Что важнее для мощности: лошадиные силы или крутящий момент?
Часто на автомобильных формах можно наблюдать ожесточенные споры о том, что важнее: мощность или крутящий момент. Сегодня подробно разберемся в этой теме, но для начала необходимо ясно понять, что такое крутящий момент, а что такое мощность.
Крутящий момент
Не все хорошо представляют, что такое крутящий момент. Если говорить определениями, то это произведение силы на плечо рычага, измеряемое в Ньютон-метрах, где в метрах указана длина плеча, а в Ньютонах сила. Но это все-таки не очень понятное объяснение. Чтобы достаточно вникнуть в этот термин можно привести аналогию с гаечным ключом, которым закручиваем болт. Болт в данном случае является центром вращения, а ключ – плечом. Воздействуя на край гаечного ключа с определенной силой, мы создаем крутящий момент. Кстати, шкалы на динамометрических ключах указываются именно в Ньютон-метрах.
Объяснение крутящего момента на основе разводного ключа
Ньютон – единица измерения силы, точно также, как и килограмм-силы, которые нам более привычны. 1 Нм – это 1 ньютон силы, которая действует на метровый рычаг. Для понимания, что такое Ньютон:
- 1 Ньютон – это примерно 0,10 кг;
- 1 килограмм – это примерно 10 Ньютон.
Еще одна аналогия, которую можно привести, это велосипед. Если всем своим весом 70 килограмм встать на педаль одной ногой, то сила, с которой мы будем воздействовать на нее будет порядка 700 Нм. В обычном сидячем положении мы воздействуем на педаль с силой около 140 Нм, а это уже похоже на то, что указывается в характеристиках автомобилей.
Велосипед
Но не стоит думать, что человек такой же сильный, как двигатель внутреннего сгорания. Загвоздка тут в том, что указанные выше 140Нм будет доступны только в одной точке: когда плечо будет параллельно земле. Но уже в миг после приложения этой силы, педаль пойдет вниз, и величина момента будет падать до нуля, а дальше, когда педаль пойдет вверх, крутящий момент на ней станет даже отрицательный, потому что нога будет немного мешать прокруту. В случае с двигателями крутящий момент доступен все 360 градусов, хотя на оборотах ниже холостых, двигатель тоже может создавать крутящий момент рывками. Но и это еще не все. Вообще сравнивать крутящий момент у двигателей и велосипедов некорректно, потому что ДВС создает момент при 800-7000 оборотах в минуту, а велосипедист – при примерно 30 об/мин, так что это просто пример для понимания того, что есть крутящий момент.
Мощность
Переходим к мощности и лошадиным силам. Мощность – это характеристика выполнения работы, которая измеряется в ваттах или лошадиных силах. 1 кВт = 1,36 л.с. Лошадиная сила – это единица измерения работы, это количество силы, произведенной в единицу времени.
Откуда взялась эта пресловутая лошадиная сила? Шотландский учёный Джеймс Ватт посчитал, что одна лошадь может выдавать 33000 футов-фунтов (это аналог ньютон-метров) за минуту. То есть лошадь, применяя 1 лошадиную силу может поднять 330 фунтов на высоту 100 футов за 1 минуту или 33 фунта на тысячу футов за минуту или 1000 фунтов на 33 фута за минуту – это ее работа, это лошадиная сила.
Откуда взялась лошадиная сила
Так что важнее?
Вернемся к вопросу, который породил сию статью: что важнее крутящий момент или мощность? Никакого смысла в такой постановке вопроса по факту нет. На самом деле, крутящий момент и мощность – это два неразрывных показателя, без одного не бывает другого.
График мощности и крутящего момента
Чаще всего такой некорректный вопрос возникает при обсуждении дизельных и бензиновых двигателей. Бензиновые двигатели часто выигрывают на высоких оборотах, а дизельные – низких. И говоря про высокие обороты люди концентрировались на мощности, а говоря про низы – на моменте, хотя, как мы уже выяснили, эти показатели существуют всегда одновременно.
Еще один миф, который можно тут развеять, это то что диностенды измеряют мощность. На самом деле они измеряют крутящий момент, из которого потому рассчитывают мощность. Крутящий момент, умноженный на обороты в секунду и деленый на 5252 – это и есть мощность. Вот такая занимательная математика для автомобилистов!
Диностенд
Статья не объясняет главного вопроса – почему дизель имея больший крутящий момент проигрывает в разгоне автомобиля бензиновому двигателю сравнимой мощности.
..
Автор. А для обывателя можно и проще.
Момент влияет на динамику, мощность на максимальную скорость.
дизель медленнее набирает обороты это раз, дизель на 100-120 килограмм тяжелее это два
Автор подготовил все для ответа, но вывода не сделал.
Крутящий без оборотов не показывает ничего. А крутящий в связке с оборотами – это мощность.
У дизеля крутящий больше, а обороты меньше, и сколько будет в итоге мощность – надо смотреть. Может больше, чем у бензинового, может меньше, может столько же.
А на разгон влияет ТОЛЬКО мощность (не максимальная, а реальная), точнее ее интегрированный результат за время разгона (поскольку она меняется). Проще говоря средняя мощность на разгоне.
Основная причина – диапазон регулирования оборотов. Из-за того, что в дизельном двигателе воспламенение происходит не путем поджига смеси, а из-за нагрева воздуха, да и сама солярка горит помедленнее бензина, есть ограничение на максимальную частоту вращения коленвала. Поэтому дизеля крутятся тыщ до пяти, а даже самые простые бензиновые – до 7-8. А некоторые и до 13-18 тыщ.
Разгон замедляется при переключении передачи, потому что:
а) появляется разрыв потока мощности
б) меняется передаточное число, и появляется необходимость коррекции оборотов двигателя, чтобы “попасть” в скорость движения машины.
Приемистость у дизеля тоже меньше, как верно заметили, по причине больших инерционных масс. Степень сжатия выше, давление выше, подвижные детали массивнее.
Пункт “а” можно частично снять использованием вариаторов и преселективных коробок с двумя сцеплениями, но приемистость никуда не уберешь.
При отсутствии необходимости переключать передачу разгон идет еще быстрее, яркий тому пример – спортивные кубатурные мотоциклы, у которых первая передача позволяет ехать 120+.
Для мощности – лс, а для крут. момента – ньютоны
Все предельно просто, на мой взгляд: у дизель (даже турбированного) очень узкий диапазон оборотов, в котором мотор отдает максимальный момент. Если сделать 20-ти ступенчатую коробку передач, с мгновенным переключением, то при одинаковом объеме, степени форсировки и мощности дизель будет заметно шустрее.
Если вы ездили на одинаковых машинах, с примерно одинаковыми по объему моторами дизель-бензин (в моем случае volvo xc90), то ощутили бы сами, насколько легче на трассе дизелю дается обгон, поскольку на высших передачах “моментного диапазона” дизеля хватает, чтобы быстро разогнать машину 90-120 км/ч в рамках одной передачи.
Написал автор все правильно. И достаточно полно. Хотя насчет 700Нм в случае велосипеда палку чуток перегнул – не учел, что плечо у педали далеко не метр и взял только силу, не умножив ее на плечо приложения оной. Так что осетра надо урезать примерно втрое. Но эт мелочи.
Главной проблемой является то, что от теории не перешел к практике. Поэтому на свой же вопрос в заголовке толком не ответил. Точнее ответил с теоретической точки зрения теоретически, а не практической.
Хотя вроде бы все для этого дал. И прямую и жесткую связь крутящего момента и оборотов и даже мягко намекнул в начале статьи, что обороты важны. Но до короткого, ясного и простого вывода на волнующий умы людей вопрос не дошел.
Разгон а/м (как и любого физического тела) – это работа. А работа в единицу времени – это мощность. Отсюда прямой, простой и однозначный вывод: для разгона важна мощность и только мощность.
Однакось это теория. Она верна, но в практике есть детали. Одной из главный является то, что двигатель при разгоне а/м выдает очень разную мощность. И на разгон будет влиять вовсе не максимальная мощность указанная в паспорте, а именно реальная выдаваемая.
А крутящий момент это одна из характеристик двигателя. Влияющая на динамику примерно как степень сжатия. Без оборотов, на который развивается этот крутящий момент – сказать о динамике ничего нельзя. Т.е. если я знаю, что у легкового а/м такая-то мощность двигателя, я могу примерно прикинуть его динамику. А если я буду знать только крутящий момент – я не смогу прикинуть ничего. Автор очень упомянул в начале, что человек может создать достаточно большой крутящий момент, но скромно призвал не сравнивать его с автомобильным. Более того, человек может создать просто гигантский крутящий момент (уж больше 1000Нм совершенно не напрягаясь), достаточно увеличить плечо рычага. Но разогнать а/м до 100км/ч не сможет не то что за десяток секунд, а даже за час.
Так что автор был прав призывая не сравнивать момент развиваемый человеком и двигателем и даже указал почему: обороты. Разница именно в них. Крутящий момент без оборотов – не говорит ничего, а крутящий момент на каких-то оборотах это и есть мощность.
А итог и вовсе можно вывести забавный. Малая мощность будет означать малую динамику, а малый крутящий не будет означать ничего. У шуруповерта крутящий больше, чем у мотоцикла, но замена двигателя мотоцикла не повысит его динамику.
Больше того, без мощности двигатель а/м не сдвинет, а без крутящего прекрасно обойдется.
Сама постановка вопроса некорректна. Лошадиных силы и есть единица измерения мощности, которая, в свою очередь, измеряется количеством крутящего момента, помноженного на обороты двигателя. Можно написать “что важнее автомобилю” и в таком духе, но не то, что написали Вы
Мощность это крутящий момент, помноженный на обороты двигателя.
Для понимания мощности сравним трактор мощностью 100 л.с. и легковуху той же мощности.
У трактора мощность достигается высоким крутящим моментом на низких оборотах, а у легковухи та же мощность достигается высокими оборотами при низком крутящем моменте.
Если хотим понять лучше, сравниваем графики крутящий момент/обороты этих машин…
Не правильно про велосипедиста. Не 700. Меньше. 70*10 и умножить на длину педали. Если бы она была метр то тохда 700 нм а по факту она см 20 тохда 700*0.2=140 это максимум. А среднее усилие будет где-то 20 нм
“Что важнее для разгона – мощность или крутящий момент” на колёса.ру почитайте,кому интересно, самое толковое, что я видел на эту тему
название статьи очень некорректно
На вопрос “Что важнее для мощности: лошадиные силы или крутящий момент?” автор сам же и ответил: “Никакого смысла в такой постановке вопроса по факту нет”. Так зачем же так вопрос ставил? Это как сравнивать теплое с мягким.
“Ноги, крылья… Главное -хвост!”
В процессе разгона автомобиля участвует не только двигатель, но и коробка передач. Представим себе, что в качестве коробки у нас будет идеальный вариатор с неограниченным диапазоном регулирования. В этом случае мы смогли бы разгоняться на одной точке характеристики двигателя – на максимальной мощности, и нам было бы наплевать на всю остальную характеристику, хоть бы там момента и вовсе бы не было.
Реальная трансмиссия легкового автомобиля имеет 6-8 передач, с ограниченным диапазоном регулирования (передаточных чисел), не превышающим 6-8 единиц (отношение низшей передачи к высшей) со ступенью между соседними передачами 1,3-1,5. Таким образом, при разгоне на первой передаче используется ВСЯ характеристика двигателя, а далее диапазон от угловой скорости максимальной мощности до на ступень меньше, то есть используемая угловая скорость примерно от 4000 до 6000 мин-1. Поэтому чем выше крутящий момент при 4000 мин-1 (при равной мощности), тем динамичнее.
Чем больше передач и меньше ступень между ними, тем требования к двигателю по коэффициенту приемистости (отношение угловых скоростей при максимальной мощности и максимальном крутящем моменте) ниже.
А Вы все мощность, момент… Главное – коробка!
А что делает коробка? Она как раз изменяет крутящий момент! По физике в школе пятёрка была, наверное? Сразу видно! А если у мотора не будет крутящего- машина не поедет!
АФтар а как давно 1 кВ стал не 739 Vat
Как говорил мой старый друг – везет вас по дороге не мощность, а момент! Разделять эти две характеристики двигателя некорректно. Обе они зависят от конструктивных особенностей агрегата. Все равно, что спорить, что важнее – руки или ноги. Но при одинаковой мощности выигрывает двигатель с лучшей характеристикой по моменту.
Треп о хорошем моменте есть треп для запудривания мозгов,имеется в виду его величина а не зависимость от оборотов У дизеля более равномнрная зависимость момента от оборотов,поэтому он на низах тянет лучше,но менее приеместый всвязи с большим моментом энерции и меньщей скорост горения смеси
Что важнее – в каком смысле?
Если просто в движении – пока не дашь нужный момент и с места не стронешься.
Если про машину – мощность это дело двигателя, момент – дело редуктора. Мощность это производительность – тяга умноженная на скорость. Момент на колесе редуктор сделает какой надо. Из любой мощности можно получить любой момент. Из момента мощность не получить. При выборе машины первичнее мощность, претензии к моменту больше претензии к кривости разработчика. Интерес представляет скорее распределение момента от оборотов двигателя.
Спасибо автору, что заставил задуматься. Слов много, но ничего не объяснил. В комментариях тоже все непонятно, хотя есть здравые идеи. Поэтому решил сделать свой анализ.
Источником энергии в двигателе является сгорание топлива. При этом выделяемая в единицу времени энергия зависит от расхода топлива (что определяется главным образом объемом цилиндров и оборотами двигателя), его теплотворной способности и полноты сгорания топлива. Например у сжиженного газа теплотворная способность ниже, чем у бензина, поэтому при переводе на газ мощность двигателя снижается. Также, если в выхлопе есть сажа, то топливо сгорает не полностью и мощность тоже падает. Полнота сгорания топлива зависит от соотношения воздух- топливо, времени сгорания. При высоких оборотах время сгорания меньше, поэтому эффективность использования топлива снижается, поэтому растет расход топлива в расчете на то же количество выделяемой энергии. Поэтому езда на высоких оборотах менее эффективна с точки зрения расхода (конечно есть и другие факторы , но о них попозже). Далее есть такое понятие, как кпд двигателя, которое определяется температурой рабочей смеси, которая достигается при сжигании топлива и температурой отходящих газов. И уже это есть полезная мощность, которая заставляет двигаться в автомобиль.
А теперь переходим к моменту и ускорению. Сгораемое топливо за счет повышения температуры создает определенное давление на поршень. Чем выше температура – тем больше давление (не вдаваясь в подробности процесса). Пи этом сила которая передается на вал двигателя равна площади поршня умеоженной на давление. Далее эта сила действует на коленвал чеоез шатун. И эта сила создает момент на валу, который определяется еще плечом – расстоянием между осью коленвала и осью шатуна. С учетом неодновременности работы цилиндров и возникает некоторый средний момент на валу двигателя. Таким образом он зависит от характеристик двигателя: площади ( диаметра) поршня, эксцентриситета коленвала. Я не рассматриваю здесь различные потери. В характеристиках двигателя указывается именно крутящий момент на валу. Далее этот крутящий момент необходимо передать на колеса автомобиля. Для этого служит трансмиссия, включая коробку передач.
Теперь перейдем к физике движения. Ускорение равно равнодействующей всех сил, действующих на автомобиль, деленную на массу автомобиля. Сила, действующая на автомобиль равна уже крутящему моменту на колесе, умноженную на радиус колеса. Поэтому при одном и том же крутящем моменте на валу колеса сила будет тем больше, чем меньше радиус колеса. Хочу отметить, что крутящий момент на колесе и на валу двигателя – разные. Наибольшее ускорение происходит на начальной стадии движения автомобиля. Поэтому здесь нужен наибольший кротчщий момент
Анатолий. Есть еще комментарий по поводу топлива и его количества в смеси. Поскольку на больших оборотах временни для сгорания топлива меньше, то смесь подается обедненная. Поэтому расход топлива и соответственно мощность двигателя не пропорциональны оборотам при высоких оборотах.
Еще один момент. Уточнение. Момент на валу двигателя определяется давлением в поршне (зависящем от температуры после сгорания топлива), площади поршня и эксцентриситета коленвала.
Что важнее, крутящий момент или лошадиные силы
Крутящий момент против лошадиных сил, просто о сложном.
Крутящий момент и мощность являются двумя важнейшими техническими условиями, которые касаются самих двигателей, но об этом редко кто рассуждает в логическом и правильном ключе. Обычная точка зрения конкретного обывателя автомобилиста направлена в основнов примерно в одно прямолинейное русло, а именно, все звучит довольно просто: — «Я хочу взять легковой автомобиль, чтобы ездить по обычным дорогам», или: -«Я люблю иногда погонять, поэтому мне нужна машина с большим количеством лошадиных сил, если в ее двигателе их будет много, то значит она будет быстрой», ну и т.д. и т.п. думают на эту тему некоторые обыватели, хотя это не совсем верные рассуждения.
Второй момент. Человек хочет приобрести автомобиль для езды вне дорог. Проходимые настоящие внедорожники всегда оснащаются дизельными двигателями. Моторы на дизельном топливе всегда обладают выдающимся крутящим моментом. Зная эти факты, граждане автомобилисты рассуждают, что «дизель» подходит только для бездорожья и не способен соревноваться с бензиновыми двигателями в их скорости и динамике. А это отчасти не является акссиомой.
Поэтому мы решили хоть немного просветить своих читателей, то есть, что каждый из этих терминов означает на самом деле, на что нужно обращать внимание при выборе для себя следующего автомобиля, а именно, конкретно на большой крутящий момент или на большее количество лошадиных сил.(?)
Оба этих научных термина существовали задолго до появления самих автомобилей и любых автотранспортных средств в целом, поэтому далее в нашей небодьшой истории мы будем использовать немного определенной научной терминологии из физики.
Мощность
Прежде всего друзья давайте изначально вернемся к самому человеку, который научил всех нас измерять мощность. Его звали -Джеймс Уатт. Он был шотландским инженером чье имя стало обозначать стандартизированное название единицы измерения мощности. Ватты, как мы уже знаем используются для измерения конкретной мощности, ок ! Казалось бы, хватит дальше придумывать различную терминологию но, на этом как известно светлые умы человечества не остановились, в обиход ими были приняты еще и лошадиные силы. Зачем? К чему это? А вот к чему. Человеку нужен был реальный эквивалент показателя силы. В те временя им стала обычная лошадь. С тех пор так и повелось, одна метрическая лошадиная сила стала равна 735,5 Вт.
Что такое лошадиная сила? Она описывается так, как способность поднимать 75 кг на один метр за одну секунду. Мощность (в лошадиных силах) обозначает следующее, насколько быстро производится работа.
Крутящий момент
Между тем сам крутящий момент относится к иному виду силы, которая стремится повернуть объект вокруг оси. С точки зрения не специалиста, этот вращающий момент является мерой силы которая необходима, чтобы повернуть винт или колесо. Когда вы откручиваете крышку пластиковой бутылки, вы обязательно используете крутящий момент.
В качестве наглядного примера, продемонстрируем. На заводе сть машина, которая закручивает крышки на пластиковых контейнерах, чтобы прогарантировать, что емкость не будет пропускать жидкость через эту самую крышку, необходима (нужна) настройка под определенный крутящий момент. Последний пример показывает, как сильно машина должна закрутить крышку на контейнере, чтобы убедиться, что она герметична без какого-либо ущерба для резьбы или для крышки. Если необходимое усилие крутящего момента не соблюдается, то жидкость внутри контейнера может протечь или наоборот, резьба так плотно закрутится, что потребитель не сможет добраться до содержимого контейнера, у него, как говорится в простонародье, просто силенок не хватит. Ну а если сказать по- научному, то получится, что его запястье приложит для откручивания крышки недостаточно крутящего момента.
Если Вы хотите совсем по-простому понять разницу между этими двумя терминами, то представьте себе следующее, а именно, что этот крутящий момент означает, что вы делаете домашнее варенье в вашем доме и должны разложить его по банкам (положить в банки). Вам потребуется конкретно крутящий момент, чтобы запечатать банки крышками, ну а лошадиные силы будут необходимы для того, чтобы поднять контейнер с наполненными банками в свой шкаф для хранения. Понятно разъясняем.(?)
Крутящий момент и мощность в двигателях внутреннего сгорания
И вот уважаемые друзья мы переходим к самой интересной части, которую вы без сомнения от нас ждали. В двигателе внутреннего сгорания крутящий момент совмещается с мощностью, они сообща производят однонаправленную работу. Оба этих вида работают рука об руку, трудятся совместно для вашего автомобиля, чтобы обеспечить его максимальную производительность на дороге.
Формула, которая объясняет все это выглядит таким образом: Мощность (л.с.) = Моменту (Нм) х (помноженное) на обороты в минуту/5,252. Это уравнение может быть применено к каждому двигателю внутреннего сгорания и проверено при любых оборотах коленчатого вала в минуту, значение в 5,252 является константой.
Простым объяснением этого факта стало бы следующее, а именно, двигатель производит мощность при помощи вращающегося вала (коленчатого вала) который применяет величину крутящего момента к самой нагрузке при заданных оборотах в минуту. Поэтому мощность вычисляется из крутящего момента и оборотов в минуту. При 5,252 (константе) оборотах в минуту мощность и крутящий момент будут равны. Между тем надо заметить, что при более низких значениях крутящий момент будет выше по своему значению, чем сами лошадиные силы, в то время как при более высоких значениях все окажется с точностью до наоборот. Это утверждение относится ко всем двигателям внутреннего сгорания и ко всем его видам.
Таким образом получается, что всякий раз, когда измеряется сила двигателя используется динамометр. Крутящий момент и скорость вращения коленчатого вала перемножаются и далее делятся на 5,252 (для наших единиц это значение составляет 7.120), откуда и получается искусственное значение лошадиных сил.
Наглядный пример преимущества автомобиля с большим крутящим моментом.
141 л.с. при 6200 об/мин
176 Н∙м при 3800 об/мин
Коробка передач — Автоматическая
Количество передач — 7
Снаряженная масса — 1500 кг
Время разгона с 0 — 100 км/ч — 8.7 с
Chevrolet Cruze Wagon
156 л.с. при 5300 об/мин
250 Н∙м при 1200 — 4000 об/мин
Коробка передач — Механическая
Количество передач — 5
Снаряженная масса — 1445 кг
Время разгона с 0 — 100 км/ч — 11 с
Мощность или крутящий момент, что важнее?
Вопрос правда не совсем корректный, но мы должны ответить на него, ведь именно за ним вы и пришли на данную статью. Автомобиль с высоким уровнем мощности как правило быстрее, чем с меньшей мощностью, который при ускорении достигает более высокой максимальной скорости, поэтому он может нести больший вес. Значит мы установили, что автомобиль с большим показателем крутящего момента при определенно заданной нагрузке будет иметь лучшее ускорение по передачам при более низких оборотах двигателя (важно, когда речь доходит до экономии топлива), а вместе с тем он будет иметь еще и способность двигаться быстрее и разгоняться с нуля.
Так как лошадиные силы возрастают вместе с самим крутящим моментом, то высокомоментный двигатель может достичь более высоких значений мощности, если он будет способен превысить 5,252 оборотов в минуту и конкретно настроен на достижение этой задачи.
Что такое диапазон мощности?
Этот термин обозначает именно диапазон оборотов крутящего момента двигателя и его максимальное число мощности. В промежутке этого, по достижению нужного коэффициента, двигатель работает в оптимальном режиме и обеспечивает высокую производительность и экономию топлива.
Электродвигатели имеют достаточно обширный диапазон мощности, поскольку они могут достигать максимальной силы крутящего момента при минимальных оборотах оси, а их максимальная сила будет даже больше чем единица, производимая двигателем внутреннего сгорания.
Дизельные же двигатели обладают более узким диапазоном мощности. Поскольку их пик крутящего момента меньше, чем в бензиновых двигателях, то максимальная их мощность достигается на меньших оборотах. Бензиновые двигатели наделены более широким диапазоном мощности. По этой самой причине они сегодня так востребованы и пользуются хорошим спросом как у самих потребителей, так и у производителей. Кроме того, все современные бензиновые двигатели с турбокомпрессором, с непосредственным впрыском, с изменяемыми фазами газораспределения а также и другими разнообразными техническими решениями, обеспечивают крайне широкий диапазон мощности.
Почему автомобили с высоким крутящим моментом более динамичнее мощных машин?
Сама причина кроется в приводе. Он увеличивает крутящий момент двигателя и улучшает разгон машины на первых передачах. Таким образом это дает преимущество автотранспортным средствам с низким уровнем крутящего момента. При переключении скоростей двигатель приближается к высшей отметке своей мощности, что приводит к постепенному снижению вращающего момента и соответственному росту оборотов.
Именно по этой причине дизельные двигатели выигрывают старт с места у своих бензиновых конкурентов. Кроме этого, разница между ними прослеживается еще и в самой массе, но основными показателями все-же являются сцепление и крутящий момент.
Почему высокомощные автомобили участвуют в гонках?
Поскольку автомобили, с высокими показателями лошадиных сил оснащены мощной системой передач, то они обладают соответственно способностью достигать более высоких оборотов двигателя за более короткий промежуток времени, так как в моторизованных соревнованиях непременно должны участвовать автомобили, которые обладают достаточно высоким диапазоном мощности.
Однако известны случаи, когда дизельные автомобили становятся более успешными в определенных видах гоночных соревнований, например таких, как «24 Часа Ле-Ман», где автомобиль марки Audi неоднократно выигрывал большие призы в споре с его TDI гоночными болидами. Последнюю победу команде «Ауди» принесла повышенная топливная эффективность машины, что позволило потратить меньше топлива и меньшее число раз заезжать на дозаправки.
Отвечая на риторический вопрос поставленный в начале нашей статьи «о выборе автомобиля» скажем следующее: -Везде и во всем нужна мера. Важно заранее осознавать, для каких целей вам понадобится автомобиль, где и на каких скоростях вы будете его эксплуатировать. Дизельный двигатель или бензиновый мотор с более высоким крутящим моментом (наступающем при более низких оборотах двигателя) и низкой мощностью может быть гораздо динамичнее другого аналогичного по параметрам автомобиля на скоростях до 100 — 140 км/ч.
Ну а если этот мотор обладает еще и высокой мощностью с не самым высоким моментом, то проиграв в разгоне он непременно наверстает упущенное за счет более высокой максимальной скорости.
Мощность двигателя или крутящий момент? Какая характеристика важнее?
Большинство автолюбителей судят о ходовых характеристиках авто по мощности двигателя. Обычно ее измеряют в киловаттах или лошадиных силах. Чем она больше, тем солиднее. Максимальную мощность двигатель внутреннего сгорания развивает на определенных оборотах. Обычно для бензиновых автомобилей это около 6000 оборотов в минуту, для дизельных – около 4000 об./мин. Именно поэтому дизельные движки относятся к классу низкооборотных, бензиновые – высокооборотные. Однако и среди бензиновых двигателей есть низкооборотные, и наоборот – есть дизельные высокооборотные.
Часто водитель сталкивается с ситуацией, когда необходимо придать авто значительное ускорение для выполнения очередного маневра. Жмешь педалью акселератора в пол, а автомобиль практически не ускоряется. Вот тут-то и нужен мощный крутящий момент на тех оборотах, на которых работает в данный момент двигатель. Именно он характеризует приемистость автомобиля. Поэтому каждый автовладелец должен знать, на каких оборотах его авто имеет максимальный крутящий момент перед тем, как садить красивую девушку в свою машину и показывать чудеса пилотирования.
Крутящий момент двигателя, что это?
Из курса физики за 9 класс многие помнят, что крутящий момент М равен произведению силы F, прикладываемой к рычагу длиной плеча L. Формула:
Длина в системе СИ измеряется в метрах, сила – в ньютонах. Нетрудно определить, что момент измеряется в ньютон на метр.
Основная сила в двигателе внутреннего сгорания вырабатывается в камере сгорания в момент воспламенения смеси. Она приводит в действие кривошипно-шатунный механизм коленвала. Рычагом здесь является длина кривошипа, то есть, если эта длина будет больше, то и крутящий момент тоже увеличивается. Однако, увеличивать кривошипный рычаг бесконечно нельзя. Во-первых, тогда надо увеличивать рабочий ход поршня, то есть размеры движка. Во-вторых, при этом уменьшаются обороты двигателя. Двигатели с большим рычагом кривошипного механизма применяют в крупномерных плавательных средствах. В легковых авто с небольшими размерами коленвала не поэкспериментируешь.
В технических характеристиках, указанных на модель двигателя, параметр максимального крутящего момента указывается совместно с величиной оборотов (либо пределами величин оборотов), при которых такой крутящий момент может быть достигнут. Обычно считается: если максимальный крутящий момент может быть достигнут на оборотах до 4500 об./мин., то двигатель низкооборотный, более 4500 – высокооборотный.
От величины крутящего момента напрямую зависит характеристика мощности двигателя автомобиля. Почему считается, что бензиновые движки заведомо могут обеспечить большую, чем дизельные, мощность. Дело в том, что в силу конструктивных особенностей и управляемости системы зажигания бензиновые двигатели могут длительное время работать на оборотах 8000 об./мин и более. Дизельные движки достигают максимального крутящего момента на более низких оборотах. В городском ритме движения, когда нет необходимости развивать предельные обороты, дизельные авто нисколько не уступают бензиновым, наоборот, на малых и средних оборотах спокойно можно двигаться в ритме от 30 до 60 км/час, не переключая третью либо 4-ю передачу.
Пересчитать крутящий момент в мощность двигателя и наоборот можно, руководствуясь упрощенной физической формулой:
По этой формуле получится мощность Р в киловаттах. Вводить надо М – крутящий момент двигателя в ньютон на метр, n– величина оборотов двигателя. Здесь 9549 — число, которое получается после упрощения основной формулы в результате перемножения констант (ускорения свободного падения, числа Пи и т.п.).
Для перевода киловатт в лошадиные силы следует результат умножить на 1,36. В некоторых случаях в технических характеристиках указывается крутящий момент на холостых оборотах.
Зависимости мощности двигателя и крутящего момента от количества оборотов
Типовые характеристики зависимости мощности и крутящего момента от оборотов двигателя приведены на рис.1
Из графика видно, что крутящий момент стабильно увеличивается до 3000 оборотов, затем наступает относительно пологий участок. На оборотах около 4500 об/мин достигается максимум крутящего момента около 178 ньютон*метр. В то же время мощность двигателя продолжает расти до достижения оборотов около 5500 об/мин, и на этих оборотах достигает около 124 лошадиных сил. Это понятно, если обратиться к формуле, в которой видно, что мощность пропорциональна произведению крутящего момента на величину оборотов. После 5500 оборотов в минуту уменьшение крутящего момента превышает крутизну увеличения оборотов, и мощность начинает уменьшаться.
Как это объяснить физически, то есть, без формул. На малых оборотах в область сгорания поступает небольшое количество воздушно-топливной смеси в единицу времени, соответственно, крутящий момент и мощность небольшие. Увеличивая обороты, количество смеси (а вслед за ним и мощность, крутящий момент) возрастает. Достигая больших значений, мощность уменьшается по следующим причинам:
механические потери на трение механизмов;
недостаточное нагнетание воздуха (кислородное голодание).
Из соображений обеспечения максимального количества поступающего воздуха (кислорода) в камеру сгорания даже на небольших оборотах двигателя применяют системы турбонаддува с электронным регулированием. Используя такие системы можно обеспечить равномерность характеристик крутящего момента в широком диапазоне оборотов двигателя, как показано на рис.2
Уровень максимального крутящего момента около 242 ньютон на метр поддерживается в пределах от 2000 до 5000 об/мин коленвала. Это значит, что можно без волнений начинать обгон, двигаясь на относительно низких оборотах двигателя.
Высокооборотные движки позволяют максимально увеличивать мощность за счет уверенной работы на предельно высоких оборотах вплоть да 8000 об/мин, как показано на рис.3
Если вы серьезно подходите к динамическим характеристикам своего или вновь приобретаемого автомобиля, знать характеристики крутящего момента и мощности двигателя в зависимости от оборотов просто необходимо. Их можно найти, покопавшись на различных форумах, сайтах автодилеров и производителей.
Для городского ритма движения лучше подойдут низкооборотные двигатели с турбонаддувом. Если вы любите попалить резину, посоперничать на трассе, лучше выбрать автомобиль с высокооборотным бензиновым движком.
Можно ли увеличить крутящий момент двигателя
Величину необходимого крутящего момента определяют конструкторы еще на предварительном этапе конструкторской разработки двигателя внутреннего сгорания. От нее зависят и другие элементы автомобиля: подвеска, тормозная и рулевая система, аэродинамика. Поэтому, прежде чем приступить к самостоятельному форсированию двигателя, убедитесь, что ваша машина не развалится или не улетит в космос на умощненном двигателе.
Способов увеличения крутящего момента и, соответственно, мощности много:
изменение геометрических свойств поршневой группы, увеличение компрессии;
замена форсунок или инжекторов;
внесение изменений в систему воздухозабора;
чип-тюнинг путем перепрограммирования топливной карты блока управления двигателя.
Опыт показывает, что принудительное увеличение крутящего момента и мощности двигателя на 20% уменьшает ресурс его работы приблизительно в два раза. Поэтому, если вы не фанат дрэг-рейсинга, дрифтинга и красивых девушек, лучше не экспериментировать.