда нет проблем, вы просто давите на газ, и машина сразу набирает ход, не теряя времени на pаскpутку мотора.

Получается, что главное в крутящем моменте не только его величина, но и обороты, при которых она достигается. Чем они меньше, тем лучше.
Как правило, большим запасом крутящего момента отличаются многоцилиндpовые моторы, двигатели с наддувом. Абсолютными лидерами по крутящему моменту являются дизели, а особенно тракторные. Некоторые из них достигают своего максимума уже с 1500 об/мин. Такие двигатели называют «тяговитыми». Когда говорят, что двигатель «хорошо тянет внизу», это значит, что пик крутящего момента приходится на невысокие обороты, например, 1500–2000 об/мин.

Бензиновые двигатели по сравнению с дизельными развивают не самый большой крутящий момент. К тому же максимального значения он достигает только на средних оборотах (в районе 4000–4500). Зато бензиновые моторы могут раскручиваться до 7000–8000 об/мин, что позволяет им развивать довольно большую мощность. Ведь согласно вышеприведенному утверждению, мощность зависит от количества оборотов. По этой же причине дизельные двигатели (развивают не более 5000 об/мин) проигрывают в максимальной мощности бензиновым собратьям.

Максимальная мощность двигателя прежде всего определяет максимальную скорость автомобиля. А крутящий момент – быстроту достижения мотором этой максимальной мощности. Золотое правило механики: выигрывая в крутящем моменте, проигрываем в частоте вращения. При стартах на ускорение бензиновый двигатель у дизеля выиграет, так как последнему придется чаще переключать передачи, поскольку пик крутящего момента достигается моментально (вот оно, превосходство момента!), а это дает секундные замедления оборотов и соответственно скорости. Ради справедливости отметим, что такая ситуация будет наблюдаться на гонках по прямой. В обыденности же бензиновому двигателю придется держать обороты на максимуме, чтобы «погоняться» с дизелем. Или, скажем, на шоссе, двигаясь со скоростью 100 км/ч, «дизелю» для ускорения не потребуется переключение, а бензиновому нужна передача пониже.

Кстати, вышеприведенные примеры касаются только двигателей внутреннего сгорания. У электродвигателей или, скажем, паровых все с точностью до наоборот: чем меньше крутящий момент, тем выше мощность. Поэтому в наше время популярностью пользуются гибридные, бензиново-электрические силовые установки: там где двигатель внутреннего сгорания бессилен, в работу включается электромотор и наоборот.
А общий вывод такой: крутящий момент – это то, что на самом деле толкает машину вперед, а мощность – это то, что этот крутящий момент производит.
Так что платим за лошадиные силы, а ездим на моменте!

Крутящий момент и лошадиные силы .

Интересная познaвательная статья для любителей ездить на автомобилях с дизельным двигателем.

Лошадиные силы решают всё – такой вывод можно сделать, читая иные автомобильные издания, а также рекламные буклеты и техпаспорта. Так ли это? Зачем тогда в технических характеристиках указывают еще и крутящий момент?
Что определяют ньютон-метры? Что важнее – «лошади» или «ньютоны»?

ТЕОРИЯ
Для начала стоит разобраться с определениями. Вспоминаем школьный учебник физики. Крутящий момент
– это произведение силы на плечо рычага, к которому она приложена, Мкр = F х L. Сила измеряется в ньютонах, рычаг – в метрах. 1 Нм – крутящий момент, который создает сила в 1 Н, приложенная к концу рычага длиной 1 м.
В двигателе внутреннего сгорания роль рычага исполняет кривошип коленвала. Сила, рождаемая при сгорании топлива, действует на поршень, через который и создает крутящий момент. Выходит, что главная характеристика двигателя – величина крутящего момента на коленчатом валу. Понятно, что момент создается не постоянно, а только в период действия силы – то есть, только во время рабочего хода.
Разберемся теперь с мощностью. Все там же – в школьном пособии и про нее сказано предельно ясно. Мощность – это работа, совершенная в единицу времени. Формула банальная – Р = A/t. А так как работу в двигателе совершает именно та сила, которая создает крутящий момент, то мощность, говоря простыми словами, показывает, сколько раз в единицу времени двигатель создает крутящий момент. Не надо быть семи пядей во лбу, чтобы понять – количество «крутящих моментов», то есть мощность, зависит от количества оборотов двигателя. Чтобы нам было уже совсем просто, физики-математики напряглись и вывели наглядную формулу: P = Mкр*n/9549, где Mкр – крутящий момент двигателя (Нм), n – обороты коленвала двигателя (об./мин.). (Мощность получается в киловаттах. Чтобы преобразить ее в «скакунов», умножаем результат на 1,36).
Вроде бы с печкой все понятно. Попробуем от нее станцевать. На что влияет мощность, а на что – крутящий момент? Начнем с мощности. Мощность двигателя при движении автомобиля расходуется на преодоление различных сил сопротивления – это силы трения в трансмиссии и качения колес, силы аэродинамического сопротивления и т.д. Чем больше мощность, тем большее сопротивление автомобиль может преодолеть и большей скорости достичь. Повторимся, мощность мотора – величина не постоянная, а зависящая, прежде всего, от оборотов двигателя. Рядом со значениями максимальной мощности всегда указываются обороты, на которых она достигается. На других оборотах мощность иная – более низкая. Какая именно – можно узнать, взглянув на график внешних скоростных характеристик того или иного мотора. Важно другое – при разгоне двигатель не развивает оборотов максимальной мощности сразу (во всяком случае в обычных условиях). Машина стартует обычно с оборотов чуть выше холостого хода. Поэтому, чтобы мобилизовать весь «табун», мотору нужно время на раскрутку. Вот здесь-то и играет решающую роль крутящий момент. Именно от него зависит время достижения двигателем максимальной мощности, а значит и вожделенная динамика разгона. И получается, что забытые некоторыми ньютон-метры значат не меньше, чем хваленые лошадиные силы.
Противостояние «л.с. – Нм»
логично выливается в противостояние «бензин – дизель». Серийные бензиновые двигатели развивают не самый большой крутящий момент. К тому же максимального значения он достигает только на средних оборотах (обычно 3000-4000). Зато эти моторы могут раскручиваться до 7-8 тыс. об./мин., что позволяет им развивать довольно большую мощность. Ведь согласно приведенной выше формуле, мощность численно от оборотов зависит гораздо больше, чем от момента.
По этой же причине тихоходные дизели (развивают не более 5 000 об./мин.), обладая внушительным моментом, доступным практически с самых «низов», в максимальной мощности проигрывают бензиновым.
Однако мощность важна не только максимальная. Как уже было сказано, мощность, которую развивает двигатель на оборотах ниже предельных, как правило, так же далека от максимальной заявленной. Ключом к пониманию характера любого мотора являются кривые его характеристик: мощности и момента.
Приводим графики двух двигателей марки Mercedes-Benz. Один – объемом 1,8 л, дизельный (с турбонаддувом). Другой – двухлитровый бензиновый. Заявленные мощности – 109 л.с. и 136 л.с. соответственно. Моменты – 250 и 185 Нм. Мы сравнили мощность этих моторов во всем диапазоне оборотов, а не только максимальную. И получилось, что от 1000 до 4000 об./мин. (а это практически весь «городской» спектр) дизель мощнее «бензина» максимум на 34 л.с., а в среднем – на 17. О превосходстве в моменте даже говорить не стоит.
Ради интереса мы сравнили также характеристики аналогичных двухлитровых моторов Volkswagen: 2,0 TDI (140 л.с. и 320 Нм) и 2,0 FSI (150 л.с. и 200 Нм). Результат тот же – выигрыш в максимальной мощности оборачивается проигрышем до отметки в 4 500 об./мин. Интересная картина.

Читать еще:  Двигатель l4ka технические характеристики

Измерение мощности в лошадиных силах широко распространено только в автомобильной сфере. Причина – неоднозначное определение этой единицы. Мерить мощь моторов по поголовью рысаков впервые предложил Джеймс Уатт (в специальной литературе для этих целей используют его фамилию). Он предположил, что лошадь может поднимать 33 000 фунтов груза (14 968,55 кг) со скоростью 1 фут (30 см) в минуту, что равняется 745,7 Вт. Именно эту единицу до сих пор применяют в Англии (обозначение BHP). В остальных европейских странах лошадиная сила определяется как 735,49875 Вт и обозначается pferdestarke – PS (нем.), cheval – ch (фр.) или просто – л.с.

Цель и средства

Наращивать мощность моторов можно по-разному. Самый «примитивный» способ – увеличение рабочего объема – слава богу, свое, похоже, отжил. Теперь в чести более продвинутые методы.
Увеличение максимального числа оборотов позволяет поднять мощность без серьезного изменения крутящего момента. Пример – BMW M5/M6, двигатель которых крутится до 8250 об./мин.
Турбо- и механический наддув резко повышают крутящий момент мотора. К примеру, двигатель 2,0 FSI (VW, Audi) выдает 150 л.с. и 200 Нм. Он же, но с турбиной (2,0 TFSI) – 200 л.с., 280 Нм.
Изменение фаз газораспределения (VTEC, VVTi, bi-VANOS) позволяет поднять момент и сдвинуть его в зону «нужных» оборотов. Самый изощренный способ – возможность изменения степени сжатия. Так, на 1,6-литровом турбо-двигателе SAAB, благодаря подвижной головке блока, она варьируется от 8:1 до 14:1. Результат – 308 Нм и 225 л.с.

Понять, что значат на практике «лишние» ньютон-метры и лошадиные силы, мы решили на примере двух новейших Volkswagen Passat с упомянутыми двухлитровыми моторами – турбо-дизелем и бензиновым атмосферником. У первого – 140 л.с. и 320 Нм, у второго – 150 л.с. и 200 Нм. Для кристальной чистоты эксперимента обе машины были с шестиступенчатыми механическими коробками (разницу передаточных отношений главной пары в данном случае считаем несущественной).
На дизельном Passat мы уже ездили, а потому хорошо знакомы с его неординарной натурой. На холостых и малых оборотах мотор не проявляет особого энтузиазма, но по достижении 1750 об./мин. (уже с этой отметки водителю доступны все 320 Нм момента) в корне преображается. На кривой хорошо видно, что амплитуда крутящего момента составляет 110 Нм, больше трети максимального значения! Эту разницу двигатель успевает преодолеть в промежутке между 1000 и 2000 об./мин. Уже под конец второй тысячи мотор мощно бросает Passat вперед. Ускорение не ослабевает вплоть до максимальных 4500 об./мин., следует переключение – и вновь изобилие тяги до самого верха. Еще переключение – все повторяется. Словно невидимый силач-великан тащит машину тросом, потом перехватывает руки и тащит снова – бурный разгон идет на каждой передаче, даже на пятой и шестой он остается впечатляющим. Если не мешкать при переключениях и не выпадать из диапазона 2000-4000 оборотов (а это не сложно благодаря исключительно точному приводу переключения), то дизельный Passat позволяет перемещаться в пространстве очень и очень интенсивно. Спортивно. Единственный минус, он же плюс – при разгоне «в пол» стрелка тахометра в мгновения пролетает короткую шкалу. Только успевай работать ручкой КПП.
Пора пересаживаться в бензиновую машину. Ее характер спокойнее. Passat реагирует на действия акселератора точно и отзывчиво. Мотор тянет уверенно с самого низа и до максимальных оборотов, но без подхватов и волнующих ускорений. Посмотрите, разница между моментом на холостом ходу и максимальным – всего 50 Нм, так что подхватам взяться просто неоткуда. Но управляться с такой динамикой удобнее – передачи длинные, с прогнозируемой тягой во всем рабочем диапазоне. Пока мотор перегоняет стрелку тахометра из левого нижнего угла в правый нижний, можно немного передохнуть, не надо строчить рычагом коробки. Ага, есть 6 500 – переключаемся. Но эмоции, эмоции от разгона: Они есть, но не такие, как в случае с дизелем. Здесь уже не чудо-силач тянет машину, а какой-то механический робот-ускоритель, с постоянным, точно тарированным усилием. Теперь самое сладкое. Машины стоят бок о бок на одной линии. Напомним, что у бензинового Passat превосходство в максимальной мощности на 10 л.с. Но проявляется оно только после 4 500 оборотов. А у дизеля превосходство в моменте, которое проявляется во всем диапазоне. Ну, любители дрэг-рэйсинга, ваши ставки?
Синхронный старт. Первые секунды машины идут ноздря в ноздрю. Затем дизель уступает четверть корпуса – мотор быстро выкрутился, надо менять передачу. Из-за более редких переключений бензиновый Passat выходит вперед почти на корпус. С набором скорости этот отрыв уменьшается. По паспорту в упражнении «до сотни» дизель проигрывает своему противнику всего 0,4 секунды. Это разница в пределах водительской погрешности. И максимальная скорость меньше лишь чуть-чуть – 209 км/ч против 213.
Но это на зачетной прямой. Там водители бросают сцепление, уже раскрутив моторы. А в городе, чтобы угнаться за дизелем, «бензину» приходится постоянно держать обороты близко к красной зоне. Вспомните графики – там, где дизельный двигатель уже почти набрал свои 140 л.с. (3500 об./мин.), у бензинового под педалью пока только сотня. Чтобы набрать столько же, ему нужно еще 1 500 оборотов. При этом первый набирает обороты максимальной мощности почти моментально (вот оно, превосходство момента!), а второй – значительно дольше. И на шоссе, двигаясь со скоростью 120 км/ч, «дизелю» для ускорения не потребуется переключение, а бензиновый Passat попросит передачу пониже.
В общем, на практике все получилось так, как предсказывала теория. Максимальная мощность двигателя прежде всего определяет максимальную скорость автомобиля. А крутящий момент – быстроту достижения мотором этой максимальной мощности. Таким образом, при сопоставимой мощности пресловутый разгон до «сотни» будет даваться более «моментному» двигателю меньшей кровью – он требует меньшей раскрутки перед стартом машины. В «мирных» условиях повседневного вождения это весомый фактор. Но и мощность крайне важна: момент не может разгонять автомобиль бесконечно – только до определенной скорости, которая, естественно, ограничивается мощностью. Вот и получается, что «лошади» и «ньютоны» тесно взаимосвязаны, и разить ими по отдельности оппонента в споре о моторах – дилетантство.
Как бы то ни было, практический итог этого противостояния противоречит общепринятому автолюбительскому мировоззрению. Мы однозначно признаем победителем турбо-дизель. Именно он больше подойдет водителям, ценящим динамику и азарт разгона. К тому же на его стороне экономичность и дешевизна топлива. А педанты, оценивающие превосходство динамики по голым цифрам, и любители ровных характеристик найдут свою правду в более привычном пока для России «бензине». И еще – у него правильный звук, если для кого-то это имеет большое значение.
Между прочим, результат нашего небольшого исследования отвечает мировым тенденциям автопрома – современные турбо-дизели, догнав бензиновые моторы по мощности, склонили чашу весов в свою сторону, благодаря большему моменту. Так что от солярки россиянам, похоже, все равно не уйти.

В выводе напишим старую поговорку: Покупаем лошадиные силы, а ездим на моменте.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector