Крутящий момент двигателя- Что это и от чего зависит

Паспорт транспортного средства содержит данные о максимальной мощности силового агрегата. Но там не всегда можно увидеть значение крутящего момента двигателя. Не все водители могут точно ответить, что значит крутящий момент двигателя. Для объяснения физического смысла нужно обратиться к учебникам школьной программы и вспомнить основное определение данного понятия. Крутящий момент двигателя – это расчетная величина, отображающая максимальное значение силы, передаваемой на коленвал. Единица измерения – Н.м (ньютон метр).

Что означает крутящий момент двигателя

Узлы, системы, сложные механизмы, входящие в состав транспортного средства, играют важную роль в слаженной работе авто. Двигатель внутреннего сгорания несет основную функцию – обеспечение энергией движения каждого элемента.

При его работе, в результате сгорания топлива усилие воздействует на поршень, далее – на кривошипно-шатунный механизм – коленчатый вал. Затем, с выходного вала силового агрегата мощность передается при помощи элементов трансмиссии на ходовую часть. Благодаря передаваемому крутящему моменту, колеса транспортного средства приходят в движение. При давлении на педаль газа увеличивается воздействие на плечо, что приводит к возрастанию этого параметра.

Благодаря стабильной работе ДВС, автомобиль может:

1. Быстро набирать заданную скорость.
2. Изменять тяговые усилия.
3. Осуществлять движение при различных дорожных условиях.

Крутящий момент является определяющим параметром для оценки работы двигателя. С помощью данного показателя можно узнать, с какой силой раскручивается коленчатый вал. Крутящий момент двигателя измеряется в единицах ньютоно метрах, вычисляется методом умножения: сила умножается на расстояние от коленвала до точки крепления поршня.

Мощность двигателя зависит от Мкр. Расчет мощности осуществляется по формуле: Р = Мкр х n.

• P – мощность двигателя.
• Мкр – крутящий момент.
• n – число об/мин коленвала.

От чего зависит крутящий момент двигателя

Для определения параметров двигателя задаются характеристики, требуемые на этапах проектирования, изготовления и эксплуатации.

Крутящий момент двигателя, формула расчета: Мкр = F х L (F – усилие, L – длина плеча).

Чем качественнее и полноценнее сгорают топливные смеси в цилиндрах, тем большее значение имеет сила F, в качестве длины плеча L здесь выступает ход поршня.

От правильности расчета Мкр зависят характеристики двигателя:

1. Динамика разгона.
2. Изменение тяги.
3. Возможность эксплуатации авто в напряженных режимах.

Мкр двигателя зависит от:

типа мотора (дизельный либо бензиновый):

• объема цилиндров;
• степени сжатия;
• количества оборотов.

Максимальный крутящий момент двигателя отмечается на представленном графике до начала его снижения на соответствующих оборотах коленвала. Замечено, что при достижении максимального значения Мкр, последующее увеличение оборотов не приводит к росту момента вращения силового агрегата. На графике это выглядит в виде параболы перевернутого типа.

На что влияет крутящий момент двигателя

Известно, что величина мощности мотора рассчитывается по математическим формулам с участием Мкр. Крутящий момент и мощность двигателя находятся в прямой зависимости друг от друга. Эти два понятия взаимосвязаны и не существуют отдельно.

На практике, во время совершения обгона, на дороге водитель нажимает на педаль газа. Чем выше развивается момент вращения, тем больше возрастает мощность. С ростом мощности машина получает достаточное количество энергии для улучшения показателя динамики при разгоне.

Вывод: Величина Мкр влияет на мощность силового агрегата и скорость разгона транспортного средства.

При правильных расчетах передаточных чисел коробки передач, скорость автомобиля достигает максимальных значений, когда мощность, затрачиваемая на работу ходовой части и мощность, вырабатываемая двигателем, выравниваются между собой.

Факторы, приводящие к потерям мощности, получаемой на колесах:

1. Напор встречных воздушных потоков при больших скоростях.
2. Сопротивление качения.
3. Преодоление сил трения элементов трансмиссии.

Мощность суммарных потерь увеличивается при возрастании скорости движения автомобиля.

Важно: Чтобы правильно оценить рабочие параметры автомобильного двигателя, необходимо узнать величину Мкр. При схожих конструкциях и эксплуатационных характеристиках, лучше отдать предпочтение агрегатам, обладающим наибольшим крутящим моментом. С целью улучшить качество и динамичность разгона, а также повысить тягу авто, рекомендуется поддерживать частоту оборотов в минуту выходного вала в пределах, где Мкр имеет пиковые значения.

При достаточном диапазоне оборотов, чем выше данный параметр, передаваемый на колеса автомобиля, тем легче происходит ускорение и преодолеваются самые трудные отрезки пути.

Какому двигателю отдать предпочтение

Опытные автомобилисты считают, что при выборе между двух двигателей, обладающих схожими мощностными характеристиками, лучше приобрести авто с мотором, имеющим более высокий крутящий момент. В большей степени это касается транспортных средств, оснащенных механической коробкой передач.

Машина нуждается в достаточной мощности не только при максимальных оборотах двигателя, но и при равномерном движении. Данный показатель определяется величиной Мкр.

Сравнении основных показателей по мощности и моменту вращения:

• момент– это базовый параметр, по которому оценивается работа;
• мощность зависит как от Мкр, так и от числа оборотов коленчатого вала (до определенных пределов);
• Мкр тоже возрастает при увеличении оборотов, однако, при достижении пиковых значений, он начинает снижаться, даже при усилении оборотов.

Улучшение разгона авто за счет изменения момента вращения

Автопроизводители, с целью улучшения динамических показателей, устанавливают на авто моторы, имеющие максимальный Мкр. Дизельные, а также турбированные и много цилиндровые моторы характеризуются повышенным моментом вращения.

Степень влияния мощности и момента на динамику автомобиля:

1. Машины, имеющие более мощный мотор, но с недостаточным Мкр, уступают аналогам, с лучшим разгоном.
2. При наличии высокого Мкр, автомобиль ускоряется намного уверенней на пониженных оборотах.
3. Максимальная скорость автомобиля всецело диктуется мощностью движка и не зависит от величины Мкр.

Важно: Чтобы сравнивать разгонные характеристики двигателей, при схожих трансмиссиях, необходимо удостовериться в идентичности конструкций силовых агрегатов, типа коробок передач, передаточных чисел. Иначе сравнение не будет считаться корректным.

Отличия бензиновых моторов от дизелей по моменту

Бензиновые двигатели не отличаются высоким Мкр. Максимальный Мкр достигается в узких границах при 3 – 4 тыс. оборотах. Резкое увеличение мощности происходит при 7 – 8 тысячах об/мин.

Дизели не развивают высоких оборотов. Их максимальное значение не превышает 3 – 5 000 об/мин. Однако, дизельные двигатели развивают высокий Мкр, превышающий по значению бензиновые в несколько раз, даже на холостом ходу.

Крутящий момент двигателя: что это такое простыми словами, в чем измеряется, на что влияет, чем он важнее лошадиных сил

Крутящий момент двигателя автомобиля (момент силы) — это векторная физическая величина, равная произведению силы на плечо рычага, к которому она приложена.

В чём измеряется крутящий момент? В общепринятой системе единиц величина обозначается в ньютон-метрах (Н·м). Следовательно, 1 Н·м это 1H (Ньютон), приложенному к рычагу, равному 1 м. Эти понятия имеют тесную связь с мощностью и оборотами, которые совершают коленчатый вал и мотор. Чем длиннее рычаг, тем больше тяга у двигателя.

Крутящий момент имеет разную величину, он увеличивается, когда к плечу приложена большая сила, и слабеет, когда эта сила не действует. Приведу пример. Когда нога водителя давит на педаль акселератора, то сила, приложенная к плечу, возрастает, что ведёт к повышению крутящего момента мотора.

Зачем нужен момент в автомобиле? Физический смысл крутящего момента на примере: если крутящий момент прикладывается к колесу радиусом 0,7 м, то крутящий момент составит 2300 Н·м, то есть сила двигателя автомобиля будет составлять 6440 H. Чем больше значение крутящего момента, тем сильнее двигатель будет тянуть автомобиль.

Мощность – это количество работы, совершаемой за определённое время, то есть это скорость выполнения. На примере: трактор сможет за минуту накосить больше травы, чем газонокосилка. Измеряется мощность в ваттах (Вт), что означает работу в 1 джоуль (Дж), совершённую за 1 секунду. А самая известная внесистемная единица – это лошадиная сила (л.с.), которая равна 0,736 кВт. Например, мощность мотора 200 кВт равна 272 л.с. Оба показателя тесно связаны: мощность равна произведению крутящего момента на угловую скорость.

Как ни странно, но, несмотря на то, что гужевые средства передвижения остались в истории, показатель «л.с.» до сих пор является неофициальной важной единицей измерения. Причём это касается не только производителей авто, но и государственных законов (помните про квитанцию об уплате транспортного налога?).

«Лошадиная сила» — это не совсем точный показатель производительности, который равен количеству усилий стандартной лошади для подъёма груза в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. Этот показатель придумали в период промышленной революции для сравнения превосходства механизмов над лошадьми. Джеймс Уатт, инженер из Шотландии, ввёл официальную единицу измерения мощности, которая была названа в честь его имени – «Вт» — ватты. 1 кВт равняется 1,36 л.с., но этот показатель измерения мощности не прижился, в обиходе остался привычная всем лошадиная сила. Тем не менее, автомобиль толкает впёрёд не мощность, а крутящий момент.

В современном мире лошадиные силы не совсем точно определяют параметры автомобиля. Транспорт с малой мощностью может быть резвее, чем другая более мощная машина. А вот автомобили на дизельном моторе показывают лучше тягу и динамику, чем на бензиновом. В результате производители придумали более интересную характеристику, которая бы лучше описывала современный двигатель. Этот параметр называется крутящий момент.

В статье – что такое крутящий момент, в чём измеряется, от чего зависит, на что влияет, в чём разница между мощностью, лошадиными силами и крутящим моментом.

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля простыми словами

Для понимания термина «крутящий момент» стоит рассмотреть основную информацию:

1. Номинальная мощность. Механический показатель, измеряемый на валу в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт). В отдельных случаях эту величину измеряют лошадиными силами, но это не совсем правильно.
2. Номинальное напряжение. Передаётся на клеммы двигателя соответственно со спецификацией.
3. Пусковой или статический крутящий момент. Минимальный показатель, обеспечиваемый двигателем на холостом ходу при номинальной подаче напряжения определённой частоты.
4. Промежуточный крутящий момент ДВС. Минимальное значение, развивающееся от питания двигателя с номинальным напряжением и частотой. Величина показателя колеблется от 0 оборотов в минуту и может достигать определённого пика.
5. Максимальный крутящий момент. Величина, достигаемая ДВС при эксплуатации с обозначенной подачей напряжения.
6. Номинальный крутящий момент. Всегда соответствует мощности и числу оборотов ДВС в минуту.

Приведённые термины – это простая физика, и в них стоит разобраться, чтобы понять, как работает ДВС, что достигается за счёт мощности и какой показатель является основным для динамики автомобиля.

В каких единицах измеряется крутящий момент – ньютон-метр.

Часто крутящий момент (КМ) двигателя внутреннего сгорания соизмеряют с силой или скоростью вращения. Чтобы разобраться с этим понятием, следует понять, какую работу выполняет мотор за один оборот. Именно величина этой силы измеряется в ньютон-метрах (Н·м). Сам крутящий момент любого двигателя можно представить в виде простой формулы с множителем, где сила умножается на движение и на выходе получается работа.

Крутящий момент на холостом ходу и при переходе на нейтральную передачу будет разным. Его величина не является постоянной и сильно зависит от интенсивности работы ДВС. Именно поэтому технические характеристики транспорта определяют максимальный крутящий момент коленчатого вала, при которых показатель достигает, например, 200 Н·м при 3000 об/мин. — вот что значит ньютон на метр крутящего момента.

При рассмотрении возможностей ДВС, этот показатель является бессмысленным, поскольку итоговое число может быть умножено на конкретную передачу. Следовательно, даже при минимальных оборотах мотор будет производить больше энергии.

Примеры

Если автомобиль увяз в песке и не может из него выехать, то мощность мотора в этом случае будет нулевая, поскольку никакой работы не происходит. А крутящий момент в этом случае будет присутствовать. Поэтому вывод: крутящий момент без мощности существует, а мощности без крутящего момента не бывает.

Без высокого крутящего момента автомобиль не сможет выбраться из песка

Представим, что автомобиль упёрся колёсами в стену и не может тронуться с места. Мощность здесь будет нулевая, при этом крутящий момент увеличивается. То есть крутящий момент – это та сила, которую производит мотор, преобразуя тепловую энергию в механическую.

Когда авто едет по прямой дороге и резко начинается подъём, то сопротивление на колёсах станет больше, обороты мотора снизятся, причём топливо будет подаваться в прежнем количестве. Если мотор работает исправно, то крутящий момент в этом случае увеличится. ДВС как бы приспособится к нагрузке и водителю не потребуется переключить более низкую передачу. А во время спуска авто будет разгоняться, тяга уже не так важна, как тот факт, чтобы мотор смог успевать её производить. Мощность становится важнее крутящего момента.

Следующий пример. Лошадь с тяжёлыми санями в дороге застревает в канаве. Если животное будет с разбегу пытаться выскочить из канавы, то у него ничего не получится. Здесь понадобится приложить такую силу, которая будет являться крутящим моментом. Сила шага лошади при отталкивании будет являться олицетворением крутящего момента. А частота шага будет сравнима с частотой оборотов мотора.

Ещё более простой пример. Работник, обрабатывающий мотыгой поле. Здесь количество ударов мотыгой в минуту приравнивается к числу оборотов мотора. А сила, с которой человек ударяет мотыгой о землю, олицетворяет крутящий момент мотора. Таким образом, мощность ДВС – это совокупность числа оборотов и крутящего момента, то есть, сколько полей человек может обработать за определённый период времени. Работник может применять небольшую мотыгу (малый крутящий момент) и работать ей быстро (повышенные обороты мотора), либо бить медленно большой мотыгой (малые обороты), но сильно (большой крутящий момент). Отмечу, что количество проделанной работы может быть равным при самых разных значениях крутящего момента.

Чем раньше достигается пиковое значение крутящего момента, и чем позже максимум мощности, тем больше двигатель раскрывает свой потенциал. Оптимальные показатели в этом случае имеют электрические моторы. Они обладают пиковой тягой почти сразу после начала движения. А вот мощность увеличивается постепенно. Также одним из главных свойств, влияющих на мощность и крутящий момент, являются обороты ДВС. Чем больше оборотов мотора, тем он больше мощности выдаёт.

Немного расскажу про моторы, устанавливаемые на гоночные автомобили. Такие двигатели имеют небольшой размер и небольшой показатель крутящего момента. Но эти моторы могут набирать до 20 000 об/мин., то есть на выходе получается просто сверхмощность. Если обычный мотор при 4 тыс. об./мин. выдаёт 250 Н·м при 140 л.с., то суперкар при 18 тыс. об./мин. выдаёт почти 650 л.с.!

Гоночные авто имеют невысокий показатель крутящего момента

Но на практике сильно повысить частоту мотора тяжело, ведь в противовес вступают трение и инерционные нагрузки. Если попытаться раскрутить мотор от 4000 до 8000 об./мин., то инерционные силы увеличатся в 4 раза, что может вывести мотор из строя. Турбонаддув способен неплохо повысить КМ, но это зачастую приводит к сильному нагреву мотора.

Сила в моторах, которая толкает поршни, возникает в результате энергии микровзрывов топливно-воздушной смеси. То есть поршень схож с лошадиной силой. Благодаря поршню происходит раскручивание коленвала и передача через систему валов трансмиссии энергии для раскручивания колёс автомобиля. Чем быстрее вращается коленвал, тем больше мощность ДВС.

При высоком крутящем моменте колёса автомобиля вращаются быстрее, то есть транспортное средство получает больше динамики, оно становится более «резвее».

От чего зависит крутящий момент двигателя

Чтобы понять, какой крутящий момент для автомобиля лучше, стоит разобраться, какие основные факторы влияют на его образование. Физический смысл КМ понятен, но он изменяется зависимо от нескольких факторов:

1. Механические свойства материалов изготовления деталей. Нейлоновые шестерни более легки по сравнению с металлическими, но при воздействии на них большого КМ произойдёт их поломка.
   ДВС изготавливаются из разных материалов, но, как правило, те, что изготовлены из металла, имеют более больший крутящий момент, чем те, что изготовлены из пластмассы
2. Максимальное напряжение, на которое рассчитан ДВС. Более высокие показатели повышают мощность, и это позволяет крутящему моменту достичь максимальных отметок. Несмотря на это, отсутствие баланса способно приводить к перегреву и даже сгоранию, потому важно делать поправку на материал. Главным в этом случае является номинальное напряжение, которое двигатель может получить без сбоев и других деформаций.
   Максимальное напряжение мотора прописывается в технических характеристиках. Связь между рабочим напряжением и крутящим моментом
3. Тепловыделение. Именно этот фактор ограничивает максимальный крутящий момент ДВС. Он проявляется, потому что мотор при работе вырабатывает ненужное тепло и в процессе функционирования его становится больше. Рассматриваемый показатель будет снижаться, если применяется современная система охлаждения.
4. Конструкция ДВС. Большая площадь поршня и сильнее давление газов в цилиндрах, тем сильнее крутящий момент.
5. Рабочий объём ДВС. Значение предельного крутящего момента зависит от характеристик самого двигателя, в первую очередь от его вместимости. Если рассмотреть на примере – машину с объёмом двигателя 1,3 и 1,5 л сходу разогнать сложно, а двухлитровый – вполне реально, даже на низких оборотах.
6. Радиус кривошипа коленвала. В современных моторах это значение можно регулировать в небольших пределах, поэтому значительно увеличить крутящий момент за счёт этого показатели инженерам довольно сложно. Поэтому разработчики автомобилей пытаются повысить КМ такими методами, как внедрение турбонаддува, повышение сжатия, улучшение процесса сгорания горючего, применение впускных коллекторов определённой формы.

Показатели КМ и мощности достигают максимальных показателей при конкретных оборотах двигателя. Но, это значение – совершенно неважно для рядового автовладельца. Генри Форд сказал: «лошадиные силы продают автомобиль, а крутящий момент выигрывает гонки». И эта фраза как нельзя лучше позволяет разобраться в проблеме – первое, на что стоит обращать внимание при выборе мотора – это его объём.

Крутящий момент увеличивается при увеличении оборотов мотора, но после достижения своего максимального значения КМ снижается, несмотря на увеличение частоты вращения коленчатого вала.

На что влияет крутящий момент

Высокие показатели КМ помогают быстрее разогнать автомобиль, но так происходит не всегда. В отдельных случаях, даже при повышенных значениях момента, машина набирает скорость в движении довольно медленно. Связано это с тем, что двигателю нужно время на прогрев (простыми словами – «набрать обороты»).

Простой пример крутящего момента можно увидеть, когда применяется гаечный ключ для закручивания гайки

При сравнении с организмом человека можно сказать что мощность – это выносливость, а крутящий момент – это сила. Мощность мотора напрямую зависит от того, какую максимальную скорость может набрать транспортное средство, а крутящий момент определяет, насколько быстрее будет достигнут максимальный показатель скорости. Поэтому авто с мощными двигателями не особо быстро разгоняются, а в тех машинах, где моторы послабже, быстрее набирают скорость.

Специалисты со стажем прекрасно понимают, что лучше выбрать машину с таким мотором, в котором значение крутящего момента при стандартных оборотах является наилучшим. Это максимально раскрывает потенциал мощности двигателя внутреннего сгорания.

В моторах автомобиля крутящий момент прикладывается в центре вращения для создания линейной силы

Как крутящий момент влияет на разгон? Этот показатель прямо влияет на динамику разгона, причём маломощные моторы показывают лучшие результаты, чем те, которые на порядок мощнее при одинаковом весе и размере автомобиля. Всё дело в крутящем моменте, который является важнее при разгоне, чем мощность ДВС и лошадиные силы. Но сам по себе КМ может не обеспечить хорошую динамичность авто, поскольку это зависит от других факторов, таких как передаточные числа трансмиссии, диапазоны силового агрегата и прочие внешние условия.

Плюсы максимального крутящего момента

Максимальный крутящий момент позволяет эффективно разогнать машину, но без других важных для динамики показателей, он не эффективен. Именно эта сила обеспечивает ускорение после нажатия на педаль газа.

Главное преимущество максимального показателя – быстрый разгон с места (при условии достаточного объёма двигателя) и простота обгона в движении. При выборе нового автомобиля стоит обращать внимание именно на этот показатель, потому что он существенно упрощает вождение. В тоже время, реализовать и применить доступные лошадиные силы в полную силу в городских условиях – практически невозможно.

Как создаётся подъемная сила крутящим моментом

Для оценки роли крутящего момента учитываются следующие факты:

• авто с мощным мотором, но низким крутящим моментом будет иметь невысокий показатель разгона по сравнению с машиной с высоким крутящим моментом и ДВС меньшей мощности;
• большой показатель крутящего момента поможет автомобилю быстро ускориться даже при небольших оборотах мотора;
• максимальное значение скорости автомобиля зависит только от мощности ДВС, крутящий момент на это никак не влияет. Таким образом, максимальная скорость транспортного средства с очень большим крутящим моментом может быть невысокая. Например, мощные джипы обладают огромным крутящим моментом, но имеют невысокую максимальную скорость, а спортивные авто могут иметь малый крутящий момент, но очень высокую максимальную скорость.

Вывод – скорость разгона автомобиля зависит только от крутящего момента, а не от мощности мотора. Чем больше крутящий момент, который передаётся на ведущую ось автомобиля, и чем быстрее он достигнет максимальных значений, тем легче преодолевать сложные участки пути.

Как можно повысить крутящий момент?

1. Улучшение системы воздухозабора и системы выпуска выхлопных газов.
2. Увеличение площади поршней.
3. Установка наддува на атмосферный мотор.
4. Повышение компрессии.
5. Чип-тюнинг. Перепрошивка топливной карты блока управления ДВС.
6. Смена форсунок или инжекторов.

Важно понимать, что самостоятельное повышение крутящего момента путём внесения изменений в заводскую конструкцию автомобиля сильно снижает ресурс мотора.

Что такое мощность двигателя

Мощность – это физическая величина, отражающая совершаемую двигателем работу за определённую единицу времени. При вращательном движении она устанавливается как произведение крутящего момента на скорость коленвала. Чаще всего она определяется в лошадиных силах, но могут применять и другие единицы измерения, например кВт.

Для установления основных характеристик авто используются следующие показатели мощности:

• литровая;
• эффективная;
• индикаторная.

Индикаторная мощность – это такая сила, с которой газ оказывает давление на поршень. Другие факторы в расчёт не берутся – только приложенная сила в момент сгорания топливной смеси. Она является пропорциональной объёму мотора и среднему показателю давления газов в цилиндрах

Эффективная мощность передаётся коленчатому валу и КПП. А литровая мощность представлена соотношением объёма мотора к его максимальной мощности. У дизельных ДВС она составляет 10-15 кВт/л.

Мощность не является величиной постоянной. Каждый двигатель имеет собственную кривую линию, отображающую на графике зависимость от частоты вращения коленвала. До достижения пиковых отметок проходит примерно 4-5 тысяч оборотов, мощность возрастает пропорционально им, а далее начинает плавно отставать, что приводит к наклону кривой. Перекрытие клапанов при максимальной частоте вращения и коэффициенте полезного действия возникает из-за недостаточного газообмена.

Узнать мощность мотора, установленного на конкретной машине можно при помощи инструкции по эксплуатации авто. В разделе с техническими показателями будет указана вся информация в виде пиковых значений. Если мощность установлена производителем в кВт, как рассчитать число лошадок становится понятно (1 кВт = 1,36 л.с.).

Что такое «лошадиные силы» и откуда они появляются

Понятие «лошадиной силы» придумал инженер из Шотландии Джеймс Уатт, который внёс свой вклад в историю. Его именем сейчас измеряют мощность бытовых приборов. Он жил в первой половине 19 века и объяснял, что измерять мощность на примере лошадей его «научили» пони, которые в то время долго использовались в горной промышленности. Он заметил, что каждая лошадь может поднять примерно 150 кг массы за 1 минуту на расстояние 30 м. Это и натолкнуло его на расчёт.

Животное массой почти 500 кг ходило по кругу и натягивало канат через систему блоков, что имитировало работу крана, который бы поднимал груз кг со скоростью 1 м/с. Груз имел массу 140-190 кг каждый. Таким образом, за 8-часовой рабочий день лошадь могла без особого труда со скоростью 3 км/ч поднять около 14 тонн груза.

В основных европейских странах одну лошадиную силу сравнивают с 75 кг/с – это поднятие груз весом 75 кг на высоту, равную 1 метру за секунду. В физике единица измерения, именующаяся лошадиными силами – не прижилась, чаще её используют в автомобильной сфере. Технологии развиваются, но сам термин остался в обращении.

Если в технической документации транспортного средства, его мощность описывается в кВт, установить количество л.с не сложно. Показатель, имеющийся в паспорте достаточно разделить на стабильную величину, равную 0,735. Так и получают количество лошадиных сил.

Но, надо помнить, что мощность не является постоянной величиной. Она сильно зависит от количества оборотов двигателя, потому рядом с ней указывают их показатель. Современные ДВС проявляют максимальную тяговую силу при 5-6 тыс. об/мин, но в таком режиме в условиях города никто не ездит. Показатели на тахометре чаще всего едва достигают 3 тыс об/мин, соответственно в этом случае мотор показывает половину от своей силы.

Крутящий момент и лошадиные силы: в чем разница

Рассмотрим такой вопрос, как разница между крутящим моментом и лошадиными силами. Сразу заметим, что важны оба показателя, но установить степень их ценности можно при рассмотрении конкретных примеров.

Если вам нужно ускориться, чтобы совершить обгон или успеть проехать светофор на мигающий зелёный свет, понадобиться использовать именно лошадиные силы. Безусловно, «запустить» их в один момент не получится, потому что двигателю придётся сначала разогнаться до определённых оборотов, а для этого необходимо время. Тут к делу подключается именно крутящий момент, благодаря которому удаётся совершить быстрый разгон.

Мощность мотора это продуцируемая энергия, которая преобразуется на валу двигателя, изменяется в коробке переключения передач и редукторе, а потом переходит на ведущее колесо. Следовательно, крутящий момент и является той самой толкающей силой.

Если двигатель имеет малую мощность, машина тронется с места с грузом при правильном выборе позиции в КПП. Но, чтобы ехать с большей скоростью потребуется именно достаточный крутящий момент и хороший запас мощности мотора.

Приведу пример. Давайте сравним трактор и гоночный болид. При равном объёме двигателя и количестве лошадиных сил болид использует крутящий момент для увеличения скорости – большое количество мощности применяется для увеличения скорости. А трактор использует мощность для выработки тяги, а не для скорости, чтобы он мог передвигать тяжёлый груз, пахать землю и др.

Что важнее: мощность или крутящий момент для динамики авто

На этом показателе стоит остановить внимание при выборе автомобиля. Если мощность двух ДВС различается несущественно, стоит выбирать самый моментный, особенно если используется механическая коробка переключения передач. Именно этот показатель в промежуточных режимах сыграет ключевую роль. Если мотор всё время будет работать на пределе, мощность ничего не даст. Она важна, но только не при максимальных оборотах. В остальных условиях, двигатели с большим крутящим моментом выиграют.

Зависимость крутящего момента от оборотов двигателя

Для широкого понимания темы нужно углубиться в оба термина и рассмотреть их детали, чтобы понять, чем отличается мощность от крутящего момента. Для этого сравним рабочие характеристики этих показателей:

1. Мощность мотора – это второстепенная рабочая характеристика, она производная крутящего момента;
2. Самый важный показатель работы двигателя внутреннего сгорания – это крутящий момент на коленвале;
3. Частота вращения коленвала определяет мощность мотора. Чем больше обороты, тем выше мощность ДВС (разумеется до определённого потолка);
4. Частота увеличения оборотов мотора повышает крутящий момент, но достигнув максимального значения, КМ уменьшается, независимо от частоты вращения оборотов.
5. Мощность от крутящего момента выражается формулой: N = Мкр *n/9549 (N – мощность, Мкр – крутящий момент, n – количество оборотов коленвала за 1 минуту, 9549 — коэффициент).

Какие выводы из этого можно сделать?

• При выборе автомобиля и сравнивая крутящий момент и мощность, большее значение имеет первый показатель;
• При выборе моторов с идентичными рабочими характеристиками предпочтительнее выбирать ДВС с большим крутящим моментом;
• Чтобы обеспечить лучшую динамику разгона и эффективную тягу мотора, частоту вращения коленвала нужно держать в том диапазоне, при котором крутящий момент достигает своего максимального значения. У одних силовых агрегатов пик крутящего момента достигается при 3000 об./мин., а у других при 4500 об./мин. Чем меньше эти значения, тем быстрее разгоняется машина.

Отмечу, что двигатель выдаст максимум тяги не в одной точке, а в диапазоне – это «полка крутящего момента». Это можно легко заметить при движении авто в гору с механической КПП. Здесь диапазона мощности хватает, чтобы не переходить на низкую передачу, потому что запаса крутящего момента хватит, чтобы тянуть авто в пределах одной передачи. То же самое касается и динамичных манёвров на высокой скорости.

Если крутящий момент можно увеличить в несколько раз, то почему у него есть предел — «потолок», выше которого он не может быть увеличен? Главная характеристика мотора – это мощность, которую никак не изменить. Если водитель выиграет в скорости, то проиграет в крутящем моменте, и наоборот. Хоть это и звучит нелогично, но показатель КМ не должен вообще интересовать автомобилиста, ведь раскрутить мотор можно и при высоком передаточном числе.

Мощность является расчётной величиной, которую нельзя измерить отдельно от крутящего момента, поскольку она от него зависит. Крутящий момент показывает ту мощность, которая будет видна при нажатии педали газа при обгоне. Чем больше момента, тем лучше динамика автомобиля. Мощность просто влияет на максимальную скорость машины.

Чем отличается крутящий момент для бензинового и дизельного мотора

Бензиновые двигатели не отличаются существенными показателями КМ по сравнению с дизельными. Их максимум приходится как раз таки на средние обороты и составляет приблизительно 3-4,5 тыс. оборотов. Но, бензиновый двигатель способен раскрутиться и до 7-8 тыс. об./мин., тогда мощность будет зависеть от оборотов. Дизель имеет скромный диапазон оборотов 5 тыс. в минуту, потому в схожих ситуациях заметно проигрывает бензиновому.

Ещё раз повторю: максимальная мощность требуется для достижения скорости, а крутящий момент именно определяет её. Целесообразно вспомнить курс теоретической механики. В нём указано, что если достигнут максимальный крутящий момент, то частота вращения снижается. Но, описанные правила не как не меняют будни и применимы только для гонок по трассе и используются для машин спорт-класса. Там бензиновый двигатель даст фору дизельному, именно пользуясь КМ. В тоже время последний имеет большую тягу даже с холостого хода и легко возьмёт груз под горку. Высокий КПД, мощная тяга и эффективное расходование топлива с лихвой уравнивают дизели с бензиновыми моторами как по мощности, так и скоростным показателям.

Почему крутящий момент падает? Действительно, он нарастает мгновенно, а потом снижается. Связано это с подачей свежей смеси в цилиндры.

В последние годы электродвигатели становятся более популярными, но принцип их работы совершенно другой. Если их крутящий момент будет ниже, то мощность возрастёт. Этим и объясняется популярность гибридов, где крутящий момент электродвигателя будет максимальным.

Рассмотрим пример. Были проведены теста 2-х моторов Audi: дизельного 2 л, мощностью 140 л.с., КМ 320 Н·м и бензинового 2 л, 150 л.с., КМ 200 Н·м. После тестов выяснилось, что дизель почти на 40 л. с. мощнее, чем бензиновый мотор. Поэтому при выборе авто не всегда стоит смотреть только на количество лошадок. Ведь машина с более высоким крутящим моментом может показать себя гораздо динамичнее.

Самый лучший показатель качества отдачи автомобильного мотора – это его эластичность, то есть насколько хорошо он набирает обороты под нагрузкой. К примеру, это разгон от 60 до 100 км/ч на 4 передаче, либо с 80 до 120 км/ч на 5-й. Это стандартные тесты в автомобильной промышленности.

Посмотрите интересное видео по теме:

Крутящий момент двигателя автомобиля это особый термин, включающий в себя произведение силы, приложенной к плечу рычага. Эта величина непостоянная, она изменяется в ньютонах, а плечо в метрах. Величина измерения это 1 Н·м, равный 1 Н при воздействии на рычаг в 1 м.

Разобраться с описываемыми понятиями можно, если рассмотреть другие термины, такие как мощность двигателя и обороты, которые совершает вал. После прочтения статьи, думаю, у вас не будет вопросов о том, что такое лошадиные силы и что именно они отображают, а также понятно значение крутящего момента для автомобиля.

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля

В списке ключевых характеристик любого бензинового или дизельного ДВС обязательно указывается мощность и крутящий момент двигателя. Что касается самого транспортного средства, отдельный акцент делается на разгонной динамике автомобиля 0-100 км/ч. независимо от типа силового агрегата под капотом (бензин, дизель, гибридный двигатель и т.д.). Традиционно сложилось, что максимум внимания покупателей изначально обращен на мощность двигателя, выраженную в лошадиных силах (л.с.). Прочно укоренилось мнение, что чем больше л.с. выдает двигатель, тем быстрее, динамичнее и, зачастую, престижнее окажется автомобиль в конечном итоге. Параллельно с этим показатель крутящего момента, который выражается в ньютон-метрах (Н∙м), маркетологи сознательно отодвигают на второй план.

Такой подход хорошо иллюстрирует распространенное выражение среди продавцов автомобилей в США. Как они говорят, продавать машины помогают «лошади», то есть мощность, при этом двигает автомобиль вперед крутящий момент. Далее мы подробно рассмотрим, что такое крутящий момент двигателя внутреннего сгорания, а также взглянем на зависимость характеристик мощности двигателя, крутящего момента и разгонной динамики.

Мощность и крутящий момент ДВС

Для большинства рядовых автолюбителей понятие о показателе максимальной мощности и крутящего момента сводится к тому, что чем больше мощность, тем больше окажется и крутящего момента, а также более мощный двигатель всегда лучше. При этом чёткое понимание указанных характеристик мотора у многих отсутствует.

Смятение в этот лагерь также внесло растущее число «дизелистов», среди которых намного больше внимания уделяется именно кутящему моменту, а не мощности дизельного мотора. Также следует упомянуть и о турбомоторах, которые могут разгонять автомобиль намного быстрее, хотя мощность самого ДВС с наддувом заметно уступает атмосферным аналогам с намного более внушительным количеством «лошадей» под капотом. Получается, мощнее, но не всегда динамичнее и быстрее? Давайте разбираться, почему так происходит и чем «моментная» характеристика отличается от «мощностной».

Как мощность двигателя и крутящий момент влияют на разгон автомобиля

Как уже было сказано, в технических характеристиках указывается максимальная мощность двигателя и крутящий момент. Итак, крутящий момент представляет собой силу вращения коленвала ДВС. Измеряется крутящий момент в ньютон-метрах. Также моментная характеристика может быть выражена в килограмм-силах на метр. Крутящий момент возникает тогда, когда свободно вращающийся коленвал начинают тормозить.

Так происходит по причине того, что на разных оборотах в камере сгорания происходят разные процессы, что отражается на эффективности наполнения цилиндров, качестве сгорания топливно-воздушной смеси, вентиляции цилиндров и т.д. Другими словами, количество воздуха на впуске, угол опережения зажигания, объем отработавших газов и ряд других параметров меняется в зависимости от числа оборотов коленвала. По этой причине каждому водителю бензиновой машины с малообъемным атмосферным мотором хорошо знакома ситуация, когда на «низах» при езде на высокой передаче двигатель не тянет, то есть крутящий момент очень мал.

Нажатие на педаль газа и поднятие оборотов до средних значений приводит к тому, что эффективность наполнения воздухом на впуске растет, топливно-воздушная смесь сгорает более полноценно, цилиндры лучше вентилируются. Результатом становится то, что крутящий момент растет. Добавим, что турбомоторы в среднем диапазоне оборотов полностью преодолевают эффект турбоямы, после чего у двигателя возникает желаемый подхват. Дело в том, что поток отработавших газов после раскручивания двигателя начинает эффективно вращать крыльчатку турбокомпрессора для подачи большего количества воздуха в цилиндры.

Рекомендуем также прочитать статью об устройстве турбонаддува. Из этой статьи вы узнаете о конструктивных особенностях турбины, а также о преимуществах и недостатках данного способа увеличению мощности двигателя без увеличения его физического объема.

Дальнейший рост оборотов вызывает то, что в двигателе существенно растут механические потери. К таким потерям следует отнести трение поршневых колец о стенки цилиндров, а также различные инерционные потери в других узлах и механизмах двигателя. В результате КПД мотора падает, энергия начинает расходоваться на преодоление таких потерь в условии езды на приближенных к максимальным оборотах. Закономерно, что крутящий момент начинает уменьшаться с учетом растущих нагрузок. Турбомоторы также теряют отдачу, так как сам турбонагнетатель не обеспечивает должную производительность на максимальных оборотах.

Если сказать иначе, мощность двигателя означает количество работы, которую агрегат способен выполнить за определенный промежуток времени. Мощность ДВС измеряется в киловаттах (кВт) и напрямую зависит от показателя крутящего момента на конкретных оборотах. Не вдаваясь в подробности, мощность является расчетной величиной и не измеряется отдельно от кутящего момента. Что касается максимальной мощности, такая мощность представляет собой условную точку начала уменьшения крутящего момента, но произведение мощности и оборотов еще не стремится к увеличению. С учетом данной информации становится понятно, что такое полка крутящего момента, которая часто отображается на графиках. Под такой полкой следует понимать диапазон оборотов, на которых постоянно доступен максимум крутящего момента.

Что касается самой максимальной мощности, от данного показателя зависит, прежде всего, та максимальная скорость, с которой способен двигаться автомобиль. Максимальная скорость становится доступной в том случае, когда расходуемая мощность равна мощности ДВС. При этом для определения «максималки» конструкторами учитывается ряд потерь на инерцию и трение, сопротивление потокам воздуха и качению колес. Если проще, от запаса мощности зависит способность мотора преодолевать растущие потери и сопротивление, что и позволяет агрегату разогнать автомобиль только до определенного предела и далее поддерживать набранную скорость.

Крутящий момент дизельного двигателя

Особенностью дизельных двигателей сравнительно с бензиновыми аналогами является более высокий крутящий момент и меньшая мощность. Дело в том, что дизельные моторы имеют суженный диапазон оборотов. Это связано с конструктивными отличиями таких моторов (ход поршня), а также более высокой степенью сжатия и спецификой процесса сгорания дизтоплива.

Другими словами, дизель изначально не приспособлен для работы на высоких оборотах. Следовательно, агрегат не так хорошо раскручивается. Параллельно с этим температура выхлопа у дизельного двигателя ниже по сравнению с бензиновым, а также на «низах» моторы на солярке не так склонны к детонации. В результате конструкторы смогли установить сложные и максимально эффективные системы турбонаддува именно на дизель.

Добавим, что потенциал дизеля позволяет сделать его даже мощнее бензиновых собратьев, но это приведет к существенному удорожанию и утяжелению всей конструкции двигателя. Также понадобится доработка системы питания дизельного мотора и установка более выносливой КПП, которая будет способна выдерживать просто огромный крутящий момент. Не следует забывать и об экологических нормах, для соответствия которым мощные дизели потребуют серьезной модернизации. Получается, поднимать мощность дизеля сегодня попросту нецелесообразно.

Подведем итоги

Если вы столкнулись с возможностью выбрать автомобиль с незначительно отличающимися по характеристикам двигателями, тогда оптимально выбирать агрегат с большим крутящим моментом. Данное правило особенно актуально для машин с МКПП. Например, производитель может выпускать одну и ту же модель, которая получает ДВС с рабочим объемом 1.8 литра (140 л.с.) и 2.0 (155 л.с.). Также следует учитывать и упомянутую выше полку крутящего момента, то есть зависимость мощности и крутящего момента от оборотов двигателя.

Лучшим вариантом двигателя будет тот, когда мотор выходит на пик момента не на определенных оборотах, а в максимально широком диапазоне. Например, простой атмосферный двигатель может иметь пик крутящего момента на 3500 об/мин, в то время как его продвинутый высокотехнологичный аналог с турбиной выходит на пик момента уже при 1500 об/мин, сохраняя «ровную» полку до 4500 об/мин. Это значит, что в первом случае для уверенного разгона мотор нужно крутить, удерживать ДВС на оборотах максимального момента, а также чаще переключать передачи вниз при возникновении нагрузок. Во втором случае максимум крутящего момента будет доступен водителю в широком диапазоне оборотов, что позволяет эффективно ускоряться и справляться с меняющимися нагрузками без частого переключения передачи на пониженную. Другими словами, доступность высокого крутящего момента в расширенном диапазоне фактически означает, что и мощности почти всегда достаточно.

Различные силовые установки тестируются на эластичность путем анализа тяги и разгона с 60 до 100 км/ч при движении на четвёртой передаче или ускорения с 80 до 120 км/ч на включенной пятой передаче. По этой причине малообъемный высокофорсированный двигатель, который имеет отличный подхват на низких оборотах и широкую полку момента, покажет себя отличным вариантом для города. Именно в городском цикле, то есть в условиях умеренных скоростей и режимов ускорение-замедление, потенциала такого ДВС более чем достаточно. При этом следует учитывать, что на более высокой скорости в режиме трассы подобный агрегат может не обеспечить уверенного обгона, уступив в этом плане простому атмосферному двигателю с большим крутящим моментом и мощностью.

Источник https://motoran.ru/dvigatel/krutyashhij-moment

Источник https://motorist.guru/ustrojstvo/krutyashhij-moment.html

Источник http://krutimotor.ru/krutyashhij-moment-dvigatelya/

Источник