Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Мощность двигателя или Крутящий момент…

Мощность двигателя или Крутящий момент…

Основной характеристикой двигателя автомобиля обычно считают его Мощность. Именно этот показатель вводит в заблуждение в понимании динамичности разгона автомобиля.

Движение автомобиля происходит за счёт Мощности двигателя и Крутящего момента.

Мощность автомобиля определяется объёмом двигателя. Чем больше объём, тем больше мощность. Чем больше мощность, тем выше максимальная скорость автомобиля в каких-то режимах. Что же такое “Мощность”?

Мощность двигателя – это показатель вырабатываемой двигателем работы (энергии) в единицу времени. Пока двигатель работает, он производит работу, то есть переводит один вид энергии в другой. В данном случае тепловую энергию в крутящую (кинетическую) энергию движения.

Энергия образуется в двигателе за счёт сгорания горючего коктейля состоящего из воздуха и топлива. Чем точнее ингредиенты, тем лучше его сгорание. В разных режимах работы двигателя поджог горючей смеси и его сгорание происходят по-разному. Количество горючей смеси, частота его поджога определяет количество произведённой работы двигателем. Это выражается в количестве оборотов. Чем чаще сгорает смесь, тем больше двигатель производит работы. Менее часто – меньше работы производит. Соответственно и меньше оборотов двигателя.

Крутящий момент – это усилие, развиваемое двигателем. Крутящий момент определяет силу тяги на колесах и обеспечивает обычному автомобилю разгон и движение. Чем больше Крутящий момент, тем лучше динамика разгона автомобиля. Крутящий момент увеличивается с ростом рабочего объема двигателя. Поэтому двигатели, которым необходим значительный Крутящий момент, обладают большим объемом. От двигателя тяга быстрее передаётся к колесам, что позволяет машине интенсивнее разгоняться или же лучше тянуть.

Что же такое Крутящий момент и развиваемое усилие?

Все в детстве, например, крутили колесо велосипеда. Сначала задавали движение колесу. А потом, в определённый момент, прикладывали дополнительное усилие так, чтобы ускорить вращение. То есть своим усилием вы увеличивали Крутящий момент. По такому же принципу — до определённых оборотов — двигателем создаётся Крутящий момент через развиваемое усилие.

Например, чтобы переключиться на повышенную передачу, вам приходится раскручивать двигатель, чтобы создать крутящий момент. И когда вы переключились на повышенную передачу, крутящий момент компенсирует снижение мощности. Обороты снизились, и снизилась мощность. А динамика усилилась за счёт крутящего момента.

Для справки: Чем больше вы жмёте на педаль, тем больше обороты. А чем больше обороты, тем больше двигатель производит работы. А чем больше он производит работы, тем больше ему требуется топлива. Наибольшую мощность двигатель выдаёт при оборотах, близких к максимальным. Мощность двигателя и Крутящий момент зависят от наполняемости камеры сгорания горючей смесью.

Обороты двигателя обычного автомобиля делятся условно на четыре диапазона: холостые обороты — 600-950, малые — 950-2500, средние — 2500-4000, высокие — 4000 до макс.

На оборотах выше средних Крутящий момент достигает своего пика и начинает падать. В этом режиме наполнение камеры сгорания горючей смесью ухудшается, сила давления падает. Работа двигателя тратится на борьбу с инерцией и трением в двигателе. Из-за этого происходит снижение крутящего момента и динамики разгона.

На большинстве автомобилей тяга начинается от 2500 до 3500 об/мин. Возникает закономерный вопрос. Почему двигателю не хватает мощности и усилия до этих оборотов, чтобы задать Крутящий момент и создать инерцию движения? Дело в том, что идёт неправильное приготовление горючей смеси и происходит неполное сгорание топлива.

И на это есть несколько причин. И одна из них — это недостаток воздуха и плохое смешивание топлива с воздухом. И мы как раз занимаемся тем, что устраняем эту причину! Но это так, к слову, на правах рекламы!

Когда мы делаем профессиональный тюнинг дросселя, то горючая смесь на малых-средних оборотах становится правильной. Она лучше сгорает, создавая лучшее давление. Например, все в детстве качались на качелях или кого-то качали. Что бы раскачать качели в определённый момент прикладывали усилие, чтобы усилить движение. Здесь происходит что-то подобное. Сгораемая горючая смесь производит наилучшее усилие.

На дизельных машинах воздуха подаётся столько, сколько нужно. Поэтому у дизельных авто хорошая тяга на малых оборотах. На бензиновых авто водитель подачу воздуха осуществляет нажатием педали газа, которая соединена с дроссельной заслонкой. Насколько педаль нажали, столько воздуха и пропустили. Поэтому приходится нажимать достаточно, чтобы автомобиль поехал. Поэтому у бензиновых авто тяга на малых оборотах оставляет желать лучшего. То есть в диапазоне от 950 до 2500 об/мин воздуха не достаёт, а топлива подаётся больше необходимого. По этой причине в городском цикле расход автомобиля повышенный, потому что не всё топливо сгорает.

