Авто Энциклопедия

AutoXS.ru — Авто Энциклопедия

• Тюнинг и доработки
• Ремонт и обслуживание
• История
• Разное про автомобили
• Масштабные модели

Крутящий момент — что это такое?

Автолюбители постоянно спорят о том, чей двигатель мощнее, но не все знают, из чего складывается этот параметр. Всем знакомый термин «лошадиная сила» был предложен изобретателем Джеймсом Уаттом в восемнадцатом веке. Идея появилась у изобретателя, пока он наблюдал за лошадью, запряженной в машину, поднимавшую уголь из шахты.

Расчеты показали, что одна лошадь способна за минуту поднять 150 кг угля на высоту 30 метров.Н•м (Ньютон-метр) — единица измерения момента силы, входящая в международную систему единиц«СИ». Лошадиная сила стала «несистемной» величиной для измерения мощности. Одна лошадиная сила равна 735,5 Вт (Ватт — системная единица измерения, названная в честь того же английского ученого). Впоследствии лошадиные силы стали применять для обозначения мощности двигателя автомобиля.

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.

Что такое крутящий момент?

Крутящий момент двигателя – это тяговая характеристика двигателя, которая в отличие от мощности дает весьма отдаленное представление об истинных возможностях автомобиля. Для того чтобы наиболее полно ответить на вопрос: «Крутящий момент что это?», необходимо, прежде всего, уяснить, что момент двигателя и момент на колесах автомобиля – это две большие разницы. Крутящий момент двигателя, будучи величиной, равной силе на плечо (Н*м) – сила давления сгоревших в двигателе газов через поршень и шатун на плечо кривошипа коленвала, показывает лишь потенциал мотора, а сам автомобиль, в конечном итоге, движет крутящий момент на колесах.

Для оценки реальных тягово-динамических возможностей автомобиля на основе крутящего момента двигателя, необходимо провести довольно утомительный расчет крутящего момента на колесах автомобиля. Для данного расчета также понадобятся, указанные в технических характеристиках, величины оборотов двигателя, передаточных чисел КПП и главной передачи, диаметра колес и т.д. Тогда как указанная величина мощности двигателя, не требуя дополнительных данных и расчетов, наглядно демонстрирует тягово-динамические возможности автомобиля, то есть крутящий момент на колесах.

Пример №1. Суперкар мощностью 500 сил с крутящим моментом двигателя 500 Н*м и магистральная фура-тягач с отдачей 500 сил и 2500 Н*м, на колесах, тем не менее, имеют абсолютно равный крутящий момент при движении с одинаковой скоростью на оборотах максимальной мощности: М (момент на колесах, приводящий машины в движение) = N (мощность двигателя) / n (обороты колеса, при условии, что у суперкара и фуры они одинакового диаметра).

Вывод: цифра мощности отражает тягу и динамику автомобиля, а цифра крутящего момента двигателя, не учавствующая в вычислениях, может быть любой и не имеет значения.

Пример №2. Зайдем с другой стороны. Тот же суперкар и фура с вышеуказанными характеристиками (аналоги Porsche 911 GT3 RS 4.0, Scania R500 и многие другие суперкары и грузовики), как правило, имеют максимальные обороты двигателя около 9000 и 1800 соответственно. Для того чтобы компенсировать пятикратную разницу в оборотах (иметь ту же скорость движения), на фуре придется применять в пять раз более «длинную» трансмиссию, которая, соответственно, будет передавать в 5 раз меньше момента на колеса: 2500 Н*м делим на 5 и получаем те же 500 Н*м (приведенный момент), как в суперкаре.

Вывод: мы получили то же равенство тягово-динамического потенциала машин равной мощности, что и в примере №1.

Роль мощности в крутящем моменте

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

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

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

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

Что касается трактора, то у него может быть мотор с таким же объемом, который вырабатывает столько же л.с. Мощность здесь необходима для работы через редуктор. Как известно, трактор не развивает высоких скоростей, но он может легко буксировать и толкать немалые грузы. Крутящий момент и мощность двигателя тесно связаны, но они выполняют абсолютно разные функции в работе легкового и грузового транспорта.

Как повысить крутящий момент?

Дорогие и сложные способы увеличения мощности и крутящего момента

Дорогостоящие и сложные способы подразумевают внутреннее вмешательство в устройство двигателя автомобиля (технический тюнинг) и требуют значительных временных затрат на исполнение и большого опыта специалиста, осуществляющего тюнинг, а так же очень значительных финансовых вложений со стороны заказчика. При этом разница в работе двигателя автомобиля после осуществления дорогостоящего технического тюнинга будет очень ощутимой, но и заметно скажется на его моторесурсе. В дальнейшем ремонт форсированного двигателя будет сильно бить по карману, если Вам вообще удастся найти исполнителей. К дорогостоящим способам увеличения мощности и крутящего момента двигателя относятся:

Установка наддува на атмосферный двигатель

Это самый дорогостоящий и сложный способ технического тюнинга автомобиля, включающий в себя ряд сложных мероприятий (подбор нагнеталеля, форсирование двигателя, доработка коллекторов, тестирование и т.д. и т.п.). При этом установка наддува может в огромной степени увеличить как мощность, так и крутящий момент за счет значительного увеличения поступаемого в камеру сгорания воздуха. Наддув бывает двух типов: наиболее распространенный турбонаддув (анг. «turbocharger») и механический наддув (компрессор, анг. «supercharger»).

Замена двигателя

Определенно чтобы увеличить мощность и крутящий момент таким способом требуется большой опыт исполнителя и значительные финансовые затраты как на новый мотор, так и на его установку, которая подразумевает под собой ряд мероприятий: определение подходящего двигателя для замены, доработка подкапотного пространства, подключение электрики, замена ЭБУ и прочее.

Форсирование

Подразумевает механическое вмешательство в устройство двигателя: замена определенных его элементов (например, распредвала, дроссельной заслонки или турбины) на спортивные, а так же расточка блока цилиндров, что приведет к увеличению объема мотора и соответственно к увеличению мощности и крутящего момента. Кроме того, двигатель станет намного требовательнее к обслуживанию.

Бюджетные и доступные способы увеличения мощности и крутящего момента

Так же существуют менее затратные и доступные способы, не подразумевающие технического вмешательства в устройство двигателя. Основным принципом подобных методов является устранение ограничителей в работе двигателя, предусмотренных изготовителем в целях соответствия автомобиля экологическим стандартам, а так же в целях снижения числа гарантийных обращений в сервисные центры. К доступным способам увеличения мощности относятся:

Чип-тюнинг

Программная оптимизация работы двигателя, подразумевает собой изменение установленных заводом параметров работы ЭБУ различными методами: с помощью электронных модулей или при помощи ручной корректировки («прошивки») программы блока управления. Электронные модули имеют большой ряд преимуществ перед услугой «прошивки» ЭБУ, а негативные отзывы в их сторону, как правило, не подкреплены никакими фактами. При этом новейшие электронные модули ProRacing OBD способны автоматически, автономно и безопасно увеличивать скоростные характеристики автомобилей. Чип-тюнинг — самый действенный из бюджетных способов увеличения мощности и крутящего момента и не требующий никакого технического вмешательства. Кроме того, грамотный чип-тюнинг способствует снижению расхода топлива.

Доработка или замена системы впуска воздуха

Это достигается установкой фильтра нулевого сопротивления либо полной заменой штатной системы впуска. В первом случае прирост мощности будет в пределах 2-5% за счет снижения сопротивления фильтрующего элемента входящему потоку воздуха, во втором же случае увеличение может быть весьма значительным не только за счет снижения сопротивления фильтра, но и за счет увеличения поступления холодного воздуха. Данный способ заслуживает подробного изучения и требует правильного подхода к осуществлению, иначе можно серьезно навредить двигателю либо просто не ощутить результат.

Доработка или замена системы выпуска выхлопных газов

В угоду экологии, а так же для значительного снижения исходящего шума стандартная система выхлопа в определенной мере ограничивает возможности двигателя. Определенные меры, например, замена катализатора на пламегаситель и удаление антисажевого фильтра, облегчат «выдох» двигателя и обеспечат определенное количество дополнительных лошадиных сил и ньютон-метров. Более дорогим, но и более действенным способом является полная замена штатной выхлопной системы на спортивную. Это даст не только заметную прибавку мощности и крутящему моменту, но и уровняет срок жизни выхлопной системы со сроком жизни автомобиля в целом, т.к. спортивные системы выхлопа изготавливаются из качественной нержавеющей стали.

Использование качественных расходных материалов

Иридиевые свечи зажигания

Данный способ нельзя назвать тюнингом, но это не значит, что им нужно пренебрегать. Использование качественных и дорогих расходных материалов, таких как моторное масло, фильтры, свечи зажигания, а так же топливо, самым непосредственным образом влияют как на мощность, так и на крутящий момент. Отдельным пунктом можно выделить использование дорогих иридиевых или платиновых свечей зажигания, которые очень значительно влияют на работу бензиновых двигателей и способны не только увеличить мощность и крутящий момент, но и снизить расход топлива.

Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!

Крутящий момент, что это и зачем он нужен.

Каждый двигатель внутреннего сгорания рассчитан на определенную максимальную мощность, которую он может выдавать при наборе определенного количества оборотов коленчатого вала. Однако помимо максимальной мощности существует еще и такая величина в характеристике двигателя, как максимальный крутящий момент, достигаемый на оборотах отличных от оборотов максимальной мощности.

Что же означает понятие крутящий момент?

Говоря научным языком, крутящий момент равен произведению силы на плечо ее применения и измеряется в ньютон — метрах. Значит если к гаечному ключу длиной 1 метр (плечо), приложить силу в 1 Ньютон (перпендикулярно на конце ключа), то мы получим крутящий момент равный 1 Нм.

Для наглядности. Если гайка затянута с усилием 3 кгс, то для ее откручивания придется к ключу с длиной плеча в 1 метр приложить усилие 3 кг. Однако, если на ключ длиной 1 метр надеть дополнительно 2-х метровый отрезок трубы, увеличив тем самым рычаг до 3 метров, то тогда для отворачивания этой гайки потребуется лишь усилие в 1 кг. Так поступают многие автолюбители при откручивании колесных болтов: либо добавляют отрезок трубы, а за неимением такового просто надавливают на ключ ногой, увеличив тем самым силу приложения к баллонному ключу.

Так же если на рычаг метровой длины повесить груз равный 10 кг, то появится крутящий момент равный 10 кгм. В системе СИ это значение (перемножается на ускорение свободного падения — 9,81 м/см2) будет соответствовать 98,1 Нм.

Результат всегда един — крутящий момент, это произведение силы на длину рычага, стало быть, нужен либо длиннее рычаг, либо большее количество прикладываемой силы.

Все это хорошо, но для чего нужен крутящий момент в автомобиле и как его величина влияет на его поведение на дороге?

Мощность двигателя лишь косвенно отражает тяговые возможности мотора, и ее максимальное значение проявляется, как правило, на максимальных оборотах двигателя. В реальной жизни в таких режимах практически никто не ездит, а вот ускорение двигателю требуется всегда и желательно с момента нажатия на педаль газа. На практике одни автомобили уже с низких оборотов (с низов) ведут себя достаточно резво, другие напротив предпочитают лишь высокие обороты, а на низах показывают вялую динамику.

Так у многих возникает масса вопросов, когда они с авто с бензиновым мотором мощностью 105-120 л.с. пересаживаются на 70-80 – сильный дизель, то последний с легкостью обходит машину с бензиновым мотором. Как такое может быть?

Связано это с величиной тяги на ведущих колесах, которая различна для этих двух автомобилей. Величина тяги напрямую зависит от произведения таких показателей как, величины крутящего момента, передаточного числа трансмиссии, ее КПД и радиуса качения колеса.

Как создается крутящий момент в двигателе

В двигателе нет метровых рычагов и грузов, и их заменяет кривошипно-шатунный механизм с поршнями. Крутящий момент в двигателе образуется за счет сгорания топливо — воздушной смеси, которая расширяясь в объеме с усилием толкает поршень вниз. Поршень в свою очередь через шатун передает давление на шейку коленчатого вала. В характеристике двигателя нет значения плеча, но есть величина хода поршня (двойное значение радиуса кривошипа коленвала).

Для любого мотора крутящий момент рассчитывается следующим образом. Когда поршень с усилием 200 кг двигает шатун на плечо 5 см, появляется крутящий момент 10 кГс или 98,1Нм. В данном случает для увеличения крутящего момента нужно либо увеличить радиус кривошипа, или же увеличить давление расширяющихся газов на поршень.

До определенной величины можно увеличить радиус кривошипа, но будут расти и размеры блока цилиндров как в ширину, так и в высоту и увеличивать радиус до бесконечности невозможно. Данная статья опубликована в паблике Машины. Да и конструкцию двигателя придется значительно упрочнять, так как будут нарастать силы инерции и другие отрицательные факторы. Следовательно, у разработчиков моторов остался второй вариант – нарастить силу, с которой поршень передает усилие для прокручивания коленвала. Для этих целей в камере сгорания нужно сжечь больше горючей смеси и к тому же более качественно. Для этого меняют величину и конфигурацию камеры сгорания, делают «вытеснители» на головках поршней и повышают степень сжатия.

Однако максимальный крутящий момент доступен не на всех оборотах мотора и у различных двигателей пик момента достигается на различных режимах. Одни моторы выдают его в диапазоне 1800- 3000 об/мин, другие на 3000-4500 об/мин. Это зависит от конструкции впускного коллектора и фаз газораспределения, когда эффективное наполнение цилиндров рабочей смесью происходит при определенных оборотах.

Наиболее простое решение для увеличения крутящего момента, а следовательно и тяги, это применение турбо или механического наддува, либо применение их в комплексе. Тогда кртящий момент можно уже использовать с 800-1000 об/мин, т.е. практически сразу при нажатие на педаль акселератора. К тому же это закрывает такую проблему, как провалы при наборе скорости, так как величина крутящего момента становится практически одинакова во всем диапазоне оборотов двигателя. Достигается это различными путями:, увеличивают количество клапанов на цилиндр, делают управляемыми фазы газораспределения для оптимизации сгорания топлива, повышают степень сжатия, применяют выпускной коллектор по формуле 1-4 -2-3, в турбинах применяют крыльчатки с изменяемым и регулируемым углом атаки лопаток и т.д.

Что такое крутящий момент двигателя? Рассказываем, объясняем и показываем

Скачать PDF

Наверное, о том, что такое крутящий момент двигателя, многие водители, не так давно севшие за руль, знают довольно приблизительно. Хотя словосочетание, скорее всего, неоднократно приходилось слышать, объяснить, что оно означает трудновато.

В паспортах того или иного авто вписаны данные скоростей, которые может развить машина при помощи лошадок мотора. Но многие, наверное, замечали довольно странную вещь: когда скорость достигает определенного предела, все труднее и труднее становится ее наращивать.

Содержание

• Как работает
• Зависимость
• Пример на конкретных цифрах
• Итоги

Что такое крутящий момент двигателя? То, какой он у агрегата, в большинстве своем зависит и от самого мотора, да и от некоторых других вещей. В данном посте мы как раз и собираемся порассуждать о КМ (крутящем моменте) и его некоторых характеристиках.

Как работает

Чем большую скорость надо набрать, тем дольше мотор как бы собирается с силами, подключая всех своих лошадок. Здесь и начинает свою работу крутящий момент. Чем выше данные у мотора, тем быстрее накопит соответствующую силу для разгона. У всех многочисленных агрегатов имеется показатель, обозначающий крутящий момент, исходящий на максимуме.

Попросту говоря, вначале разгоняем движок до необходимой высоты оборотов. И уже после того происходит открытие как бы второго дыхания, подключается максимальный крутящий момент. А дальнейший разгон авто становится возможным при надавливании на газ. Чем наименьшим будет численность этих оборотов, тем живее произойдет набор скорости, и езда в целом станет быстрей.

Зависимость

КМ зависит от нескольких факторов. В первую очередь от объема или литража движка. Чем больший объем литров, тем быстрее можно разогнаться. К примеру, на малолитражках (1,3 и ниже) практически невозможно будет резко ускоряться или стартануть резво с места. Разве, что с применением некоторого насилия над мотором. Еще КМ зависит и от эластичности мотора. Что это за понятие? Грубо говоря, это отношение мощностей движка по максимуму, количества возможных оборотов и выдаваемых оборотов в максимальном КМ.

Чем будет ниже соответственно крайний показатель – лучше эластичность мотора. И управление возможно осуществлять не переключив передачу, одним лишь газом (точнее – педалью) при достаточно большом диапазоне скоростей. Такой мотор может передвигать авто на низких скоростях, но при высоких передачах. Поэтому, лучше всего в чисто практических целях выбрать машину (например для езды по городу), где стоит эластичный движок с высокими данными максимального КМ. Так вы сможете и экономить топливо, и реже дергать скорости в смешанном стиле езды городского типа.

Пример на конкретных цифрах

Все понимают, что такое мощность. Она может быть измерена в лошадиных силах (лошадях). Она также влияет на то, с какой быстротой автомобиль способен ускориться. Но мощность – штука непостоянная. И если указаны в паспорте, к примеру, 200 лошадок, то это вовсе не значит, что она проявляется сразу же после запуска двигателя. Эти данные – максимально возможные. Они могут быть достигнуты при максимуме оборотов (к примеру, 5-6 тысяч по тахометру). А пока обороты более низкие, и мощность не достигает заявленных в документации значений.

Но при чем же здесь КМ? Он как раз и показывает, насколько скоро мотор может набрать обороты и, как следствие, максимальную мощность. А максимальный КМ движок дает при определенном их количестве.

Возьмем автомобиль с характеристиками: 150 лошадей при 6000 оборотах и КМ 250 Н/м при 1500-3500 оборотах в минуту. После переключения передачи на более высокую и при попытке набрать скорость мы обычно надавливаем на педаль газа. Мощность движка при этом растет (он увеличивает обороты), но скорость пока что некоторое еще время не увеличивается достаточно быстро. А КМ составляет, допустим, 100 Н/м и продолжает увеличиваться.

Когда обороты движка достигают значения 1500 по тахометру и выше (до 3500), КМ увеличивается до 250 Н/м, и мощность, соответственно, также быстро растет.

В этот период (с 1500 до 3500 оборотов) и происходит максимальный набор скорости автомобилем. Но что происходит после достижения показателей свыше 3500? Мощность (и скорость) растет уже медленнее, так как крутящий момент уже пошел на спад. При наборе до 6000 оборотов имеем уже максимально развитую мощность, но угасающий, низкий КМ (пора переключатся на следующую передачу).

Итоги

А теперь поговорим о том, какие показатели КМ считаются наиболее хорошими, а какие – не очень. Это, возможно, может пригодиться при выборе новой машины по ее техническим характеристикам. Первое правило: чем больше максимальный КМ, тем лучше. А второе: чем меньше количество оборотов, при котором достигается это значение, тем движок будет быстрее набирать скорость. Например, значение 250 Н/м при 1000 об/мин лучше, чем те же 250 при 1500-3500 об/мин.

Однако, конечно же, большинство потенциальных покупателей не особо обращают внимание на подобные показатели, да и это не суть важно. Скорее, информация, что такое крутящий момент двигателя, может быть полезна для любителей быстрых стартов с места и ускорений при езде наперегонки. Однако, и при обгонах на трассе может также весьма пригодиться.

Что важнее — мощность или крутящий момент

Как известно, под мощностью подразумевается энергия, вырабатываемая мотором. Чтобы понять разницу между крутящим моментом и мощностью, можно привести такой пример: если автомобиль уперся передними колесами в препятствие и не в состоянии тронуться с места, фактическая мощность без движения сведется к нулю. При этом крутящий момент продолжает развиваться, пытаясь толкнуть авто вперед, пока мотор окончательно не выдохнется и не заглохнет.

Когда мы, закручивая гайку, давим на гаечный ключ, усилие, которое на него воздействует, является крутящим моментом. В данном случае эта величина равна силе воздействия на рычаг, умноженной на длину ключа (по-научному — длину плеча силы). Первое измеряется в ньютонах, а второе — в метрах.

Например, крутящий момент в 1 Ньютон-метр (Н. м) — это сила, с которой 0,1 кг давят на конец рычага длиной 1 м. В двигателе внутреннего сгорания роль рычага исполняет кривошип коленчатого вала. Через него и создается крутящий момент, который, образно выражаясь, толкает машину вперед. Именно эта сила превращает тепловую энергию в механическую.

Как известно, мощность измеряется ваттах или в лошадиных силах, а в технических характеристиках рядом с ее максимальным значением всегда указываются обороты, при которых она достигается.

Время, пока двигатель набирает максимальную мощность, напрямую зависит от величины крутящего момента. Можно сказать, что за эти мгновения все имеющиеся лошадки собираются в один организованный и управляемый табун. Чем выше крутящий момент, тем быстрее ускоряется автомобиль и тем больше у него тяга.

Крутящий момент также зависит от количества оборотов коленчатого вала двигателя в минуту. У различных силовых агрегатов пик максимального крутящего момента достигается при разных оборотах. У одних это происходит в диапазоне 1800—3000 об/мин, в других — при 3000—4500 об/мин. Чем ниже эти числа, тем раньше достигается пик крутящего момента, что также влияет на разгон.

Самые мощные седаны в России до 1 000 000 рублей

Стоит ли тратить деньги на металлическую защиту картера мотора

Как правило, мотор выдает пик тяги не в одной точке, а в определенном диапазоне, который называется «полкой куртящего момента». Это можно оценить при движение в гору на автомобиле с механической коробкой — при широком диапазоне нет нужды переходить на пониженную передачу, так как крутящего момента хватает, чтобы «толкать» машину в пределах одной ступени. Также и при скоростных маневрах мотор сохраняет динамаику в широком диапазоне оборотов.

Тракторы, тягачи и большегрузы по определению должны быть тяговитыми, поэтому, как правило, все они выпускаются с дизельными моторами, которые считаются лидерами по величине крутящего момента. Его пик в таких агрегатах приходится уже на 1500–2000 об/мин.

Как правило, в бензиновых двигателях максимальное значение крутящего момента достигается позже, чем у его дизельных собратьев — в районе 4000–4500. Зато бензиновые моторы можно раскручивать до 7000–8000 об/мин, что позволяет им развивать довольно большую мощность, в то время как у дизельных рабочий диапазон ограничен. По этой причине любители спортивной езды предпочитают выбирать автомобили с высокооборотными бензиновыми движками.

В любом случае, при выборе подходящего мотора все его характеристики нужно учитывать и оценивать в комплексе.