Что важнее: крутящий момент или мощность двигателя?
Несмотря на то, что гужевой транспорт давно «канул в Лету» и «л. с.» является персоной нон-грата в международной системе классификации, «лошадиная» единица измерения мощности продолжает пользоваться спросом. Причем не только у простого люда, но и на государственном уровне. Для этого достаточно взглянуть на квитанцию об уплате транспортного налога.
Между тем, появившаяся в период промышленной революции «л. с.» весьма условна. А все потому, что она определяет относительный уровень производительности среднестатистической лошади путем определения усилий, необходимых для подъема 75-килограммового груза на один метр за одну секунду. Новая единица измерения, взятая на вооружение фабрикантами для оценки превосходства стационарных механизмов над животными, со временем перекочевала в мир подвижного состава.
Позже шотландский инженер Джеймс Уатт ввел в обращение официальную единицу измерения мощности своего имени – «Вт», которую для удобства использования укрупнили до «кВт». Ватт, синхронизированный с л. с. в соотношении 1 кВт = 1,36 л. с., так и не добился всеобщей любви, оставив пальму первенства конской силе. Однако мощность мощностью, но, как говорится, двигает машину не она, а крутящий момент, измеряемый в ньютон-метрах (Н∙м).
Что такое крутящий момент?
У многих автомобилистов нет адекватного представления о том, что это за «зверь». О нем, впрочем, как и о мощности, бытует расхожее мнение: чем больше, тем лучше. По сути, это тесно связанные характеристики. Мощность в ваттах не что иное, как крутящий момент в ньютон-метрах, умноженный на число оборотов и на 0,1047. Другими словами, мощность демонстрирует количество работы, выполняемой двигателем за определенный промежуток времени, а крутящий момент отражает способность силового агрегата эту работу совершить. Если, скажем, автомобиль завяз в глинистом грунте и обездвижился, то производимая им мощность будет равняться нулю. Ведь работа не совершается. А вот момент, хотя его и не хватает для движения, присутствует. Крутящий момент без мощности существовать может, а мощность без момента — нет.
Главным достижением работающего мотора при превращении тепловой энергии в механическую является момент, или тяга. Высокие моментные значения характерны для дизельных двигателей, конструктивная особенность которых – большой (больше диаметра цилиндра) ход поршня. Большой крутящий момент у дизеля нивелируется относительно низким допустимым числом оборотов, которые ограничивают для увеличения ресурса. Высокооборотистым бензиновым моторам свойствен «крен» в сторону мощности, ведь их детали отличаются меньшим весом. И степень сжатия тоже ниже. Правда, современные силовые агрегаты – и дизельные, и бензиновые – совершенствуясь, становятся ближе и конструктивно, и по показателям. Но пока банальное правило рычага сохраняется: выигрывая в силе, проигрываешь в скорости. И, соответственно, в расстоянии.
Лучшие черты двигателя определяются совокупностью оптимальных значений мощности и тяги. Чем раньше наступает максимум крутящего момента и чем позже пик мощности, тем шире диапазон возможностей силового агрегата. Близкие к оптимальным характеристики имеют электрические двигатели. Они располагают тягой, близкой к максимальной, практически с начала движения. В то же время значение мощности прогрессивно возрастает. Существенным фактором в вопросах определения мощности и крутящего момента являются обороты двигателя. Чем они выше, тем большую мощность можно снять.
В этом контексте уместно упомянуть о гоночных моторах. Из-за относительно скромных объемов они не блещут умопомрачительным крутящим моментом. Однако способны раскручиваться до 15–20 тыс. оборотов в минуту (мин -1 ), что позволяет им выдавать супермощность. Так, если рядовой силовой агрегат при 4000 об/мин генерирует 250 Н∙м и порядка 140 л. с., то при 18 000 мин -1 он мог бы выдать в районе 640 л. с.
К сожалению, повышать частоту вращения довольно сложно. Мешают силы инерции, нагрузки, трение. Скажем, если раскрутить мотор от 6000 до 12 000 мин -1 , то силы инерции возрастут вчетверо, что потенциально грозит опасностью перекрутить мотор. Повысить величину крутящего момента можно с помощью турбонаддува, но в этом случае негативную роль начинают играть тепловые нагрузки.
Принцип максимальной отдачи мощности красноречиво иллюстрируют моторы болидов «Формулы-1», имеющие весьма скромный объем (1,6 литра) и относительно невысокий показатель тяги. Но за счет наддува и способности раскручиваться до высоких оборотов выдают порядка 600 л. с. Плюс к тому, конструкция у «Ф1» – гибридная, и электродвигатель, дополняющий основной мотор, при необходимости добавляет еще 160 «лошадей».
Важной характеристикой, отражающей возможности мотора, является диапазон оборотов, при котором доступна максимальная тяга. Но еще важнее эластичность двигателя, то есть способность набирать обороты под нагрузкой. Другими словами, это соотношение между числами оборотов для максимальной мощности и оборотов для максимального крутящего момента. Оно определяет возможность снижения и увеличения скорости за счет работы педалью газа без переключения передач. Или возможность езды на высоких передачах с малой скоростью. Эластичность, к примеру, выражается способностью автомобиля разгоняться на пятой передаче с 80 до 120 км/ч на пятой. Чем меньше времени займет этот разгон, тем эластичнее двигатель. Из двух двигателей одинакового объема и мощности предпочтителен тот, у которого выше эластичность. При прочих равных условиях такой мотор будет меньше изнашиваться, работать с меньшим шумом и меньше расходовать топливо, а также облегчит работу трансмиссии.
А если все-таки задаться вопросом о том, что важнее – крутящий момент или мощность, деля мир на черное и белое, ответ будет предельно прост: так как это зависимые величины, важно и то и другое.
Что такое крутящий момент двигателя автомобиля
Определение «крутящий момент силового агрегата» слышали все, но немногие в полной мере понимают, что это за характеристика. При покупке автомобиля все обращают внимание на «лошадиные силы» под капотом и число передач, упуская из вида один из самых важных показателей. Максимальная скорость, способность ускоряться и мощность зависит не от одних «лошадок», но и от свойства двигателя развивать определенное крутящее усилие.
Что такое крутящий момент
Крутящий момент представляет собой качественный показатель, выражающий силу вращения коленвала, и рассчитывается произведением силы, давящей на поршень, на плечо (расстояние между центром вращения оси коленчатого вала до места крепления поршня к шатуну). Измеряется в количестве ньютонов на метр (Нм).
Сила крутящего момента зависит от давления на поршень при сгорании газов, рабочего объема камеры сгорания и двигателя в целом, степени сжатия горючей смеси в камере сгорания.
Традиционно более высокий крутящий момент у дизелей, это объясняется степенью сжатия, превосходящей бензиновые двигатели практически вдвое.
Сильный крутящий момент дает автомобилю повышенную динамику набора скорости даже при низких оборотах, и заметно повышает тяговые свойства двигателя. Максимальных значений данная характеристика достигает при определенной частоте вращения коленвала, причем у дизелей этот показатель ниже, чем у бензиновых.
Мощность двигателя
В конкретных описаниях силовых характеристик двигателей вместе с указанием мощности в обязательном порядке приводят значение крутящего момента. Само понятие мощности – это числовое выражение физической величины, которая характеризует работу, проделанную силовым агрегатом за единицу времени. Другими словами, это показатель способности автомобиля с постоянной массой быстро преодолевать определенное расстояние. То есть, чем выше мощность, тем с большей скоростью движется транспортное средство при неизменной массе.
Мощность двигателя выражается в количестве выработанной им энергии за единицу времени. Ее принято измерять в ваттах (киловаттах) или лошадиных силах. Но «лошадиная сила» — это не метрическая единица измерения, и она равна 735,5 Вт, или 1 кВт=1,36 л.с.
Что важнее – мощность или крутящий момент?
При сравнении двух основных характеристик двигателя, становятся ясны следующие моменты:
- Крутящий момент – главная характеристика силового агрегата;
- Мощность – вторичная характеристика, являющаяся производной крутящего момента;
- Мощность двигателя прямо зависит от крутящего момента, что можно выразить формулой: Р=M*n, где
Р – мощность, М – крут. момент, n – кол-во оборотов вала в минуту;
- Мощность двигателя находится в зависимости от его частоты вращения: с ростом числа оборотов растет и его мощность (до определенного предела);
- При увеличении числа оборотов растет и крутящий момент, но при достижении максимального значения (при определенном показателе частоты вращения), показатель снижается даже при дальнейшем его увеличении.
На основе сравнительной оценки можно сделать выводы:
- При оценке рабочих характеристик силового агрегата и эксплуатационных свойств автомобиля характеристика крутящего момента более приоритетна, чем мощность;
- Среди сходных двигателей по рабочим и конструктивным параметрам более предпочтительны те, где выше крутящий момент;
- Наилучшая динамика разгона транспортного средства и оптимальная тяга двигателя будет в определенном промежутке частоты вращения вала, которую нужно поддерживать при движении.
Особенности малооборотистых и высокооборотистых двигателей
Увидев достаточно большое значение мощности двигателя, многие люди считают, что это хорошо, при этом следует обратить внимание на значение оборотов двигателя при максимальном крутящем моменте. Проще говоря если двигатель способен развить максимальную мощность 90 л.с. при оборотах 5 тыс., а тахометр показывает всего 2,5, то в этот момент используется всего половина максимальной мощности.
Также при перемещении с большой скоростью по шоссе на последней передаче при ощутимом уклоне вверх, мощности двигателя может быть недостаточно. Для этого производится переключение на пониженную передачу, чтобы выжать из двигателя большую мощность. В этом случае крутящий момент служит для повышения мощности и активизирует силы мотора для преодоления препятствия.
На бензиновых двигателях пиковый крутящий момент в зависимости от марки достигается при 3500-6000 об/мин. У дизелей этот показатель наступает при 3-4 тыс., следовательно, они обладают лучшей динамикой разгона, но проигрывают бензиновым по максимальной мощности. Поэтому самые мощные и быстрые автомобили оснащают исключительно бензиновым силовым агрегатом на высокооктановом бензине.
Подобная закономерность наблюдается и при сравнении низкооборотистого и высокооборотистого двигателя, работающего на одинаковом топливе. При одинаковом рабочем объеме менее высокооборотистый будет показывать лучшие разгонные и тяговые характеристики, а более высокооборотистый – лучшие скоростные и динамические показатели. При этом имеет значение схожесть параметров трансмиссии – если передаточные соотношения не одинаковы, сравнивать двигатели бессмысленно.
Эластичность двигателя
Данная характеристика представляет собой соотношение количества оборотов при максимальной мощности двигателя к числу оборотов при максимальном крутящем моменте. Характеристика лучше, когда обороты крутящего момента значительно меньше в сравнении с оборотами максимальной мощности. Это позволяет повышать и снижать скорость движения на одной передаче в широком диапазоне.
На практике оценить эластичность двигателя можно при разгоне с 4 передачи от 60 до 100 км/ч. Чем выше эластичность двигателя, тем разгон происходит за меньшее время. Также при высокой эластичности ниже шум работы мотора, меньше расход топлива, и ниже износ коробки передач за счет меньшего числа манипуляций с переключениями.
Эластичность ДВС
Сообщение от Gtrance
Сообщение от agent_kamikaze
Сообщение от agent_kamikaze
С радостью, но к сожалению нет этих графиков(((( Особо интересны графики с переменами фаз глянуть и посчитать.
Сообщение от Gtrance
так 100 кпа в городе на 3-й передаче и 40кмвч наступают уже и при трети дросселя.
Потому кстати и идет кучно, от диаметра дросселя ведь зависит.
Сообщение от ga70
Сообщение от OFF-RoadSpirit
Сообщение от Gtrance
это только у древних 3сге момент примерно на таких оборотах был.
Сообщение от OFF-RoadSpirit
как выше уже было сказано, эластичность — это "ровность" полки на всем рабочем диапазоне оборотов. просто у одного мотора диапазон может быть до 5.000 об., а у другого до 7.000, например. а реально ширина рабочего диапазона не имеет значения при прочих равных. а важна именно эластичность. так как колеса у машины вращаются совсем с другими оборотами. растягивать диапазон сосем не нужно! нужна эластичность.
из современных японских моторов, самые эластичные имхо 3.5л от марка/крауна и 3.7л от ская/фуги.
тойотовский выдает не менее 90% момента от 2.000 до 6.500 об./мин. мощность 315/318л.с.
Сообщение от authent1c
Сообщение от ga70
Сообщение от Gtrance
Сообщение от JapanFriend
Я так это понял. Скажем дизель это развивающий 200сил на 5000рпм или бенз 200сил на 10000рпм, слд у дизеля в два раза больше момента на оборотах пиковой мощности. И раб.диапазон пусть будет различен в два раза — но он(диапазон) ничего не определяет, все будет зависеть от формы кривой — именно она определит 1) эластичность 2)СРЕДНЮЮ мощность диапазона(как площадь под кривой), а не только МАКСИМАЛЬНУЮ мощность. Правильно?