Дроссельная заслонка соединена с датчиком положения дроссельной заслонки. Это значит, что положение заслонки сообщает компьютеру авто сколько топлива нужно подать. Когда вы едете равномерно по трассе, то недостача воздуха компенсируется инерцией и крутящим моментом. Но, когда вы пытаетесь начать движение, задать инерцию автомобилю, то недостача воздуха до 2500-3500 об/мин даёт о себе знать. В результате — дёрганье при трогании с места и провалы при резком нажатии на педаль газа.

Резюме. Чем расход ниже, тем более эффективно используется энергия сгорающего топлива. Крутящий момент обеспечивает тягу при трогании с места и разгоне, если он достаточно большой и относительно постоянный на низких и средних оборотах. Высокий Крутящий момент в области низких и средних оборотов более экономичен, чем теоретическая максимальная мощность при высоких оборотах. Двигатели, которые выдают высокий Крутящий момент в широкой области оборотов, обеспечивают более равномерную Мощность при разгоне автомобиля, чем двигатели, которые выдают высокую максимальную Мощность в узком диапазоне оборотов. Равномерное нажатие на педаль газа даёт наилучший Крутящий момент при ускорении авто.

Загадка!

Если вы поняли, что причина отсутствия тяги на малых оборотах, это недостаток воздуха и неполное сгорание топлива, то вот вам загадка!

На картинке изображёна условная схема механического дросселя Рено Дастер 1,6л или ВАЗ Ларгус с таким же двигателем К4М. Красным кружочком выделен один из выступов в этом дросселе.

Вопрос! Зачем нужны эти выступы, если они ограничивают подачу воздуха до того момента, пока заслонка не откроется настолько, чтобы выйти за эти выступы? Из-за этих выступов машина тупит и у неё повышенный расход. Чтобы машина ехала, педаль газа надо нажимать от половины до максимума.

Ответ! – А хрен его знает!

Двигатель придушен не только электроникой, но и механически в виде этих выступов. Если убрать эти выступы, то машина станет более живой. А после нашей доработки автомобиль станет динамичным, легким в движении, и расход снизится минимум на 1,5 литра.

Ваш браузер не поддерживает видео
Воспользуйтесь другим браузером

Для справки: выше перечисленные автомобили не являются единственными с данными проблемами. Возможно, ваш автомобиль исключение из правил! Даже владельцы автомобилей с двигателями 3-5,7 л после нашей услуги понимают, каких удовольствий их лишил автопроизводитель. Когда вы понимаете, что значит «автомобиль едет», вы слышите, как мучается чей-то автомобиль при наборе скорости. После нашей услуги двигатель 2 л. не становится 3-х литровым. Мы не увеличиваем заявленную мощность мотора. Мы просто увеличиваем тягу автомобиля на малых и средних оборотах, увеличив крутящий момент, через лучшее сгорание топлива.

Вам нужен автомобиль, который при трогании с места и при разгоне
не напрягаясь «следует» за педалью газа?!

Что отнимает мощность у двигателя

Павел Волков писал(а):
——————————————————-
> Давно заметил такую вещь. Несмотря на все уверения
> о том, что за электродвигателями будущее, на
> данный момент прослеживается такое дело, что
> например ДВС мощностью 100кВт (ок.140 л/с) это
> достаточно компактный агрегат со всей обвязкой
> весящий около 100кг, а то и меньше и умещающийся
> под капотом легковой машины.

А также имеющий смешной ресурс и крутящий момент, и который к общественному транспорту, состоящему в общем-то из больших мащин массой за 10 тонн, не имеет никакого отношения. Нормальный дизель с ресурсом под миллион и моментом под тысячу ньютон-метров весит порядка тонны.

Льготник писал(а):
——————————————————-
> Павел Волков писал(а):
> —————————————————
> ——
> > >
> А также имеющий смешной ресурс и крутящий момент,
> и который к общественному транспорту, состоящему в
> общем-то из больших мащин массой за 10 тонн, не
> имеет никакого отношения. Нормальный дизель с
> ресурсом под миллион и моментом под тысячу
> ньютон-метров весит порядка тонны.

Хорошо, но речь не только о ОТ. Просто я лично не видел компактного эл двигателя на 100Квт, который уместиться по капотом «Форда Фокуса». Под пол троллейбуса естественно можно занать что угодно.

Павел Волков писал(а):
——————————————————-
> Хорошо, но речь не только о ОТ. Просто я лично
> не видел компактного эл двигателя на 100Квт,
> который уместиться по капотом «Форда Фокуса».

Те электродвигатели, которые видели вы, они вообще иного предназначения, чем то, что суётся под капот легковушки, и требования к ним абсолютно разные, и сравнивать их вообще нельзя. А если говорить о компактных электродвигателях, то во всяких новых японских гибридах — что по-вашему?

> Под
> пол троллейбуса естественно можно занать что
> угодно.

И тут вы промахнулись. При попытсе загнать ДВС под ЗиУ-9 выяснилось что отечественного двигателя подходящей мощности, помещающегося туда, просто нету. Движки РАБА, ставящиеся на Икарусы, были слишком дороги, и пришлось пойти на совсем полный изврат — связать через гидромуфту 2 ДВС половинной (от необходимой) мощности. Естественно, в серию ЭТО не пошло.

Павел Волков писал(а):
——————————————————-
> Хорошо, но речь не только о ОТ. Просто я лично
> не видел компактного эл двигателя на 100Квт,
> который уместиться по капотом «Форда Фокуса».

Читать еще:  Блок для чип тюнинг двигателя

А зачем непременно под капотом? Вот электрический Mitsubishi Lancer Evo c 4 мотор-колесами по 50 кВт.
http://www.gazeta.ru/auto/2005/08/25_n_361137.shtml

Редактировано 1 раз(а). Последний раз 02.11.08 22:17 пользователем lightning.

> Интресно, а какие есть резервы для уменьшения
> размеров и массы электродвигателей? Конечно можно
> допустить, что промышленные «движки» (АИРы те-же)
> изначально изготавливаются массивными для
> уменьшения вибраций и т.д.

Те же АИРы изготавливаются массивными не для уменьшения вибраций, а потому что они работают с определённой частотой вращения, которая определяется частотой в общей сети, т.е. у нас — 50 Гц. Это означает, что рабочие обороты, как правило, либо 2600-2900, либо 1300-1450, либо 2600-2900, делёное на какое-то ещё небольшое целое число. Но никак не более 2600-2900. Для тягового двигателя, тем более, тягового двигателя легкового автомобиля, такие максимальные обороты — вещь заведомо совершенно неадекватная. Примерно таковы максимальные обороты у тепловозных ТЭДов — и у них примерно 10 кг веса на кВт мощности (правда, это по мощности дизеля — при работе на электровозе, т.е. с неограниченной мощностью источника тока, тот же двигатель способен дать мощность примерно в 1,6 раз больше — разница не принципиальная, но всё же заметная). Для легкового же автомобиля обороты двигателя на конструкционной скорости должны быть 8-10 тысяч в минуту. Тогда и масса двигателя будет меньше.
Но в связи с тем, что ТЭДы работают обычно без механического переключения передач, вообще сравнивать их с ДВС непосредственно по мощности некорректно. Сравнивать нужно, скажем, время разгона искомого ТС до определённой скорости против определённого уклона, и из этого определять параметры ТЭДа, который бы заменил данный ДВС на данном автомобиле. Потому что мощность электродвигателя в тяговом приводе — это какой-то сферический конь в вакууме. Скажем, максимальную мощность двигатель может, например, дать при предельных оборотах и максимальном токе (а значит, и моменте). Но никто же не будет давать максимальный момент при конструкционной скорости автомобиля. Вернее, дать-то может, но на практике нас интересует совсем другая мощность — например, при разгоне от 0 до 80 км/ч, или до 50, или до 100. И вот тут сверх реальной необходимости задранные конструкционные скорости легковых автомобилей, конечно, сыграют свою злую шутку. Т.е. грубо говоря, если у нас есть 2 одинаковых автомобиля, и одному мы назначили конструкционную скорость 100 км/ч, а второму 200 — то у второго мы будем вынуждены сделать в 2 раза меньшее передаточное отношение редукторов. И в результате, если в реальности пользователь будет ездить не выше 100 км/ч, практическая мощность двигателя будет в 2 раза меньше, динамика — в 2 раза хуже. И чтобы восстановить ту же динамику, которой обладает машина с конструкционной скоростью 100, нам придётся поставить на неё целых 2 таких же ТЭДа, которые будут соответственно весить почти в 2 раза тяжелее (а потому и ТЭД нужно на самом деле не в 2 раза, а ещё немножко больший). В то же время, если таки дополнить ТЭД механическим переключением хотя бы двух передач (понятно, что такая коробка передач может весить совсем немного), эта проблема сравнительно легко решается. Т.е. водитель может выбрать низко- или высокоскоростной режим, соответствующий реально достигаемой максимальной скорости, и пользоваться той динамикой разгона, которую ему позволит этот режим. Это всё равно не эквивалентно переключению передач с ДВС, где оно необходимо при любом изменении скорости. Здесь же это как поездной-маневровый режимы реверс-редуктора гидравлического тепловоза, или как понижающая передача в раздатке автомобиля — т.е. включается в соответствии с условиями движения для целого существенного сегмента поездки, а не при каждом трогании-разгоне-изменении скорости.

> А зачем непременно под капотом? Вот электрический
> Mitsubishi Lancer Evo c 4 мотор-колесами по 50
> кВт.
> http://www.gazeta.ru/auto/2005/08/25_n_361137.shtm
> l

Хотелось бы среди технических данных увидеть ещё, сколько весит каждое такое мотор-колесо. Что особенно актуально с учётом того, какие смешные «тапочки» я вижу на фотографии (если, конечно, это вообще именно та машина на фотографии, а не что-то совершенно постороннее). Это же, однако, неподрессоренная масса.

Toman писал(а):
> особенно актуально с учётом того, какие смешные «тапочки» я вижу на фотографии (если, конечно, это
> вообще именно та машина на фотографии, а не что-то совершенно постороннее).
—————

Редактировано 1 раз(а). Последний раз 03.11.08 00:58 пользователем Александр Мерщиков.

Eagle755 писал(а):
——————————————————-
> Павел, не дезинформируйте неведающих. Я на работе
> занимался ремонтом асинхронных двигателей на
> напряжение 6 кВ. 400-киловаттный двигатель с
> самовентиляцией в обычном исполнении — размером с
> хорошую стиральную машину. Взрывозащищённый —
> длиннее в полтора раза. 100 киловатт — и размером
> с «Оку»? Это совершенная глупость. Электровозный
> коллекторный двигатель размерами примерно
> 1200х1200х800 (умещается между колёсами колёсной
> пары с двумя редукторами) с независимой
> вентиляцией имеет мощность до 800 кВт, асинхронный
> до 1500 кВт

Ну да. У меня есть 75 кВт он раза в два больше стиральной машины, а уж по массе. Так что насчёт глупости не ко мне.

Toman писал(а):
——————————————————-
> Павел Волков писал(а):
> —————————————————
> ——
>
> >>
> Те же АИРы изготавливаются массивными не для
> уменьшения вибраций, а потому что они работают с
> определённой частотой вращения, которая
> определяется частотой в общей сети, т.е. у нас —
> 50 Гц. Это означает, что рабочие обороты, как
> правило, либо 2600-2900, либо 1300-1450, либо
> 2600-2900, делёное на какое-то ещё небольшое целое
> число.

Странно. А нафига на насосы ЧРП ставаят? АИРы тоже попадаются.

>
> Те электродвигатели, которые видели вы, они вообще
> иного предназначения, чем то, что суётся под капот
> легковушки, и требования к ним абсолютно разные, и
> сравнивать их вообще нельзя. А если говорить о
> компактных электродвигателях, то во всяких новых
> японских гибридах — что по-вашему?
>

У гибридов бывает хотя бы 50 кВт? Нет, у Мерседеса лишь 15.

> И тут вы промахнулись. При попытсе загнать ДВС под
> ЗиУ-9 выяснилось что отечественного двигателя
> подходящей мощности, помещающегося туда, просто
> нету. Движки РАБА, ставящиеся на Икарусы, были
> слишком дороги, и пришлось пойти на совсем полный
> изврат — связать через гидромуфту 2 ДВС половинной
> (от необходимой) мощности. Естественно, в серию
> ЭТО не пошло.

А я уточнял какой марки троллейбус? Да и к чему разговор про кустарные попытки?

Павел Волков писал(а):
——————————————————-
> У гибридов бывает хотя бы 50 кВт? Нет, у
> Мерседеса лишь 15.

Вам дали ссылку с мотор-колёсами по 50 КВт.

> А я уточнял какой марки троллейбус?

Да к тому, что отечественная промышленность смогла сделать ТЭД, подходящий по размерам и мощности, а ДВС — не смогла.

> Да и к чему
> разговор про кустарные попытки?

ЗиУ — кустарный завод чтоли? Мдааааааа.

И хватит, действительно, дезинформацией заниматься! Это просто дикость, любому образованному человеку понятно, что электродвигатель при схожих параметрах значительно меньше и легче чем ДВС.

Пока в реальности есть мерседесы с 15 Квт вспомогательным двигателем.
>
> >
>
> Да к тому, что отечественная промышленность смогла
> сделать ТЭД, подходящий по размерам и мощности, а
> ДВС — не смогла.
>

Ну давайте посмотрим в диапазоне 100 кВт и что мы там увидим?
> > Да и к чему
> > разговор про кустарные попытки?
>
> ЗиУ — кустарный завод чтоли? Мдааааааа.

Если до такого дошло, то значит попытка не более чем кустарщина.

>
> И хватит, действительно, дезинформацией
> заниматься! Это просто дикость, любому
> образованному человеку понятно, что
> электродвигатель при схожих параметрах значительно
> меньше и легче чем ДВС.

Да, да. Безусловно так. Сто десятый раз, посмотрите габариты и массу жигулёвского двигателя и схожего по мощности 50 кВт-ного электродвигателя.

Павел Волков писал(а):
——————————————————-
> Пока в реальности есть мерседесы с 15 Квт
> вспомогательным двигателем.

> Да, да. Безусловно так. Сто десятый раз,
> посмотрите габариты и массу жигулёвского двигателя
> и схожего по мощности 50 кВт-ного
> электродвигателя.

Есть такое дело, но только в самой статье: Нажимаешь на газ — и Lexus бесшумно, с помощью электромотора, трогается с места. На электрической тяге Lexus GS 450h может проехать до двух километров со скоростью не выше 40 км/ч. Несеръёзно. Правда тут уже от аккумулятора надо идти. Может он и не позволяет развивать маскисмальную мощность. Потом и двигатель электрический наврядли приспособлен для долговременной работы.

> > Пока в реальности есть мерседесы с 15 Квт
> > >

> Посмотрели. Вся гибридная установка «упакована» в
> корпус размером с обычный «автомат».
> http://www.autoreview.ru/archive/2006/11/LexusGS45
> 0h/750/GS450h_152uk_high.jpg

Посмотрели и мы. Вопрос, а насколько хватит такого привода в продолжительном режиме работы? Если на день езды то да, я признаю что ошибался, если через три часа двигатель сгорает, то это не то.

Мощность электродвигателя

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

Наиболее распространенным типом промышленных силовых установок являются асинхронные электродвигатели. Один из наиболее важных их параметров — мощность электродвигателя, которая в зависимости от модели может варьироваться в широких пределах. От мощности зависит тип энергосистемы, к которой двигатель можно подключить, а также тип и производительность оборудования, с которым он будет сопряжен. По этой причине, не зная мощность электродвигателя, использовать его практически невозможно.

Определение мощности электромотора по размерам сердечка статора

Если технического паспорта нет, можно произвести расчет мощности электродвигателя, исходя из размеров сердечника статора и частоты вращения. Для этого используется формула P2H = C * D1 2 / N1 * 10 -6 кВт. Здесь:
С —постоянная мощность;
D — размер внутреннего диаметра сердечника статора в см;
l — длина статора в см;
N1 — значение синхронной частоты вращения в об/мин.

Читать еще:  Что такое угол опережения зажигания двигателя 21083

Постоянная мощность зависит от частоты вращения и габаритов мотора. Она определяется по величине полюсного деления как зависимость мощности от количества полюсов и размеров полюсного деления τ, если U1 Рисунок 1. Шильдик с параметрами на корпусе электродвигателя Работая с электромоторами, нужно знать, как по шильдику определяется потребляемая мощность электродвигателя. Значение мощности Р — это не электрическая мощность мотора, а механическая мощность на валу, обозначенная в кВт.

Чтобы найти потребляемую мощность, нужно обратить внимание на КПД и cosφ двигателя, указанные на шильдике. Причем КПД может быть обозначен как просто буквами КПД, так и буквой η, что и видно на шильдике. Сначала необходимо найти активную мощность, потребляемую двигателем от сети, по формуле Ра = Р / КПД.

Т. е. в нашем случае (рис. 1) потребляемая электродвигателем из сети активная мощность равна Ра = 0,75кВт/0,75 = 1 кВт. Теперь, чтобы найти полную потребляемую мощность, нужно воспользоваться формулой S = Pa/cosφ = 1/0,78 = 1,28 кВт.

Коэффициент мощности электромотора

Коэффициент мощности электродвигателя, или cos φ — это соотношение активной и полной мощности двигателя. Определяется коэффициент мощности электродвигателя по формуле cosφ = P/S. Здесь:
Р — активная мощность в Вт;
S — полная мощность в ВА.

В большинстве случаев активная мощность имеет меньшее значение, чем полная, из-за чего коэффициент составляет меньше единицы. Только тогда, когда нагрузка будет исключительно активной, cosφ станет равен единице.

Чем ниже коэффициент мощности потребителя, тем более мощными должны быть трансформаторы, электрические станции, а также питающие линии электропередач. Кроме того, моторы с низким коэффициентом имеют меньший КПД и большие энергопотери.

Крутящий момент двигателя

Рассуждая о главнейшем автомобильном узле — двигателе, стало принято превозносить мощность превыше других параметров. Между тем, вовсе не мощностные способности являются первостепенной характеристикой силовой установки, а явление, называемое крутящим моментом. Потенциал любого автомобильного двигателя напрямую определяется данной величиной.

Понятие крутящего момента ДВС. О сложном простыми словами

Крутящим моментом применительно к двигателям автомобилей называется произведение значения силы и плеча рычага, или, простыми словами, сила давления поршня на шатун. Исчисляется эта сила ньютон-метрами, и чем выше ее величина, тем резвее машина.

Более того, мощность двигателя, выражаемая в ваттах, — это не что иное, как умноженное на частоту вращения коленвала значение крутящего момента в ньютон-метрах.

Представим лошадь, которая тащит тяжелые сани и увязает в канаве. Вытянуть сани не получится, если лошадь будет пытаться выскочить из канавы с разбега. Здесь необходимо приложить определенную силу, которая и будет являться крутящим моментом (КМ).

Часто крутящий момент путают с частотой вращения коленвала. В реальности это два совершенно разных понятия. Если вернуться к примеру с лошадью, застрявшей в канаве, частота шага будет символизировать частоту оборотов двигателя, тогда как сила, прикладываемая животным при отталкивании во время шага, олицетворяет в данном случае крутящий момент.

Факторы, влияющие на величину крутящих моментов

Из примера с лошадью легко догадаться, что в данном случае значение КМ будет во многом определяться мышечной массой животного. Применительно к автомобильному двигателю внутреннего сгорания эта величина зависит от рабочего объема силовой установки, а также от:

  • уровня рабочего давления внутри цилиндров;
  • размера поршня;
  • диаметра кривошипа коленвала.

Наиболее сильно крутящий момент зависим от рабочего объема и давления внутри силовой установки, и эта зависимость прямо пропорциональна. Другими словами, двигатели с большим объемом и давлением, соответственно, отличаются и большим моментом.

Прямая зависимость наблюдается также между КМ и радиусом кривошипа коленвала. Однако конструкция современных автомобильных двигателей такова, что не позволяет варьировать значения момента в широких пределах, из-за чего возможности добиться повышенного крутящего момента за счет радиуса кривошипа коленчатого вала у конструкторов ДВС невелики. Вместо этого разработчики прибегают к таким способам увеличить момент, как использование технологий турбонаддува, увеличение степени сжатия, оптимизация процесса сгорания топлива, использование впускных коллекторов специальных конструкций, и т.д.

Важно, что КМ увеличивается с ростом оборотов двигателя, однако после достижения максимума на определенном диапазоне крутящий момент понижается несмотря на продолжающийся прирост частоты вращения коленвала.

Влияние крутящего момента ДВС на характеристики автомобиля

Величина крутящего момента выступает тем самым фактором, который непосредственным образом задает динамику разгона автомобиля. Если вы — заядлый автолюбитель, то могли заметить, что разные автомобили, но с одинаковым силовым агрегатом, по-разному ведут себя на дороге. Или на порядок менее мощный автомобиль на дороге превосходит того, у которого под капотом лошадиных сил больше, причем даже тогда, когда сравнимые авто имеют одинаковые размеры и вес. Причина заключается как раз в разнице в крутящих моментах.

Лошадиные силы можно представить как индикатор выносливости мотора. Именно этот показатель определяет скоростные возможности автомобиля. Но поскольку крутящий момент является разновидностью силы, то непосредственно от его величины, а не от количества «лошадей», зависит то, насколько быстро автомобиль сможет достичь максимального скоростного режима. По этой причине далеко не каждое мощное авто обладает хорошей динамикой разгона, а те, что способны разгоняться быстрее других, необязательно оснащены мощным двигателем.

Вместе с тем высокий крутящий момент еще не гарантирует сам по себе отличную динамичность машины. Ведь кроме прочего, динамика увеличения скорости, а также способность авто к резвому преодолению подъемов участков, зависит от диапазона работы силовой установки, передаточных чисел трансмиссии, отзывчивости педали газа. Наряду с этим нужно учитывать, что момент существенно понижается из-за различных противодействующих явлений — сил качения колес и трения в различных автомобильных узлах, из-за аэродинамических и прочих явлений.

Крутящий момент vs. мощность. Связь с динамикой автомобиля

Мощность — производное такого явления, как крутящий момент, ею выражается работа силовой установки, выполненная за определенное время. А поскольку КМ олицетворяет собой непосредственную работу мотора, то в виде мощности отражается величина момента в соответствующий период времени.

Наглядно увидеть связь между мощностью и КМ позволяет следующая формула:

Где: P в формуле означает мощность, М — крутящий момент, N — обороты двигателя за минуту, а 9549 — коэффициент обращения N в радианы в секунды. Результатом вычислений по данной формуле будет являться число в киловаттах. Когда нужно перевести полученный результат в лошадиные силы, полученное число умножают на 1.36.

По сути, крутящим моментом является мощность при неполных оборотах, например, во время обгона. Мощность возрастает по мере роста момента, и чем выше этот параметр, тем больше запас кинетической энергии, тем легче автомобиль преодолевает противодействующие на него силы и тем лучше его динамические характеристики.

При этом важно помнить, что мощность достигает своих максимальных значений не сразу, а постепенно. Ведь с места автомобиль трогается на минимуме оборотов, и затем скорость наращивается. Именно здесь и подключается сила под названием крутящий момент, и именно она определяет тот самый временной отрезок, за который авто достигнет своей пиковой мощности, или, другими словами, скоростную динамику.

Из этого следует, что машина с силовым агрегатом мощнее, но обладающим недостаточно высоким крутящим моментом, уступит по скорости разгона модели с мотором, который, напротив, не способен похвастать хорошей мощностью, но превосходит конкурента в крутящем моменте. Чем большая тяга, сила передается ведущим колесам и чем богаче диапазон оборотов силовой установки, в котором достигается высокий КМ, тем быстрее происходит ускорение автомобиля.

В то же время существование крутящего момента возможно без мощности, но существование мощности без момента — нет. Представьте, что наша лошадь с санями увязла в грязи. Производимая лошадью мощность в этот момент будет равняться нулю, но крутящий момент (попытки выбраться, тяга), хотя его может быть недостаточно для движения, будет присутствовать.

Дизельный момент. Отличия между КМ бензинового и дизельного двигателей

Если сравнивать бензиновые силовые установки с дизельными, то отличительной особенностью последних (всех без исключения) является повышенный крутящий момент при меньшем количестве лошадиных сил.

Бензиновый ДВС достигает своих максимальных значений КМ при трех-четырех тысячах оборотов в минуту, но затем способен стремительно нарастить мощность, раскрутившись за минуту до семи-восьми тысяч раз. Диапазон оборотов же коленчатого вала дизельного двигателя обычно ограничен тремя-пятью тысячами. Однако в дизельных установках больше ход поршня, выше уровень сжатия и другая специфика сгорания топлива, что обеспечивает не только более высокий относительно бензиновых установок крутящий момент, но и доступность этой силы едва ли не с холостого хода.

По этой причине смысла добиваться повышенной мощности дизельных двигателей нет: уверенная, доступная «с низов» тяга, высокий коэффициент полезного действия и топливная эффективность полностью нивелируют отставание таких ДВС от бензиновых как по мощностным показателям, так и по скоростному потенциалу.

Особенности правильного разгона машины. Как выжать из авто максимум

Основа правильного разгона — умение работать с коробкой передач и следование принципу «от максимума момента до пика мощности». То есть, добиться наилучшей динамики разгона машины можно только поддерживая частоту вращения коленвала в том диапазоне значений, при которых КМ достигает своего максимума. Очень важно, чтобы обороты совпали с пиком крутящего момента, но при этом должен оставаться запас по их увеличению. Если разгоняться на оборотах выше пиковой мощности, динамика разгона будет меньше.

Диапазон оборотов, соответствующий максимуму крутящего момента, обусловлен характеристиками двигателя.

Выбор двигателя. Какой лучше — с высоким моментом или повышенной мощностью?

Если подвести итоговую черту под всем вышесказанным, то станет очевидно, что:

  • крутящий момент — ключевой фактор, характеризующий возможности силовой установки;
  • мощность — это производная КМ и, соответственно, вторичная характеристика двигателя;
  • прямую зависимость мощности от момента можно увидеть по выведенной физиками формуле Р (мощность) = М (момент) * n (частота вращения коленвала в минуту).
Читать еще:  Горит лампа неисправности двигателя кашкай

Таким образом, выбирая между двигателем с большим количеством лошадиных сил, но меньшим крутящим моментом, и двигателем с большим КМ, но меньшей мощностью, приоритетным будет второй вариант. Использовать весь заложенный в автомобиль потенциал позволит только такой мотор.

При этом не следует забывать о взаимосвязи динамических характеристик автомобиля с такими факторами, как отзывчивость педали газа и коробка переключения передач. Лучшим вариантом станет то авто, которое не только оснащено двигателем с высоким крутящим моментом, но и имеет наименьшую длину задержки между нажатием педали газа и реакцией двигателя, а также трансмиссию с короткими соотношениями передач. Наличие этих особенностей компенсирует маломощность силовой установки, заставляя автомобиль разгоняться быстрее, чем машина с двигателем похожей конструкции, но с меньшей силой тяги.

Видео: Мощность и крутящий момент двигателя

Видео: Крутящий момент, обороты и мощность двигателя. Простыми словами

Крутящий момент двигателя – просто о сложном

  • Что такое крутящий момент
  • Как рассчитать
  • От чего зависит крутящий момент ДВС
  • Как зависит мощность от крутящего момента
  • Особенность дизельных двигателей
  • Крутящий момент в легковом и коммерческом транспорте
  • Как увеличить крутящий момент?
  • Что в приоритете – мощность или крутящий момент

При выборе автомобиля многие обращают внимание на две вещи – дизайн и эксплуатационные характеристики. Идеальная машина должна иметь приятный вид, расходовать мало топлива и быть динамичной. Под последним обычно подразумевают мощность – чем ее больше, тем лучше. Но это не совсем так. Многое меняет крутящий момент двигателя. Почему маломощные дизельные авто лучше разгоняются, чем бензиновые? Можно ли увеличить крутящий момент без вреда для двигателя? Давайте разбираться.

Что такое крутящий момент

Говоря простым языком, это усилие, что развивает коленчатый вал при работе ДВС. Данный показатель зависит от давления газов на днище поршня. Чем больше давление, тем выше момент. Измеряется показатель в Ньютон-метрах (Н/м).

Крутящий момент двигателя

Следует знать, что тяговое усилие ДВС относится к коленчатому валу или маховику. Тяговое усилие на колесах – это «переработанный» коробкой момент двигателя. Его показатели отличаются в зависимости от передаточного числа трансмиссии.

Как рассчитать

Чтобы узнать тяговое усилие у конкретного автомобиля, нужно иметь данные о мощности и оборотах коленчатого вала. Для измерения следует брать пиковую мощность и обороты. Максимальный крутящий момент двигателярассчитывается по следующей формуле:

Где Р – мощность ДВС, измеряемая в кВт;

N – число оборотов двигателя автомобиля в минуту;

9550 – постоянный коэффициент в формуле.

От чего зависит крутящий момент ДВС

Чтобы легче разобраться в этом вопросе, посмотрим на график внешней скоростной характеристики (ВСХ) одного из двигателей Jeep Grand Cherokee.

График ВСХ двигателя Jeep Grand Cherokee

На картинке видно, что величина момента меняется при увеличении скорости оборотов ДВС. После частоты 3500 об/мин показатель резко падает. Почему так происходит? Суть в наполнении цилиндров горючей смесью. Объем новой смеси не всегда равен объему камеры сгорания. Данная характеристика называется коэффициентом наполнения цилиндров. Величина может быть выше или ниже 1.

Изменение коэффициента происходит ввиду строения впускного коллектора и настройки фаз газораспределения. В нашем примере впускные клапаны ДВС открываются на 10° до верхней мертвой точки и закрываются на 60° после прохождения нижней мертвой точки. Это сделано, чтобы сбалансировать «полку» момента и получить оптимальные значения для средних оборотов (частота вращения 2500-3500 в минуту), которые нам и нужны для повседневной эксплуатации.

Что происходит с нашим мотором, когда он работает на малых оборотах? В теории при уменьшении скорости поршня должна улучшится наполняемость цилиндра. На практике при частоте вращения 1600 об/мин значение тягового усилия падает до 260 Ньютон-метров. Причина тому – слишком позднее закрытие клапана и малая степень сжатия (7.4/1 вместо 9/1). Как итог – меньшее давление газов в конце такта сгорания, и соответственно, малый крутящий момент двигателя.

Как зависит мощность от крутящего момента

Давайте взглянем на график работы ДВС Saab 9-3. Как видно, кривая мощности круто возрастает на пике момента и слабо поднимается, когда он падает.

График ВСХ автомобиля Saab

Таким образом, мощность определяет объем работы, который мотор может выполнить за единицу времени. Величина мощности на определенных оборотах зависит только от тягового усилия на этих же значениях. И чтобы увеличить максимальную мощность, нужно поднять момент на больших оборотах.

Особенность дизельных двигателей

В последнее время дизельные ДВС набирают большую популярность среди любителей авто. Поводом является не только малый расход топлива, но и технические характеристики. Такие машины обладают «паровозной» тягой и крайне надёжны. Причин этому несколько:

  • Большая степень сжатия мотора, во многом определяющая тяговое усилие. Бензиновые ДВС имеют степень сжатия от 8 до 12, тогда как у дизельных данное число составляет от 18 до 22.
  • Дизтопливо сгорает раньше, чем бензин. Таким образом, ДВС может поглотить больше топлива и произвести больше работы за единицу времени.
  • Длина хода поршня. Дизельные ДВС имеют больший ход поршней, что увеличивает тяговое усилие.
  • Наличие наддува и усиленная конструкция цилиндропоршневой группы. Такие моторы имеют больший запас прочности, а за счет турбины – большой КПД.
  • Дизтопливо более энергоемкое. Из одной порции дизтоплива можно извлечь больше энергии, чем из такого же количества бензина.

Теперь перейдем к цифрам. Примером послужит дизельный и бензиновый двигатель БМВ.

Как видно, дизельная «пятерка» слабее на 48 лошадиных сил, но выигрывает у бензиновой по крутящему усилию. Что это дает на практике? Имеем неплохие показатели динамики: дизельная БМВ разгоняется до сотни за 5,7 секунд, бензиновая – за 5,6.

Крутящий момент в легковом и коммерческом транспорте

Интересно знать, что «кривые» ВСХ дизельных двигателей легковых авто отличаются от грузовиков.

Разница дизельного ДВС легковушки и грузовика

Как можно увидеть, у грузового ДВС нет выраженной «полки» момента. Это сделано неспроста. Для таких авто важен пик тягового усилия, когда ему нужно тронуться с места и набрать скорость. Дальше этот показатель не так важен – в ход идут лошадиные силы. Разогнавшись, грузовик лишь поддерживает заданную скорость. «Размазав» полку тягового усилия как у легкового ДВС, не получится нормально тронуться с места груженым.

Как увеличить крутящий момент?

Автопроизводители применяли разные способы увеличения крутящего момента двигателя, но каждый из них имел свои недостатки:

  • Увеличение рабочего объема поршневой. Цель доработки – чем больший объем камеры, тем большее количество топлива в ней сгорит. Но стоит учитывать, что такая доработка влечет увеличение расхода топлива, что недопустимо в современных условиях.
  • Увеличение степени сжатия. Для этого производители уменьшают объем камеры сгорания, что позволяет получить избыток давления. Но чем большая степень сжатия, тем выше вероятность детонации. Сегодня наибольший параметр среди бензиновых ДВС – 14.
  • Турбирование. Позволяет увеличить мощность и тяговое усилие автомобиля на 30 %. Но установка турбины подразумевает большие нагрузки на цилиндропоршневую группу. Мотор нуждается в технической доработке, что отображается на конечной цене автомобиля. Это недопустимо для машин бюджетного и среднего класса.

Как же удалось производителям увеличить тяговое усилие двигателя, не прибегая к подобным доработкам?

Принцип работы системы состоит в повороте распредвала по ходу вращения, что обеспечивает раннее открытие клапана. Для этого задействуется гидромуфта с системой управления. Это системы VANOS, VVT и VVT-i. В системе VTEC применяются кулачки разной формы, что позволяет ступенчато изменить высоту и время открытия клапанов.

Как влияет система изменения фаз на характеристики ДВС? За счет лучшего наполнения цилиндров, крутящее усилие продолжает расти с увеличением частоты оборотов. Спад происходит только после 7 тысяч.

Что в приоритете – мощность или крутящий момент

При выборе автомобиля с примерно равной мощностью, в приоритете будет стоять более «моментный». Почему? Мощность авто – это косвенный показатель тяговых характеристик, и максимальные его значения проявляются только при пиковых оборотах. В повседневной эксплуатации мы не доводим стрелку тахометра до красной шкалы, поэтому нас интересует тяговое усилие двигателя на средних оборотах. Для этого достаточно взглянуть на «полку» крутящего момента.

Сравнение характеристик бензинового и дизельного двигателя

Важно знать, что пиковое значение у разных двигателей достигается при разных оборотах. Одни авто развивают весь потенциал уже при 1500-2500 об/мин, другие раскрываются только после 4500. Это зависит от устройства впускного коллектора и системы газораспределения.

Еще один параметр, который следует учитывать – эластичность двигателя внутреннего сгорания. Это способность автомобиля набирать обороты под нагрузкой.

Эта характеристика существенно зависит от полки крутящего усилия.

Таким образом, идеальным для нас является автомобиль, способный не только быстро набирать «сотню», но и уверенно разгоняться в движении. Необходимо учитывать и полку момента – чем меньше она падает после пика с ростом оборотов, тем лучше. Для повседневной эксплуатации не стоит выбирать двигатель, который раскрывается только на «верхах» (если, конечно, вы не заядлый гонщик). Тот самый «подрыв» должен наступать уже после 1200 для дизельных и 2500 об/мин для бензиновых ДВС. С таким автомобилем вы уверенно будете чувствовать себя в городе и на трассе.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector