Как найти крутящий момент автомобиля

https://ria.ru/20221217/dvigatel-1839454906.html

Крутящий момент двигателя: что это такое, как его увеличить

Крутящий момент двигателя: что это такое, какой должен быть, на что влияет

Крутящий момент двигателя: что это такое, как его увеличить

Крутящий момент двигателя — показатель силы оборотов коленчатого вала. О том, что это такое, каким бывает максимальный показатель, как рассчитать величину по… РИА Новости, 17.12.2022

2022-12-17T21:06

2022-12-17T21:06

2022-12-17T21:06

экономика

авто

василий нестеренко

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e6/0c/0f/1838950260_0:160:3072:1888_1920x0_80_0_0_3e9dbde83e08542b196b4bab1fce8ef1.jpg

МОСКВА, 17 дек — РИА Новости. Крутящий момент двигателя — показатель силы оборотов коленчатого вала. О том, что это такое, каким бывает максимальный показатель, как рассчитать величину по формуле, используя число оборотов, и какой должен быть показатель в зависимости от вида двигателя — в материале РИА Новости.Крутящий момент двигателяПри покупке автомобиля многие руководствуются такой характеристикой, как мощность двигателя. Однако есть еще один важный показатель — крутящий момент двигателя, о котором необходимо знать для дальнейшей эффективной эксплуатации транспортного средства.Что этоКрутящий момент двигателя — одна из характеристик мотора, которая позволяет оценить его динамичность и способность разгонять машину в широком диапазоне скоростей. Это расчетный параметр прикладываемой силы на плечо рычага. В качестве единицы измерения выступает Ньютон на метры (Н*м). Также крутящий момент двигателя определяют как показатель характеристики силы вращения коленчатого вала (механической детали автомобиля).Для простого примера можно представить обычный ручной комбайн с крутящейся ручкой. Прикладываемая сила в нем — это та сила, с которой человек крутит ручку. Плечом является сама ручка, а ее длина обозначает сам крутящий момент (КМ) — чем она длиннее, тем он выше.“Крутящий момент — это величина непостоянная. Она изменяется вместе с количеством поступающей в цилиндр смеси и оборотами двигателя. Поэтому при оценке крутящего момента обязательно учитывается его зависимость от оборотов”, — пояснил автомеханик Василий Нестеренко.На что влияетКМ прямым образом влияет на быстроту развития скорости. Кроме этого, крутящий момент позволяет понять, насколько сильный двигатель у автомобиля. То есть чем выше эта характеристика (показатель силы), тем мощнее машина.От чего зависитВеличина КМ зависит от нескольких важных показателей:Каждый из них взаимосвязан — рост объема двигателя провоцирует рост силы, что в итоге выражается в значении крутящего момента. То же касается и рабочего давления, создаваемого в цилиндрах — чем оно выше, тем больше сила, давящая на площадь поршня. Радиус кривошипа обуславливается той же схемой, однако в современных двигателях этот показатель можно варьировать только в ограниченных рамках.Формула расчетаЧтобы рассчитать крутящий момент в ньютонах, можно использовать общепринятую формулу:M = P х 9550 / NP — мощность двигателя в киловаттах (кВт).N — число оборотов двигателя в минуту.M — крутящий момент.9550 — постоянный коэффициент в формуле.Такая формула позволяет оценить эффективность крутящего момента в совокупности с мощностью и числом оборотов двигателя в минуту.Чтобы не запутаться, можно использовать конвертер на разных автолюбительских сайтах в интернете. Кроме этого, если есть необходимость вычислить крутящий момент двигателя, мощность которого выражается в лошадиных силах, то можно применить калькулятор перевода из данного показателя в киловатты.Увеличение крутящего моментаВеличина крутящего момента напрямую отражает эффективность двигателя внутреннего сгорания, а также позволяет оценивать время разгона машины. Повлиять на этот результат можно несколькими способами:Кроме вышеперечисленных способов, можно также попробовать настроить карбюратор, увеличить турбонаддув, заменить форсунки, увеличить компрессию или выполнить расточку цилиндров.“Как правило, для увеличения используют сразу несколько вариантов на выбор, чтобы достичь нужных значений”, — прокомментировал эксперт.Максимальный крутящий моментМаксимальный крутящий момент — это пик, после которого показатель не растет. Уровень КМ зависит от оборотов в цилиндре. При малых вращениях показатель низкий, при средних — начинает расти, а при максимальных — достигает пика.Стоит понимать, что при максимальных значениях “теряются” значения крутящего момента из-за сильного разогрева масла, трения поршней и других деталей. Поэтому рост качества работы прекращается и идет на спад.“Самый максимальный крутящий момент выдают бензиновые двигатели (при оборотах 3000-6000 в минуту в зависимости от марки машины)”, — добавил Василий Нестеренко.Крутящий момент у бензиновых и дизельных моторовУ разных двигателей могут значительно отличаться показатели крутящего момента. При условии одинакового объема двигателя дизельный мотор позволяет разгоняться быстрее, в то время как бензиновый дает более высокую скорость.На низких оборотах разница наиболее заметна — дизель способен развивать тягу практически сразу, а бензиновому нужно время раскрутиться. Однако у дизеля имеется более “скромный” диапазон оборотов и требуется переход на высшую передачу, в то время как бензиновый еще продолжает раскручиваться. Поэтому выбор машины с тем или иным мотором зависит от того, какие цели преследует водитель.Крутящий момент в легковом и грузовом транспортеЛегковой и грузовой транспорт отличаются крутящим моментом. Для второго варианта крайне важен именно высокий крутящий момент для перевозки тяжелых грузов и для того, чтобы успешно тронуться с места. Вдобавок, чем больше КМ у грузовика, тем больше его грузоподъемность. В случае с легковыми автомобилями крутящий момент больше необходим для оценки разгона и других параметров работы двигателя.Кроме этого, если рассматривать дизельный мотор у двух видов транспорта, то пик крутящего момента у легковой машины достигается примерно при 2000-3000 оборотах, а у грузовика — при 900-1500.Что важнее – крутящий момент или мощностьВо время оценки автомобиля и его двигателя важно обращать внимание сразу на два показателя — крутящий момент и мощность. Они одинаково важны, так как взаимосвязаны — в машине мощность мотора равна его крутящему моменту на данных оборотах в минуту. При этом, чем больше КМ, тем больше мощность.“Мощность — это работа силы, совершаемая в единицу времени. Чтобы ее рассчитать необходимо умножить число оборотов на крутящий момент”, — пояснил автомеханик.К тому же, по словам эксперта, стоит также изучить обороты двигателя внутреннего сгорания. Как правило, в технических характеристиках автомобилей указывается показатель максимального крутящего момента и мощность в сочетании с количеством оборотов. Это связано с тем, что именно благодаря оборотам достигается определенная величина КМ.

https://ria.ru/20220508/avtomobil-1787453793.html

https://ria.ru/20220505/benzin-1786896396.html

https://ria.ru/20220430/mashina-1786334356.html

2022

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e6/0c/0f/1838950260_171:0:2902:2048_1920x0_80_0_0_804b886eb7ed1882b3578befbffb0874.jpg

экономика, авто, василий нестеренко

9 февраля 2012

В чем разница между крутящим моментом и мощностью?

В чем разница между крутящим моментом и мощностью?

  
В большинстве случаев, когда рекламируют большие грузовики, говорят о впечатляющем количестве лошадиных сил и значении крутящего момента двигателя. И, как обычно, нам кажется, что чем больше эти цифры, тем лучше. Но что эти цифры означают, как связаны эти два показателя?

 
Мощность, которую производит двигатель, называется лошадиная сила. С точки зрения математики, одна лошадиная сила — это мощность, достаточная для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду, или мощность, достаточная для поднятия груза массой в 4500 кг на высоту 1 метр за 1 минуту. В физике мощность имеет простое определение, как скорость выполнения работы.

 
Мощность двигателя в л. с. измеряется при помощи динамометра. Динамометр подает нагрузку на двигатель и измеряет касательное усилие, прилагаемое коленвалом двигателя, для сопротивления данной нагрузке. Обычно это тормозная нагрузка, препятствующая вращению колес.

 
При этом динамометр измеряет эффективный крутящий момент двигателя. В автомобиле крутящий момент измеряется на различных скоростях вращения двигателя, или оборотах в минуту (об/мин). Для получения мощности в лошадиных силах, необходимо подставить эти два значения в формулу: крутящий момент умножить на об/мин и разделить на 5252. Общество автомобильных инженеров выделяет два стандарта определения мощности в лошадиных силах: нетто и брутто. При измерении мощности брутто, с двигателя снимаются многие нагрузки, включая управление выхлопом. Мощность нетто можно узнать при испытаниях автомобилей в выставочных залах, и именно это значение используется в рекламе и фиксируется в технической документации производителя.

 
Мощность в л. с. определяется через крутящий момент по той причине, что крутящий момент проще измерить. Крутящий момент определяется как вращающая сила, которая может вызывать или не вызывать движение. Измеряется как значение силы, умноженное на длину рычага, посредством которого осуществляется воздействие силы. Например, если на ключ длиной 1 м Вы действуете с силой 10 Н для того, чтобы затянуть болт, Вы производите крутящий момент, равный 10 Н*м.

 
Крутящий момент, как было сказано выше, может быть получен, не вызывая движения объекта. Однако когда происходит движение объекта, оно становится «работой», которую большинство людей подразумевают под крутящим моментом (обычно, говоря о буксировке). Чем больше крутящий момент двигателя, тем больше потенциальной работы он может совершить.

  
Связь между крутящим моментом и мощностью

 
Крутящий момент и мощность играют ключевую роль на автомобильном рынке. Цифрам уделяют большое внимание, т.к. они иллюстрируют показатели легкового или грузового автомобиля. В действительности, эти цифры играют гораздо более важную роль, чем думает большинство покупателей. Гораздо важнее, что влияние этих значений в реальных условиях езды и буксировки определяется тем, насколько конструкция автомобиля позволяет этим показателям работать вместе.

 
Необходимо помнить, что крутящий момент — это основной показатель работы, а мощность — показатель выполнения большей работы. Редуктор, например, может влиять на работу двигателя: Пикап может работать на пониженной передаче для увеличения крутящего момента при выполнении определенных задач, например, транспортировки очень больших грузов. Однако, если автомобили Saturn SL1 и Dodge RAM 1500 будут работать на одной передаче, грузоподъемность RAM будет выше из-за большего количества лошадиных сил. Чем больше вырабатывается лошадиных сил, тем выше потенциал крутящего момента двигателя.

 
Но это именно потенциал. Потенциал крутящего момента используется в реальных задачах посредством трансмиссии и осей автомобиля, а точнее полуосей. Соединение этих элементов определяет, как мощность переходит в крутящий момент.

 
Для понимания этого, давайте рассмотрим различия между гоночным автомобилем и трактором. Гоночный автомобиль вырабатывает огромное количество лошадиных сил, но крутящий момент используется для увеличения скорости посредством редуктора. Для движения гоночного автомобиля вперед требуется относительно немного работы, поэтому большая часть мощности идет на развитие скорости.

 
Трактор, с другой стороны, может иметь двигатель такого же объема, вырабатывающий такое же число лошадиных сил. Мощность используется для выполнения работы посредством редуктора.  Трактор не может развить высокую скорость, однако может толкать и буксировать огромные веса.

 
В следующий раз, когда Вы увидите по телевизору рекламу автомобиля, подумайте о том, что значат показатели мощности и крутящего момента, о которых идет речь. Оба показателя связаны — они не могут существовать друг без друга, однако играют различную роль в работе грузового или легкового автомобиля.

Источник: What’s the difference between torque and horsepower?

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