Что такое крутящий момент двигателя?

Когда автолюбители выбирают себе автомобиль, читают характеристики новинок в различных изданиях, то в первую очередь им интересно, сколько же «лошадей» уместилось под капотом новинки, какие у двигателя аппетиты, какова его максимальная скорость. А вот об одном важном параметре забывают чуть ли не все, даже опытные автолюбители. Это крутящий момент двигателя. Данный параметр может рассказать о характеристиках моторов значительно больше. Почему? Давайте узнаем.

Момент – не мощность

Возможности силовых агрегатов по мощности оценивали еще с того самого момента, когда появились первые самоходные механизмы. Но мощность позволяет лишь частично охарактеризовать силу тяги того или иного мотора.

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля?

Если говорить по науке, то это физическая величина. Это произведение силы, которая прилагается к рычагу длиной в 1 м, и расстояния от оси, в которой вращается этот рычаг до точки, куда прилагается сила.

В школьном курсе физики эту величину называли «момент силы», а в курсах механики – «крутящий момент». Измеряется данная сила количеством Ньютонов на метр.

Крутящий момент двигателя – это такая величина, которая показывает силу тяги агрегата. Чем больше значение крутящего момента пройдет от двигателя на колеса, тем лучше и тем больший вес этот мотор может сдвинуть, и тем большее ускорение сможет развить этот автомобиль. Так, грузовые авто, тракторы, различные бульдозеры, спортивные машины очень нуждаются в моторах с высоким крутящим моментом.

Но эта сила, которая приходит с мотора к колесам, больше зависит даже не от характеристик двигателя. В большей степени зависимость здесь наблюдается от передаточных чисел трансмиссии. Так, чем выше передаточные числа, тем больший момент будет отдаваться на колеса при оборотах двигателя. Такая машина станет обладать более высокими динамическими характеристиками.

Где и как рождается момент?

Для того чтобы выяснить, откуда формируется такое явление, нужно вспомнить принцип работы ДВС. Не требуется рассматривать весь процесс, рассмотрим цилиндры.

Вначале цикла в полость цилиндра впрыскивается топливо. Затем поршень поднимается вверх, а смесь воздуха и топлива сжимается. После этого в дело вступает свеча зажигания. При помощи искры смесь воспламеняется, а затем расширяется. Поршень при этом опускается вниз и заставляет вращаться коленчатый вал.

Когда водитель жмет на педаль акселератора, то объем впрыскиваемой смеси увеличивается, поршень будет двигаться быстрее. Естественно, что и коленвал станет тоже вращаться на более высоких оборотах. Так появляется крутящий момент двигателя.

Что зависит от величины крутящего момента?

Максимальная скорость зависит от динамических характеристик. Если двигатель выдает лучшую динамику, то максимальной скорости он сможет достигнуть быстрее. На процесс ускорения влияет в большинстве лишь мощность. Это постоянная сила, она может регулироваться оборотами. Больше обороты – больше мощность. С какой скоростью машина будет набирать обороты, зависит от количества этих самых оборотов.

А вот та скорость, с которой агрегат наберет обороты, уже полностью зависит от крутящего момента. А сам крутящий момент двигателя зависит от количества оборотов.

Как считать эту величину?

В этих целях существует формула из курса физики. Это Мкр= F * L, где F – сила, с которой вращается коленчатый вал, а L – длина плеча.

Но выполнить точные расчеты по этой формуле довольно трудно. Сила вращения коленвала – штука непостоянная. Когда поршень направляется вниз, в цилиндре появляется свободное место, и сила, которая действует на поршень, теряет мощность.

Поэтому для того, чтобы рассчитать крутящий момент двигателя, формула дает лишь приблизительные значения. Момент проще определить по количеству оборотов двигателя. Но не думайте, что он будет постоянным вместе с оборотами. Эта сила склонна расти с ростом оборотов, а когда обороты достигнут пикового порога, крутящий момент спадает. Это можно легко заметить, если разогнать автомобиль.

Каждый водитель замечал, что на старте авто идет на разгон медленнее, однако через некоторое время скорость, с которой машина ускоряется, вырастает. Затем через время она снова снижается.

Мощность и момент

Мощность измеряют в лошадиных силах. Однако в большинстве среднестатистических авто вся мощность будет использована лишь на максимуме оборотов. В городе при 2000 об. двигатель сможет задействовать лишь половину «стада». В полную силу агрегат себя покажет лишь при обгоне на высоких оборотах. При этом чем больше растет момент, тем быстрее повышаются обороты. Здесь есть зависимость между моментом и длиной шатуна. Длиннее шатун – сильнее момент.

Когда двигатель отдает максимум мощности на 6000 об., для ускорения требуется поднять обороты с 2000 об. На это требуется определенное время, которые очень важны при выполнении обгона. В случае мотора с высоким крутящим моментом максимум мощности может появиться уже на 2000 об.

К таким моторам можно причислить большинство с невысокими объемами. Также выше, чем у бензинового, крутящий момент дизельного двигателя, причем даже при меньшей мощности и низких оборотах.

Именно те, кто владеет подобными авто, пишут на форумах, что сила – далеко не в мощности, а в моменте.

Момент в 200 Нм при низких оборотах будет значительно лучше, чем тот же момент при 4000 об. Лучший вариант – это мотор, в котором на всем диапазоне оборотов значения момента будут практическими пиковыми. Но это стоит очень дорого.

Дизель или бензин?

Зная, что такое крутящий момент двигателя, можно сравнить бензиновые ДВС и дизельные. Так, момент в ДВС на бензине невелик, а достигнуть его можно на 3000 об. Однако такие моторы легко набирают максимальные обороты.

Дизельные моторы не любят высокие обороты, зачастую там максимум – 5000 об. Но момент дизелей значительно выше, и использовать его можно даже на холостом ходу.

Например, можно взять два 2-литровых агрегата. Первый – дизель в 140 лс. и 320 Нм момента и инжекторный мотор в 150 л.с. Номинальный крутящий момент двигателя составит 200 Нм. Даже без проведения испытаний видна разница в моменте при минимальном количестве оборотов.

Если испытать оба агрегата, то дизель уже на 1-4 тыс. об. покажет мощность выше на 40 л.с. Это серьезная разница.

Не нужно доверять высокой мощности. Момент также важен при выборе автомобиля. Высокий крутящий момент – это высокие динамические характеристики. Также высокий момент на низких оборотах экономит топливо.

К примеру, крутящий момент двигателей ВАЗа достигается уже на средних оборотах, и позволяет этим автомобилям уверенно чувствовать себя в условиях города.

Эластичность двигателей

Раз уж затронули тему крутящего момента, то нужно поговорить и об этой характеристике. Эластичность – возможность набора оборотов в нагруженном состоянии.

Это выражается, к примеру, в разгоне с 60 до 100 км на четвертой передаче. Иногда так случается, что современные технологичные двигатели с высоким моментом на небольших оборотах позволяет ощущать хорошую динамику в городе, а вот на трассе окажется хуже любого среднестатистического агрегата.

Как увеличить момент?

Если нужно улучшить динамику автомобиля, можно применить несколько способов. Это увеличение объема, установка наддува, а также изменения газодинамики.

Рабочий объем мотора можно увеличить заменой коленчатого вала с большим эксцентриком либо при помощи расточки цилиндров. Замена коленвала зачастую требует определенных затрат, и нужную модель очень трудно подобрать.

Гораздо выгоднее расточить цилиндры. Стенки вполне допускают такое мероприятие. При этом можно даже обойтись серийными поршнями. Однако не факт, что такая замена обойдется дешевле, нежели замена коленчатого вала.

Дополнительный наддув можно применить лишь там, где уже стоит турбина. Этот способ требует дополнительных изменений. Изменить наддув можно поднятием планки для стравливания давления. Также вместе с этим придется дополнительно усовершенствовать камеры сгорания, менять систему охлаждения, радиаторы, воздухозаборники.

Можно обойтись и менее радикальным чип-тюнингом. Так, при помощи перепрошивки электронного блока вполне реально легко и просто изменить множество важных параметров и характеристик автомобиля.

Электродвигатели

Мы живем в современном мире и все чаще наблюдаем рождение новых технологий. Так, все, кто интересуется автомобилями, знают компанию Tesla, которая выпускает электрокары. Фото их последней модели представлено ниже.

Подводя итог

Итак, мы знаем, что такое крутящий момент двигателя внутреннего сгорания. Если мощность агрегатов помогает увеличить продажи автомобилей, то момент помогает машине двигаться вперед.

Но мощность и сила момента связаны. Мощность – это объем работы, а момент – это возможность двигателя такую работу выполнить. Это сопротивление, которое нужно преодолеть агрегату.

Вот что такое крутящий момент на самом деле. Это важная характеристика в паре с мощностью.

Что надо знать про мощность и крутящий момент в автомобиле

Мощность двигателя – это величина, показывающая, какую работу способен совершить мотор в единицу времени. То есть то количество энергии, которую двигатель передает на трансмиссию за определенный временной промежуток. Измеряется в киловаттах (кВт) или лошадиных силах (л. с.).

Как рассчитывается мощность двигателя?

Расчет мощности мотора проводится несколькими способами. Самый доступный способ – через крутящий момент. Умножаем крутящий момент на угловую скорость – получаем мощность двигателя.

N_дв=M∙ω=2∙π∙M∙n_дв

N_дв – мощность двигателя, кВт;

M – крутящий момент, Нм;

ω – угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/сек;

π – математическая постоянная, равная 3,14;

n_дв – частота вращения двигателя, мин-1.

Мощность рассчитывается и через среднее эффективное давление. Камера сгорания имеет определенный объем. Разогретые газы воздействуют на поршень в цилиндре с определенным давлением. Двигатель вращается с некоторой частотой. Произведение объема двигателя, среднего эффективного давления и частоты вращения, поделенное на 120, и даст теоретическую мощность двигателя в кВт.

N_дв=(V_дв∙P_эфф∙n_дв)/120

V_дв – объем двигателя, см3;

P_эфф – эффективное давление в цилиндрах, МПа;

120 – коэффициент, применяемый для расчета мощности четырехтактного двигателя (у двухтактных ДВС этот коэффициент равен 60).

Для расчета лошадиных сил киловатты умножаем на 0,74.

N_(дв л.с.)=N_дв∙0,74

N_дв л.с. – мощность двигателя в лошадиных силах, л. с.

Другие формулы мощности двигателя используются в реальных расчетах реже. Эти формулы включают в себя специфичные переменные. И чтобы измерить мощность двигателя по другим методикам, нужно знать производительность форсунок или массу потребленного двигателем воздуха.

На практике расчет мощности автопроизводители выполняют эмпирическим способом, то есть замеряют на стенде и строят график зависимости по факту, на основании полученных во время испытаний показателей.

Мощность двигателя – величина непостоянная. Для каждого мотора есть кривая, которая отображает на графике зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала. До определенного пика, примерно до 4-5 тысяч оборотов, мощность растет пропорционально оборотам. Далее идет плавное отставание роста мощности, кривая наклоняется. Примерно к 7-8 тысячам оборотов мощность идет на спад. Сказывается перекрытие клапанов на большой частоте вращения коленвала и падение КПД мотора из-за недостаточно интенсивного газообмена.

Чтобы узнать мощность двигателя, обратитесь к инструкции по эксплуатации авто. В разделе с техническими характеристиками мотора будет указана мощность и обороты, при которых она достигает пикового значения. Если мощность указана киловаттах, чтобы рассчитать лошадиные силы двигателя, воспользуйтесь приведенной выше формулой. В некоторых случаях автопроизводитель предоставляет график, на котором есть зависимость мощности двигателя и крутящего момента от частоты оборотов.

Видео: Простыми словами без сложных формул и расчетов, что такое мощность, крутящий момент и обороты двигателя.

Мощность ДВС определяет, насколько быстро автомобиль способен передвигаться или ускоряться (совершать работу). Полезная мощность двигателя рассчитывается с учетом потерь в трансмиссии, то есть указывает, сколько от изначальной мощности мотора по факту доходит до колес авто.

Что такое крутящий момент

Крутящий момент в двигателе автомобиля – это вращающая сила, которая численно равна произведению приложенной силы (давление раскаленных газов на поршень) на плечо (расстояние между осями коренных и шатунных шеек коленчатого вала в проекции, перпендикулярной оси вращения коленвала). Измеряется крутящий момент в ньютонах на метр (Нм).

Крутящий момент ДВС зависит от силы давления на поршень и расстояния между коренными и шатунными шейками. Зависимость здесь прямая. Чем больше плечо и чем больше давление на поршень – тем больше крутящий момент двигателя.

У дизельных двигателей степень сжатия больше. Больше и ход поршня в цилиндре (при равном с бензиновым мотором диаметре цилиндров). А это значит, что и расстояние между коренными и шатунными шейками будет больше. То есть длиннее плечо. За счет большей степени сжатия при рабочем такте у дизелей выше сила, давящая на поршень. Крутящий момент в дизельных моторах при прочих равных больше, чем в бензиновых.

Крутящий момент влияет на то, сколько энергии отдает мотор в текущий момент времени. Крутящий момент есть та величина, которая определяет фактически передаваемую в данный момент времени энергию на трансмиссию. Чем больше момент, тем сильнее тяга двигателя при текущих оборотах.

Что лучше: мощность или крутящий момент

Мощность и крутящий момент двигателя – величины взаимосвязанные. Это хорошо видно в формуле из первого пункта.

Пик крутящего момента на графике зависимости от частоты вращения мотора появляется раньше, чем пик мощности. Это справедливо как для дизельных, так и для бензиновых моторов. Однако у дизелей крутящий момент достигается раньше, и плато (интервал частоты вращения при пиковом значении) длиннее. У бензиновых ДВС мощность выше, хотя для ее достижения нужно раскрутить мотор почти до максимальных оборотов.

Сказать определенно, что лучше: мощность или крутящий момент, нельзя. Все зависит от случая. Трансмиссия современного авто способна трансформировать эти величины под требуемые условия. Поясним на примерах.

Для тяжелой техники, которой важна тяга в широком диапазоне оборотов, важнее крутящий момент. Мотор должен хорошо тянуть. Раскручивать его до предельных оборотов не нужно. Отчасти поэтому почти вся коммерческая техника оснащается дизельными моторами.

В гоночных автомобилях важнее мощность. Моторы этих авто по оборотам пилоты во время заездов держат в красной зоне. Двигатель отдает максимальную мощность. А трансмиссия преобразовывает мощность в тягу.

Для гражданских авто важен стиль вождения. Для езды на автомате подойдут оба мотора. Автоматическая трансмиссия будет держать мотор в диапазоне оборотов, при которых двигатель отдает максимум своего потенциала.

Для агрессивной езды на механике с раскручиванием двигателя в красную зону тахометра лучше подойдет бензиновый мотор. Но в этом случае нужно понимать, что для получения максимальной производительности от мотора потребуется держать его на пике оборотов и часто переключать передачи. Пик мощности у бензинового ДВС имеет малый диапазон и находится около максимальных оборотов. Для уверенных обгонов и ускорений нужно будет понижать передачу и раскручивать двигатель.

Для размеренной езды, особенно в городе, больше подходит дизель. Для обгона на дизельном авто зачастую не потребуется переходить на пониженную передачу, а высокий крутящий момент в широком диапазоне оборотов позволит реже переключаться.

Источник https://www.syl.ru/article/202002/new_chto-takoe-krutyaschiy-moment-dvigatelya

Источник https://topmekhanik.ru/moshhnost-dvigatelya/

Источник

Источник