5Апр

График крутящего момента двигателя: Крутящий момент двигателя. Что это такое?

Содержание

Кривая крутящего момента на современных турбированных бензиновых двигателях

Получаемый крутящий момент двигателя является функцией количества впущенного воздуха и отношения воздух / топливо, сжигаемого в цилиндрах (цилиндрах), в сочетании со «статическими» переменными, такими как степень сжатия, диаметр отверстия / ход, конструкция коленчатого вала, длина впуска, профиль кулачка , впускной и выпускной размеры и т. д.

Теперь, когда все остальные параметры статичны (не изменяются) после сборки и сборки двигателя, а ЭБУ контролирует количество топлива, добавляемого в смесь (соотношение воздух / топливо), в бензиновых двигателях крутящий момент, создаваемый в этом двигателе, теперь равен почти полностью зависит от воздушного потока. Больше воздуха в цилиндрах = больше крутящего момента, меньше воздуха в цилиндрах = меньше крутящего момента (здесь речь идет о массе, а не об объеме).

Естественная аспирация (не переменная)

Из-за этого в безнаддувном двигателе внутреннего сгорания с переменным впуском и без него переменным током кулачка будет одно (и только одно) число оборотов в минуту, при котором поток будет максимальным, в зависимости от профиля кулачка и длины впускного отверстия (горба в график).

Вы можете настроить, где этот пик происходит с различными кулачками и головками и размерами клапанов, но есть только один. (примечание: это исключает переменную длину впуска и системы переменного кулачка, см. ниже)

Естественная аспирация (переменная камера и / или потребление)

С переменными профилями кулачка могут быть два или более пиков (или даже теоретически бесступенчатая установка), где каждый отдельный профиль кулачка или длина впуска испытывает пиковый поток (наибольшая масса заряда в цилиндрах). Это может варьировать подъем, продолжительность или оба клапана. Примеры этого Хонда VTEC , Тойота ВВТ-и , известный как Переменный газораспределительный механизм ,

Длина впуска также может изменяться в дополнение к профилю кулачка или вместо него для получения дополнительных (хотя обычно и меньших) локальных максимумов вдоль графика (подпиков). Примеры этого VRIS Мазды , Переменный впускной коллектор VW на VR6 , Yamaha YCC-I

Принудительная индукция (регулируется)

Теперь давайте рассмотрим принудительную индукцию. С надежным компрессором (нагнетателем или турбонагнетателем) он будет способен заряжать переменную массу в диапазоне оборотов. По ряду причин перепускные / продувочные клапаны, сточные заслонки, муфты и аналогичные устройства ограничивают количество до известного значения, обычно на основе давления (скажем, 21 фунт / кв. При этом давлении, если мы можем принять постоянную температуру (что мы не можем на практике), это даст теоретически постоянную массу воздуха, поступающего в цилиндры при достаточном наддуве. С установленной массой воздуха и ЭБУ, впрыскивающим соответствующее количество топлива, двигатель будет производить постоянный крутящий момент ,

Каждое детонационное событие будет испытывать давление расширения этого заданного количества массы воздуха и топлива, и ваша линия крутящего момента становится плоской, когда 21 фунт / кв.дюйм воздуха пропускается через впуск под давлением постоянно (в отличие от переменной тяги естественной аспирации). Это не будет «плоским», когда компрессор не сможет создать больше давления, чем регулируемое количество, что произойдет как тогда, когда компрессор вращается недостаточно быстро (слишком низкое число оборотов в минуту), так и когда количество воздуха, поступающего в двигатель требуется при числе оборотов больше, чем может обеспечить компрессор (слишком высокое число оборотов в минуту).

Принудительная индукция (нерегулируемая)

Теперь теоретически, если компоненты вашего двигателя были перестроены для того, чтобы выдерживать гораздо больший крутящий момент, чем им было бы необходимо в противном случае, вы можете удалить систему перепускных клапанов / сцепления и отрегулировать пиковое давление, по существу позволяя характеристикам потока компрессора определять любой пик, который он имеет. может производить вплоть до тех пор, пока компрессор не выйдет за пределы своей эффективности, так что он нагревает воздушный заряд (и, таким образом, расширяет его) настолько, что он либо вызывает предварительное взрывообразование, приводит к выходу компонентов из строя или уменьшает эффективную воздушную массу даже при более высоком давлении или какая-то их комбинация.

Принудительная индукция — теория против практики

Также обратите внимание, что существует большая разница между «теоретической» динамограммой с идеально плоскими / плавными линиями и «истинной» динамограммой, как на практике. Даже при идеально регулируемой системе принудительной индукции при установленном давлении (21 фунт / кв.дюйм в приведенном выше примере, 7,5 фунт / кв.дюйм на графике ниже) будут небольшие отклонения из-за характеристик температуры и расхода впускной и кулачковой системы при различных оборотах, что может привести к склонам и небольшим пикам / долинам в плоской области.

Почему плоский крутящий момент?

Теоретически можно было бы ввести искусственные ограничения переменных в безнаддувном двигателе, чтобы получить те же результаты, но это было бы просто расточительно. В качестве альтернативы, если бы вы могли разработать идеальную бесступенчатую систему кулачка и впуска, возможно, эта система (теоретически) могла бы получить постоянную воздушную массу и, следовательно, плоскую кривую.

Причина, по которой регулирование давления осуществляется с помощью принудительной индукции, обычно связана с конструктивными ограничениями, такими как цена на переоборудование компонентов для обработки короткого пика крутящего момента, включая, возможно, все, от размеров топливных форсунок до металлургии поршней и шатунов, и соответствующий удар это будет принято в надежности за очень небольшие выгоды.

Действительно ли крутящий момент важнее мощности

Крутящий момент более важен чем теже  лошадиные силы.

 

На что только не идут автопроизводители пытаясь заставить нас приобретать свою продукцию. Один из примеров таких маркетинговых хитростей — это информация о мощности автомобиля, которая традиционно выражается в лошадиных силах. Откройте любую брошюру в автосалоне, или описание того или иного транспортного средства на официальном сайте автопроизводителя и, вы сразу увидите данные о мощности машины. И, как правило, такая информация всегда выносится маркетологами на первый план.

 

Таким образом нас за долгие годы приучили к тому, чем больше лошадиных сил (л.с.)- тем это лучше. Но на самом деле мощность автомобиля не играет главной роли в его характере. Пришло то время, чтобы развеять все мифы, которые были созданы самими же автопроизводителями. Давайте наконец-то узнаем с вами окончательно, что важней на самом деле, лошадиная сила (л.с.) или крутящий момент (НМ)?

 

Для начала нам надо постараться понять, что же это за критерий оценки этой характеристики, который работает по определенному принципу ,а именно: «чем больше — тем лучше». Такое сравнение понятий пришло к нам еще с ранней истории развития человечества. Подобное сравнение, к примеру, использовалось еще в древние времена, когда основной деятельностью человека являлась охота. То есть в те далекие времена люди считали, чем больше размером добыча или любая другая пища, тем она лучше. С тех самых давних пор эта привычка и засела в нашем подсознании и отпечаталась так глубоко, что в современном мире граждане до сих пор при приобретении чего-то нового хотят купить себе все самое большое.

 

Например, многие из нас (вас) горят желанием приобрести себе фотоаппарат или видео- камеру с самым большим количеством мегапикселей, хотя в этом нет какого-то особого смысла. Или другой пример, мы мечтаем купить себе самый мощный смартфон большинство функций в котором нам по-просту не нужны.

 

То же самое касается и автомобилей, т.е. коробки передач и двигателя в машине. Ведь многие из нас мечтают купить автомобиль с максимальным количеством цилиндров и с максимальным количеством передач в трансмиссии считая, что с такими автоагрегатами данное транспортное средство будет лучшим по всем параметрам. 

 

То же самое касается и показателей мощности автомобиля, которые выражаются традиционно в лошадиных силах. 90% граждан при ознакомлении с автомобилем почти всегда в самую первую очередь интересуются именно его мощностью. Дело тут вот в чем. Все мы с вами знаем, что мощность вносит свой определенный вклад в динамику ускорения влияя таким образом на максимальную скорость и на многие другие показатели автомобиля. В конечном итоге автопроизводители машин как-раз и стараются сделать акцент именно на этом показателе в своей продукции, заставляя нас с вами думать, что лошадиные силы это самое главное в автомобиле. 

 

На что только не идут автомобильные компании чтобы убедить нас в том, что именно эта самая мощность является самым важным фактором в любом автомобиле. Вы обратили внимание друзья на то (что как правило бывает), чем больше этих лошадиных сил, тем дороже стоит сама автомашина..? Самое удивительное здесь не это а другое, часто случается, что одна и тажа модель с одним и тем же двигателем за счет разницы в мощности стоит значительно дороже другой. Хотя на самом деле эта мощность была увеличена только лишь за счет другого программного обеспечения работы двигателя и из-за впрыска топлива. Фактически получается следующее, что переплатив за более мощный автомобиль мы с вами часто получаем все ту же самую машину за исключением показателя лошадиных сил. 

 

Так почему многие автомобили представленные на авторынке и имеющие фактические одинаковые силовые агрегаты и одинаковую мощность, ведут себя на автодороге по-разному? Вы вообще-то когда-нибудь задумывались над этим друзья? Действительно, если вы протестируете несколько схожих по своим характеристикам автомобилей с одинаковым количеством лошадиных сил, то вы почти-что всегда сможете заметить разницу в их мощности. Например, не редко случается, когда автомобиль с мощностью в 75 л.с. ведет себя на дороге гораздо уверенней, чем скажем автомашина мощностью в 110 л.с. И это несмотря на тот факт, что оба автомобиля могут иметь одинаковый вес, одинаковые размеры, ну и много чего одинакового. О чем это в первую очередь может говорить? А вот о чем. Естественно о том, что мощность это не главный показатель в характеристиках автотранспортных средств. 

 

График по оси «Y» указан в киловаттах (кВт).

 

Перед тем как продолжить наш подробный рассказ далее, мы должны отметить такой немаловажный момент. В нашей статье речь не идет о мощных дорогих автомобилях- суперкарах двигатели в которых имеют достаточно большую мощность даже при работе на холостом ходу, что позволяет за рулем этих автомобилей в мгновение ока оказаться как-бы на «орбите земли», если лишь слегка прикоснуться педали газа. Сегодня речь идет об обычных автомобилях которыми пользуются большинство граждан автомобилистов во всем мире и которые используются ими для ежедневных поездок. Именно в этой категории автомобилей разница от 10 до 15 л.с. считается вполне значительной и ощутимой для динамики машины. 

 

И так друзья давайте с вами представим, что вы собрались приобретать новый автомобиль с которым еще не знакомы и не имели ни какого опыта его вождения. Как вы перед самой покупкой узнаете о характере двигателя автомобиля..?

 

Определенно надо запомнить, вы не должны смотреть на его показатель мощности выраженный в лошадиных силах, который указывается в рекламных брошюрах автосалона. Помните о том, что этот показатель хоть и не бесполезен, но, все-же в определенной степени важен, то есть количество лошадиных сил в двигателе этот лишь один из факторов, который влияет на конечную мощность и динамику машины. 

 

Во-первых, автопроизводители в рекламных материалах к любому автомобилю указывают, как правило, пиковое значение мощности автомобиля, которое доступно в определенном диапазоне оборотов двигателя. То есть количество лошадиных сил означает общий потенциал данного двигателя. Таким образом производители, указывая в технических характеристиках мощность авто имеют в виду следующее, что эта мощность доступна только при определенных оборотах силового агрегата, а также при условии, что педаль газа нажата доконца в пол. 

 

Смотрите также: Что важнее, крутящий момент или лошадиные силы

 

Давайте посмотрим на типичный 1,6 литровый рядный четырехцилиндровый бензиновый двигатель (в данном случае не имеет значение, какой он марки и кто его произвёл).

Этот двигатель имеет мощность 110 л.с., которые согласно техническим характеристикам доступны при 5.800 тыс. оборотах двигателя в минуту. Заметьте, что это количество оборотов двигателя близко уже к критичному значению, перейдя за рамки которого двигатель выйдет из строя (как правило, в двигателях объемом 1,6 литра красная зона оборотов двигателя расположена около 6.000 — 6,500 тыс. об/мин). 

 

О чем это нам говорит? А вот о чем. Чтобы выжать из машины все 110 л.с. нам необходимо будет раскрутить двигатель как минимум до 5.800 тыс. об/мин. На практике же эти обороты двигателя будут вам доступны только при максимальном обгоне транспорта на дороге или в тот момент, когда вам придется разогнаться на скоростном автошоссе выше максимально разрешенной скорости.

Но даже в том случае, если вы раскрутите машину до указанных оборотов двигателя чтобы получить от него максимальную мощность, то вам будет не очень-то комфортно в салоне, поскольку ваш 1,6 литровый мотор будет издавать очень сильный и громкий шум, а заодно и неприятный рев для вашего слуха, и это будет происходить даже в том случае, если ваш автомобиль имеет достаточно качественную надежную шумоизоляцию.

 

То есть фактически, раскручивая машину до максимальных оборотов вы заставите двигатель работать на своем пределе. Вот для примера график замера мощности 1,6 литрового четырехцилиндрового нетурбированного бензинового двигателя при определенных оборотах силового агрегата:

 

График по оси «Y» указан в киловаттах (кВт).

 

Да, двигатель машины на низких оборотах звучит более-менее нормально. Но в маломощных моторах на низких оборотах большое количество лошадиных сил не доступно. Вот пример, на примере вышеуказанного графика: -при 1.500 тыс. оборотах двигателя в минуту доступно только лишь 26 л.с., при 2.000 тыс. об/мин- только 38 л.с., а при 3.000 тыс. об/мин- только лишь 61 л.с. Что это означает на примере 1,6 литрового четырехцилиндрового  нетурбированного мотора?

 

По сути следующее. Если вы используете машину в городе, то в большинстве таких случаев вы управляете машиной мощностью примерно не более 70 — 80 л.с., поскольку, при эксплуатации машины в городе обороты двигателя не превышают 3.000 — 3.500 тыс. об/мин. А судя по тому же графику при таких оборотах двигателя ждать от машины большой мощности не стоит. 

 

Теперь давайте для примера возьмем другой более маленький двигатель. Например, бензиновый двигатель объемом 1,2 литра с турбиной. Теоретически такой силовой агрегат имеет мощность в 105 л.с. Этот мотор по сравнению с 1,6 литровым нетурбированным мотором чувствует себя намного более живым и динамичным в повседневной езде по городу..

 

Например, при 1.500 тыс. оборотах двигателя в минуту этот 1,2 литровый мотор выдает мощность в 38 л.с., при 2.000 тыс. об/мин уже 51 л.с., а при 3.000 тыс. об/мин такой силовой агрегат может выдавать мощность в 74 л.с.

Видите или замечаете разницу между мощностью двух двигателей? И это с условием того, что мы сравнениваем с вами обычный мотор объемом в 1,6 литра с маленьким мотором в 1,2 литра. Удивительно, не правда ли друзья?

 

График по оси «Y» указан в киловаттах (кВт).

 

Вы заметили, что на наших графиках имеется не только показатель мощности и оборотов двигателя? На всех них (графиках) есть еще один показатель — это крутящий момент, который обязательно должен присутствовать для замера мощности и возможности двигателя. Без этого показателя вы никогда не сможете узнать о характере и о потенциале силового агрегата той или иной автомашины. 

 

Чтобы разбираться и понимать такие графики не надо быть ученым или специалистом. Здесь довольно-таки все просто. Вот что вы должны знать для себя, чтобы уметь интерпретировать и читать подобные графики. 

 

На горизонтальной оси («Х») указаны обороты двигателя (которые увеличиваются слева направо). По вертикальной оси («Y») слева указано обозначение мощности. Справа — сила крутящего момента двигателя. 

Как вы друзья в итоге видите, с помощью замеров специальным оборудованием можно увидеть на что способен любой из двигателей. Дело в следующем, замеряя как работает двигатель это специальное оборудование строит определенный график изменения мощности и крутящего момента в двигателе, и все это по мере повышения оборотов работы мотора. 

 

На графике вы можете увидеть, как показатели лошадиных сил и крутящего момента взаимосвязаны между собой. Диаграмма замера крутящего момента дает вам более полное представление о характере двигателя автомобиля. Сам график также дает вам визуальное представление о том, в каком диапазоне ваш двигатель является достаточно мощным, а в каком он ослабевает. 

 

Правда с научной точки зрения, если вы хотите более подробнее узнать на что способен ваш автомобиля, помимо такого исследования мощности и крутящего момента вам необходимо  сопоставлять также еще и замеры с текущей передачи включенной в данный момент на трансмиссии. Дело все в том, что любой крутящий момент доступный в автомобиле передается в конечном итоге на колеса. Но правда не будем забывать, что этот крутящий момент проходит через коробку передач и через ряд других элементов автомобиля. В итоге такой крутящий момент немного теряется из-за силы трения деталей.

 

В среднем этот показатель потерь составляет около 2 — 3%. То есть сила крутящего момента падает от двух до трех процентов в момент ее передачи на колеса. Количество теряемой силы безусловно зависит от того какая передача будет включена на коробке, а также от ее конструкции и от типа используемого масла.

 

Если вы хотите по-точнее узнать о истинном характере и о способности двигателя в вашем автомобиле, то посмотрите пожалуйста на кривую крутящего момента отображенную на графике. Если кривая крутящего момента начинается слишком низко и достигает максимальной силы в середине диапазона оборотов двигателя, то такой автомобиль не будет тянуть на низких оборотах.

Это означает следующее, что для увеличения скорости и чтобы машина начала ехать быстрее, двигателю будет не хватать той самой силы чтобы сделать это быстро. Если же линия крутящего момента на графике начинается достаточно высоко на маленьких оборотах двигателя, то это означает, что для вашей машины доступен большой крутящий момент на низких оборотах мотора. В этом случае на низких оборотах автомобиль будет разгоняться быстро и не напрягаясь.

 

Большой крутящий момент доступный на низких оборотах двигателя, еще не будет говорить о том, что ваш автомобиль сможет использовать всю силу для разгона или обгона. Помните друзья, что динамика машины определяется не только графиком крутящего момента, но и также зависит от передаточных чисел коробки передач. 

Как правило, автопроизводители оснащают маломощные автомобили трансмиссиями с короткими соотношениями передач. В таких автомобилях вы должны чаще переключать коробку для максимально быстрого разгона. Таким вот образом автомобильные компании компенсируют маломощность моторов заставляя машину разгоняться немного быстрее на более низких оборотах двигателя, где обычно и как правило, не хватает мощности и крутящего момента. 

 

Смотрите также: Мировые автомобили с самым большим крутящим моментом

 

В этом отношении идеальными считаются дизельные двигатели в сочетании с трансмиссиями с короткими передачами. Дело тут вот в чем, дизельные моторы отличаются хорошим показателями максимального крутящего момента на низких оборотах двигателя. Благодаря этому дизельные автомобили легче преобразуют энергетический потенциал в максимальную динамику на низких оборотах. 

 

 

Если вы знаете о передаточном отношении трансмиссии автомобиля и о технических характеристиках двигателя (крутящий момент, мощность и т.п.), то вы можете получить довольно хорошее представление о фактической движущейся силе, которая передается на колеса автомобиля. Правда для этого вам понадобятся более сложные вычисления, чем простой обзор графика на котором изображено соотношение мощности, крутящего момента к оборотам двигателя. Как правило, более сложные показатели крутящего момента доступного на ведущих колесах автомобиля вычисляются инженерами, которые умеют более точно отвечать на вопрос, какой на самом деле реальный крутящий момент доступен в том или ином автомобиле. 

 

К нашему сожалению, графики самих автопроизводителей не расскажут вам всю правду о потенциале автомобиля который вас интересует. Ведь все эти официальные графики построены при условии максимальной нагрузки на двигатель. Так что друзья вы не сможете узнать для себя, какой на самом деле потенциал машины при половине используемой мощности двигателя. 

 

Также имеются еще немало факторов, которые влияют на реальную динамику машины на дороге. Например, помимо мощности и крутящего момента не маловажную роль играет отзывчивость самой педали газа. Ведь не для кого не секрет, что между нажатием педали газа и реагированием двигателя есть определенная задержка. Именно эта длина задержки и влияет на отзывчивость педали газа в современных автомобилях.

 

К сожалению многие современные транспортные средства имеют на сегодня отвратительный показатель отзывчивости педали газа. Все это связано непосредственно с современной электроникой, которой напичканы буквально все автомобили нашего времени. Электроника, как правило, применяется в машинах для того, чтобы снизить уровень выхлопных газов в процессе работы двигателя внутреннего сгорания.

 

Таким образом в мире постоянно ужесточаются экологические нормы, а автопроизводители просто вынуждены подстраиваться к экологическим требованиям производя автомобили с различными электронными системами отвечающими за экологичность. В конечном итоге это и влияет на их надежность, качество и на динамичность.

 

К большому сожалению, буквально все автопроизводители стараются скрыть от нас с вами полные технические характеристики автомобилей, демонстрируя нам тем самым лишь только небольшую часть данных о машине. Тем не менее, в сети интернет можно найдете немало различных графиков с замерами крутящего момента и мощности множества моделей автомобилей. Если учесть тот факт, что количество двигателей в мире существенно меньше количества моделей автомобилей, то для вас не составит особого труда узнать реальный потенциал практически любого современного автомобиля, который вы собираетесь приобрести или уже купили. 

 

Так что друзья, перед принятием решения о покупке определенной модели автомобиля обязательно посмотрите на график исследования мощности и крутящего момента двигателя данной машины, сопоставив таким образом данные друг с другом. Также, перед самой покупкой, не забудьте друзья заказать длительный тест-драйв таковой автомашины.

 

Ни в коем случае не довольствуйтесь коротким тест-драйвом в течение 15 — 30 минут. 

Ваша задача протестировать машину как минимум в течении 12 часов, чтобы понять, на что способен этот автомобиль. За это время (за эти часы) вы реально сможете узнать фактически все плюсы и минусы данной автомодели. Протестировав автомобиль в том же режиме и на тех самых дорогах где вы чаще всего будете его эксплуатировать, вы поймете, стоит ли вам тратить деньги именно на это транспортное средство. 

 

Так что запомните друзья следующее, если технические характеристики автомобиля вам подходят и графики крутящего момента и мощности вас тоже устраивают, но все-же при тестировании на реальной дороге вы начинаете понимать, что вам в автомобиле что-то или чего-то не нравится (например, динамика автомобиля или рычащий неприятный звук двигателя), то советуем вам отказаться от нее и выбрать другую модель или марку авто.

 

Ни в коем случае не приобретайте автомобиль который вам не нравится в душе. Помните о том, что транспортное средство приобретается надолго и вряд ли стоит покупать такую машину, которая будет портить вам настроение и частенько расстраивать. Ведь настроение находясь за рулем машины — это залог вашей безопасности. 

 

И конечно же друзья ни в коем случае не смотрите только лишь на мощность авто, считая, что это самое главное в автомобиле. А также помните, что большой крутящий момент еще не означает, что такая машина будет иметь динамичный характер. Все зависит от того на каком диапазоне работы двигателя доступны эти показатели. Также необходимо помнить, что конечная мощность и крутящий момент поступающие на колеса существенно отличаются от тех заявленных производителем в технических характеристиках.

 

Не забывайте господа, что сила трения в коробке передач и также в других элементах автомобиля, через которые проходит крутящий момент, существенным образом его снижают. 

Мощность и крутящий момент | www.auto-diagnostic.by

Пользуясь случаем хотелось бы пролить свет на вечные споры о мощности и крутящем моменте двигателей внутреннего сгорания. Одни считают главным показателем максимальную мощность мотора, другие ставят во главу угла крутящий момент. Встречаются люди, которые считают, что 100 «дизельных» л.с. соответствуют примерно 140 «бензиновым» л.с. Также бытует мнение, что VW Golf TDI c 330 Нм крутящего момента будет ускоряться лучше, чем Porsche 911 с 320 Нм.

Очевидно, что эти утверждения не соответствуют действительности.

Определения и разъяснения:

Крутящий момент:

Крутящий момент двигателя прилагается к коленчатому валу двигателя или к первичному валу коробки передач. Крутящий момент изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя. Крутящий момент на колесах зависит от передаточного отношения трансмиссии.

Крутящий момент на колесах:

Это преобразованный трансмиссией крутящий момент двигателя.

Мощность двигателя непосредственно взаимосвязана с крутящим моментом двигателя, а именно, через соотношение P=M*n/9550, где М- крутящий момент двигателя. Единица измерения 1 Н*м, n – частота вращения двигателя в об/мин.

Диаграммы крутящего момента достаточно, чтобы просчитать кривую мощности (и наоборот).

Возьмем два двигателя. У обоих максимальный крутящий момент 200 Нм при 4000 об/мин и мощность 147 л.с. при 6000 об/мин. Несмотря на то, что основные данные этих двух моторов одинаковы, они все же отличаются по динамическим характеристикам. Диапазон крутящего момента и мощности первого двигателя лучше чем у второго. Предположим, что переключение передач происходит при 6500 об/мин и обороты двигателя на следующей, более высокой передаче опускаются до 4300 об/мин. Первый двигатель имеет до точки при 6000 об/мин непрерывно больший крутящий момент и мощность. Таким образом, первый автомобиль будет ускоряться лучше. Это показывает, что основные данные двигателя дают только частичную информацию.

Так что мы теперь знаем о «крутящем моменте» и «мощности двигателя»? На самом деле сравнительно мало. Поскольку трансмиссия и ее передаточное отношение играю существенную роль в движении автомобиля. Старые американские автомобили были оборудованы 2-3 ступенчатыми коробками передач, и несмотря на значительные мощности двигателей, разгонялись они достаточно скромно, т.к. падение оборотов при переключении передач было слишком большим. Как грубое сравнение можно привести Mercedes S-Klasse. Он оборудован 7-ступенчатым автоматом, который позволяет полностью использовать имеющуюся в распоряжении мощность двигателя.

Почему это так?

Все мы знаем, что ускоряется автомобиль лучше в определенной области оборотов двигателя. Оптимально, когда обороты двигателя постоянно находятся в этом диапазоне. Но это возможно лишь на немногих автомобилях оборудованных CVT (безступенчатыми трансмиссиями).

Чем больше передач имеется в распоряжении, тем меньше становится скачок оборотов и тем ближе мы становимся к оптимальному числу оборотов двигателя между переключениями. Усилие на ведущих колесах, это то, что приводит автомобиль в движение. Это сила, приложенная по касательной к окружности колеса. Она несет в себе всю информацию (Крутящий момент, передаточное отношение трансмиссии, размер колес) и направлена противоположно силе сопротивления движению и силе инерции.

Когда нужно переключаться?

Оптимальная точка переключения достигается тогда, когда на следующей высшей передаче имеется большее усилие на ведущих колесах чем на актуальной передаче. Чтобы найти оптимальную точку переключения, необходимо воспользоваться кривой крутящего момента. Диаграмма тягового усилия на ведущих колесах зависит от передаточного отношения трансмиссии и размера установленных шин. Как только пересекутся кривые отдельных передач, нужно переключиться на следующую передачу, чтобы достичь лучшего ускорения. Если же кривые не пересекаются, тогда следует выкручивать двигатель до ограничителя. Далее отображены диаграммы тягового усилия на ведущих колесах, чтобы можно было прочувствовать теорию в деле.

Влияние передаточного отношения

Турбодизель достигает очень высоких значений крутящего момента при низких оборотах двигателя.

Но это только цифры, по которым можно судить о том, как автомобиль будет ускоряться и по ним нельзя делать окончательные выводы. Почему? Потому что дизелю нужно значительно дольше переключаться, чтобы достичь одинаковую с бензином скорость(т.к. число оборотов дизеля существенно ниже чем у бензинового двигателя). Это приводит к тому, что бензиновый двигатель свой низкий крутящий момент преобразует значительно лучше за счет коротких передач, чем дизель с длинными передачами.

Турбодизель против высокооборотистого атмосферного двигателя.

Несмотря на длинные передаточные отношения дизель как правило имеет лучшую тяговитость при низких оборотах. Наглядно это отображено на диаграмме сравнения BMW М3 3.2 л двигателя и BMW 535d. Несмотря на гигантский крутящий момент дизеля (520Нм), бензиновый двигатель (365Нм) в очень широком диапазоне оборотов двигателя имеет значительно большее тяговое усилие на ведущих колесах. Так что этот бензиновый двигатель (вопреки многим мнениям) может ездить с редкими переключениями, иногда даже ленивее чем 535d (на шестой передаче тяговое усилие на колесах стабильно выше чем у 535d, независимо при каких оборотах и какой скорости). Но можно говорить о том, что большая часть турбированных двигателей имеет лучшую приемистость (на низких оборотах) чем атмосферные двигатели. Так что предпочитаете ли вы двигатели имеющие «подрыв» на низких скоростях, или те, которые выдают тягу плавно, это остается делом вкуса.

Турбодизель против турбобензина

Сравним BMW E90 335i с 306 л.с. и 400 Нм и BMW E90 335d с 286 л.с. и 560 Нм. На низших передачах в среднем диапазоне оборотов тяга на колесах дизеля существенно выше, чем у бензинового двигателя. При высоких оборотах бензин свою мощность отыгрывает. На 6-й передаче бензин имеет стабильно большее усилие на колесах чем дизель.

Диаграмма тягового усилия BMW E90 335i и E90 335d

Дизель или бензин как тягач

Широко распространено мнение, что дизельный двигатель из-за его высокого крутящего момента лучше подходит для буксировки. Тем не менее из-за огромного скачка в развитии бензиновых двигателей это не совсем верно. Современные бензиновые двигатели все чаще оснащаются турбонагнетателями, которые могут создавать достаточное давление наддува при низких оборотах, и следовательно достигать высокого крутящего момента. Сравним двигатели 1.4 TSI (170 л.с., 240 Нм) и 2.0TDI (170 л.с., 350 Нм) в VW Golf5.

За основу взят 5% уклон, коэффициент лобового сопротивления 0.7, площадь лобового сопротивления 5.87 м2 и общая масса 3250 кг. 1-я передача для лучшего рассмотрения исключена.

Все режимы выше голубой линии возможны с вышеназванными условиями. Все режимы ниже голубой линии ведут к снижению скорости и в конечном счете к переходу на низшую передачу. Можно увидеть, что дизель может использовать первые четыре передачи, TSI – первые пять. Максимально допустимые скорости следующие:

TDI:

68 км/ч на второй передаче (в ограничителе оборотов)

104 км/ч на третьей передаче (вблизи ограничителя оборотов около 4400 об/мин)

TSI:

99 км/ч на второй передаче (вблизи ограничителя оборотов около 7000 об/мин)

106 км/ч на третьей передаче (при около 5500 об/мин)

90 км/ч на четвертой передаче (при около 3500 об/мин)

65 км/ч на пятой передаче (при около 2300 об/мин)

В целом TSI гораздо лучше подходит для движения с прицепом. Единственным недостатком может быть значительный рост расхода топлива у бензина.

Как выглядит диаграмма тягового усилия авто со ступенчатыми коробками передач мы уже знаем.

Для полноты картины следует отметить бесступенчатую трансмиссию Audi «Multitronic».

Рассмотрим кратко, так как эта трансмиссия имеет призрачные шансы на существование. Это безступенчатая трансмиссия с различными профилями вождения. Спортивно настроенный водитель использует голубую линию для максимального ускорения, с высокими оборотами и большим расходом. Средний водитель будет использовать более низкие обороты. А значит тяга на колесах будет не так высока как в спорт режиме. Соответственно автомобиль ускоряется медленнее. CVT, как уже говорилось ранее, превосходное решение. Теоретически она позволяет получить максимальную производительность. На практике все выглядит по другому. Авто с Мультитроником ускоряются хуже, чем авто с МКПП. Потери в трансмиссии слишком велики и перекрывают все преимущества.

А что же насчет двигателей грузовиков и коммерческих автомобилей?

Глядя на кривые мощности и крутящего момента грузовиков можно быстро обнаружить существенные отличия от легковых автомобилей. В то время как на двигателях легковых авто целью является как можно более равномерное и высокое значение крутящего момента, двигателям грузовиков необходим пик крутящего момента. Покажем качественные отличия грузовых и легковых турбодизелей:

Почему так?

Области применения полностью различны. Легковому автомобилю необходимо достичь максимального ускорения и как можно более высокой максимальной скорости. В тоже время необходимо принять во внимание тот факт, что эти двигатели практически постоянно используются в режимах частичной нагрузки. Грузовые же двигатели (в качестве простого примера возьмем двигатели бульдозера или трактора) обычно используются на максимальной нагрузке. Максимальные крутящие момент и мощность ему необходимы при низких оборотах, а также как можно большее нарастание крутящего момента. Почему не падение а именно нарастание крутящего момента станет ясно в следующем абзаце.

Цель этого нарастания величины крутящего момента может быть хорошо объяснена на примере бульдозера. Насыпь земли перед ковшом бульдозера всегда большая, поэтому возникает необходимость увеличить мощность, чтобы продвинуть насыпь дальше. При этой нагрузке частота вращения двигателя падает и вместе с тем падает скорость сдвига. Снижение числа оборотов двигателя благодаря типичной для грузовых транспортных средств кривой крутящего момента ведет к росту крутящего момента и мощности двигателя (смотри график). Таким образом в некоторой степени предотвращается дальнейшее падение оборотов и скорости сдвига – чем сильнее падение числа оборотов, тем больше мощности отдает двигатель. В переносном смысле можно сказать: кривая крутящего момента таких двигателей позволяет независимо от нагрузки относительно сохранять необходимую скорость. Такие моторы имеют «иммунитет» против увеличения нагрузки и становятся ненамного медленнее при ее увеличении. Но все же почему «нарастание крутящего момента» а не «падение»? Теперь нужно смотреть на график в направлении рабочих оборотов. При нагрузке число оборотов падает и происходит РОСТ крутящего момента.

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля: определение, формула

Автоликбез29 сентября 2019

Среди всех важных параметров двигателя авто наиболее показательным является мощность. Автолюбители часто оперируют «лошадиными силами» и забывают про еще один важный параметр, характеризующий машину – крутящий момент двигателя. Хотя данный показатель считается менее значимым, он определяет, насколько резким будет старт и дальнейшее ускорение авто.

Понятие крутящего момента двигателя

КМ можно представить как показатель силы вращения коленвала. Перед тем, как в нем разобраться, начнем с мощности и количества оборотов, а также разберем, почему все эти параметры взаимосвязаны. Первая характеристика подразумевает работу, которая производится за временную единицу. Под работой подразумевается преобразование энергии сгорания топлива в кинетическую. Вторая характеристика говорит о количестве оборотов вала в минуту. Ну, а крутящий момент можно назвать производной от этих характеристик величиной.

Учитывая принятую систему измерения силы в ньютонах (Н), а длины в метрах (м), крутящий момент измеряется в «Нм», поскольку речь о силе, прикладываемой к поршню и длине плеча коленчатого вала. Чем больше эта величина, тем выше динамика авто, соответственно, тем быстрее оно развивает заявленное количество «лошадок».

От чего зависит величина крутящего момента двигателя?

  • радиус кривошипа коленвала;
  • давление, создаваемое в цилиндре;
  • поршневая площадь;
  • объем.

По большей части, величина будет зависеть от объема ДВС: с его увеличением будет расти сила, которая воздействует на поршень. Конечно, немаловажную роль играет и радиус кривошипа, но учитывая конструктивные особенности современных двигателей, варьирование этой величины возможно только в небольших пределах. Также стоит сказать о зависимости от давления: чем оно больше, тем больше прикладываемая сила.

Формула расчета крутящего момента

Сначала посмотрим на формулу расчета мощности:

Р(мощность, кВт) = М(крутящий момент, Нм) х n (число оборотов в минуту) / 9550.

Расчет КМ выглядит следующим образом:

М(крутящий момент, Нм) = Р(мощность, кВт) x 9550 / n (число оборотов в минуту).

Дабы рассчитать нужные величины и не запутаться, достаточно воспользоваться конвертером, который доступен на многих автолюбительских сайтах.

Как измеряется крутящий момент?

Для этого достаточно взглянуть на техническую документацию своего авто. Но реальные измерения также доступны: необходимо использовать специальные датчики. Они позволят провести статические и динамические измерения.

Измерение заключается в создании ситуации, где двигатель набирает максимальные обороты, затем тормозится: в процессе создается график, демонстрирующий максимальный момент мотора в момент нажатия на тормоз. Сначала показатель будет небольшим, затем будет наблюдаться рост, достижение пика и падение.

СТО должны оснащаться профессиональными тензометрами: все измерения обрабатывает специальное ПО, а результаты отображаются в виде графиков. Основная сложность в измерении КМ – достичь высокой точности показаний. Устаревшие контактные, светотехнические или индукционные тензометры не обеспечивали должной эффективности, поэтому в настоящий момент используются измерители в виде компактного передатчика, закрепляемого на вал: он передает данные на прибор-приемник, предоставляющий данные, не нуждающиеся в обработке.

Мощность или крутящий момент – что важнее?

Для решения этой дилеммы необходимо понять несколько фактов:

  • мощность имеет линейную зависимость от частоты оборотов коленвала: быстрее вращение – больше показатель;
  • мощность – производная КМ;
  • до определенного значения рост КМ зависим от числа оборотов: быстрее вращение – выше КМ. Но преодолев пиковое значение, он снижается.

Отсюда можно прийти к выводу, что крутящий момент – приоритетный параметр, характеризующий возможности мотора. В то же время, нельзя пренебрегать мощностью: это значит, что производители автомобилей должны настроить работу агрегата таким образом, чтобы соблюдался баланс этих величин.

Как можно увеличить крутящий момент двигателя?

  1. Смена коленчатого вала. К недостатка метода можно отнести тот факт, что это редкая для многих марок авто деталь: часто ее делают на заказ. Кроме того, это снизит долговечность двигателя.
  2. Расточка цилиндров. Более популярный метод, основанный на увеличении объема цилиндра. Метод доступен в большинстве автосервисных мастерских.
  3. Настройка карбюратора. Зачастую используется в дополнение к расточке.
  4. Увеличение турбонаддува. Доступно в моделях с турбированным двигателем. Тем не менее, снимая ограничения в блоке, который отвечает за управление компрессором – достаточно опасный способ, снижающий запас нагрузок в моторе. Тем, кто на него решается, также приходится прибегать к увеличению камеры сгорания, улучшению охлаждения, регулировке впускного клапана и смене распредвала, коленвала и поршней.
  5. Изменение газодинамики. Еще один метод, который по плечу только профессионалам. К тому же, убирая ограничения можно столкнуться не только с выросшей динамикой, а и с ухудшением сцепления.
  6. Использование масляного фильтра. Простой способ, снижающий засорение двигателя и продлевающий срок эксплуатации его запчастей.

Как видно, мотор – это сложный агрегат. Он уже рассчитан с использованием сложных инженерных формул и технологий, а значит, увеличение характеристики крутящего момента нежелательно. Если желание все же есть, стоит обратить внимание на два первых пункта. Можно, конечно, попытаться устранить заводские дефекты: убрать в камерах сгорания непродуваемые зоны и убрать в стыках заостренные углы, а также, неровности на клапанах. Но придется доверить эти операции специалистам своего дела.

Отдельно стоит сказать о так называемых усилителях КМ: их принцип основан на отборе мощности уменьшением оборотов, что не лучшим способом сказывается на долговечности конструкции. Подобные решения не увеличивают КМ, а позволяют его плавно менять на постоянных оборотах.

Какому двигателю отдать предпочтение?

В настоящий момент к привычным ДВС на дизельном топливе или бензине добавились еще и электродвигатели. Во всех этих конструкциях крутящий момент двигателя может кардинально отличаться.

Бензиновый двигатель

Действие основано на впрыске и формировании воздушно-топливной смеси с последующим возгоранием от искры свечей зажигания. Процесс происходит при температуре в 500 градусов, а коэффициент сжатия находится в районе 10 единиц.

Дизельный двигатель

Здесь коэффициент сжатия достигает уже 25 единиц, а температура составляет 900 градусов. При таких условиях смесь воспламеняется без необходимости в использовании свечей.

Электродвигатель

Пожалуй, самый простой и прогрессивный вариант, который лучше вообще исключить из списка. Дело в том, что трехфазный асинхронный двигатель работает по другому принципу, кардинально отличающемуся от традиционных ДВС. Здесь пикового КМ в 600 Нм можно достичь на любой скорости. Если же говорить о «лошадях», у Теслы их количество составит 416.

Но пока электрокары не получили повсеместного распространения. И если этот вариант по каким-либо причинам недоступен, рассмотрим особенности бензиновых и дизельных агрегатов. При одинаковых объемах первый способен давать высокую скорость, второй – быстрый разгон.

В заключение

Как уже отмечалось, КМ требует внимания непосредственно при выборе авто. Зная ключевые особенности двигателей, теперь не составит труда определиться с выбором. Что до увеличения значений крутящего момента в имеющейся машине, не стоит забывать о балансе, заложенном производителем, и уж тем более нежелательно прибегать к кардинальным мерам. Увеличение динамики можно рекомендовать только в силовых агрегатах, причем КМ должен располагаться в диапазоне, где он может достигать пиковых значений. Как бы там ни было, планомерное распространение электрокаров вскоре может избавить от мук выбора. А пока, лучше быть осведомленным в технических деталях машины, как минимум, это позволит не теряться среди вопросов коллег-автолюбителей.

Крутящий момент

Автор admin На чтение 5 мин Просмотров 1.5к.

Крутящий момент – качественный показатель, характеризующий силу вращения коленчатого вала автомобиля.

Его измерение производится в ньютон-метрах (н*м). От показателя КМ зависят тяговые характеристики ДВС и динамика разгона транспортного средства.

Важно: ошибкой было бы называть крутящий момент вращающим, как это делают некоторые источники в Сети. Термин «крутящий» подразумевает внутреннюю силу, приводящую к вращению. Под словом «вращающий» подразумевается наружная сила. Так, крутящей является сила, приводящая в движение коленчатый вал. Вращающей – сила пальцев, в которых крутят карандаш.

Если простым языком отвечать на вопрос, что такое крутящий момент двигателя, то можно сказать, что КМ – сила, с которой агрегат крутит выходной вал. Например, при КМ, равном 130 Н*м и длине выходного вала 1 метр на его конец можно повесить груз весом 13 кг. При этом мотор должен провернуть вал.

Непосредственное отношение к понятию КМ имеет показатель мощности. Мощность и крутящий момент неразрывно связаны, так как одно вытекает из другого. График КМ растет только совместно с графиком мощности.

Мощность определяется количеством работы, которую мотор способен выполнять за единицу времени. Измеряется в лошадиных силах или киловаттах. При этом первая единица измерения является неофициальной, но более популярной. Вторая – официальной, но используемой только в документах.

Показатель КМ двигателя автомобиля напрямую зависит от:

Мощность двигателя определяется по формуле P=M*N, где P это мощность, М – крутящий момент, N – обороты двигателя. Соответственно, расчитать КМ можно по формуле M = P/N.

При проведении подсчетов необходимо использовать официальные единицы измерения, зарегистрированные в СИ (Н*м, ватты, радианы в секунду). Реальное измерение крутящего момента производится на специальном стенде в лабораторных условиях.

Передача КМ к ведущим колесам

Появления КМ в результате сгорания топлива недостаточно для начала движения. Момент должен быть передан к ведущим колесам транспортного средства.

Передача выработанного крутящего момента осуществляется посредством трансмиссии – коробки передач, валов, ШРУСов, заднего редуктора, раздаточной коробки. Наличие тех или иных элементов трансмиссии зависит от типа привода автомобиля.

В процессе движения водитель имеет возможность изменять КМ, передаваемый от двигателя к колесам. Чтобы добиться этого, необходимо увеличивать или уменьшать количество оборотов силового агрегата. Подобные манипуляции без потерь в скорости движения совершаются с помощью коробки передач.

Важно: коробка переключения передач – устройство, предназначенное для изменения частоты вращения и КМ на двигателях, не обладающих достаточной приспособляемостью. Сегодня в автомобильной промышленности применяются механические, гидромеханические, электромеханические и автоматические КПП.

В процессе передачи крутящего момента его показатель может уменьшаться вследствие механических потерь. Передающееся усилие ослабевает по причине трения элементов мотора и трансмиссии друг об друга, сопротивления материалов, из которых изготовлены детали автомобиля и других факторов воздействия.

Максимальный и номинальный КМ

В механике существует понятие о максимальном и номинальном КМ.

Максимальный крутящий момент – самый большой показатель КМ, который двигатель может развить.

Известно, что момент не является постоянной величиной. Его показатель растет совместно с ростом оборотов.

Однако на определенном этапе поток воздуха, поступающий в цилиндры, начинает оказывать столь высокое сопротивление, что разрежения, создаваемого поршнем, становится недостаточно для всасывания достаточного количества топливовоздушной смеси. При этом ухудшается вентиляция цилиндров, и рост к/м прекращается.

На автомобилях ВАЗ-2110 с мотором 21114 максимальный показатель КМ достигается на 3 тысячах оборотов в минуту. Дальнейшее увеличение частоты работы силового агрегата приводит к росту мощности. При этом крутящий момент снижается.

На что влияет подобное явление? Автомобиль, работающий в мощностном режиме, способен легко преодолевать подъемы, тащить тяжелый прицеп, другой автомобиль. При этом динамика разгона даже не загруженного ТС будет существенно снижена.

Номинальный крутящий момент – показатель КМ, который двигатель выдает без дополнительной нагрузки, работая в нормальном режиме.

Как увеличить КМ


Как увеличить крутящий момент двигателя? Увеличение КМ осуществляется практически аналогично увеличению такого показателя, как мощность двигателя. Для этого необходимо произвести доработку самого мотора или его агрегатов.

  • Замена распределительных валов, системы выпуска, фильтров на высокопроизводительные аналоги;
  • Повышение пропускных возможностей впускного клапана или турбирование. Это дает возможность улучшить вентиляцию цилиндров;
  • Коррекция фаз газораспределения с увеличением времени открытия впускных клапанов;
  • Увеличение степени сжатия. Данный способ позволяет значительно повысить КМ, однако сопровождается существенными техническими трудностями.
  • Замена поршней более легкими аналогами. Двигателю будет легче крутиться. Соответственно, динамика разгона вырастет.

Увеличения динамики разгона можно добиться и путем коррекции механизма передачи крутящего момента к ведущим колесам. Для этого необходимо установить в коробку передач шестерни с большим передаточным числом. Следует помнить, что увеличение КМ будет означать снижение максимальной скорости авто.

Увеличения динамики разгона можно добиться и с помощью чип-тюнинга. При этом заводская программа с блока управления двигателем заменяется на альтернативную, изменяющую параметры работы силового агрегата в ту или иную сторону.

Мне нравится2Не нравится

Крутящий момент — что это такое?

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

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

Что интересует людей, изучающих технические характеристики того или иного автомобиля? В первую очередь мощность, затем расход топлива и максимальная скорость. О крутящем моменте вспоминают редко. А зря.

Что такое крутящий момент?

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

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

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

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

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

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

Роль мощности в крутящем моменте

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

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

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

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

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

Как повысить крутящий момент?

Дорогие и сложные способы увеличения мощности и крутящего момента

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

Установка наддува на атмосферный двигатель

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

Замена двигателя

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

Форсирование

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

Бюджетные и доступные способы увеличения мощности и крутящего момента

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

Чип-тюнинг

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

Доработка или замена системы впуска воздуха

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

Доработка или замена системы выпуска выхлопных газов

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

Использование качественных расходных материалов

Иридиевые свечи зажигания

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

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

что такое, формула и в чем измеряется

На чтение 9 мин. Просмотров 2.7k.

Мощность двигателя – важнейший его показатель. Как в плане эксплуатации, так и в плане начисления налогов на авто. Крутящий момент нередко путают с мощностью или упускают его из виду в процессе оценки ходовых качеств авто. Многие упрощают автомобиль, считая, что большое количество лошадиных сил – главное преимущество любого мотора. Однако, вращающий момент – более важный показатель. Особенно, если автомобиль не предполагается использовать в качестве спортивного.

Что такое крутящий момент

Крутящим моментом называют единицу силы, которая необходима для поворота коленчатого вала ДВС. Эта не «лошадиная сила», которой должна обозначаться мощность.

ДВС вырабатывает кинетическую энергию, вращая таким образом коленвал. Показатель мощности двигателя (сила давления) зависит от скорости сгорания топлива. Крутящий момент – результат от действия силы на рычаг. Эта сила в физике считается в ньютонах. Длина плеча коленвала считается в метрах. Поэтому обозначение крутящего момента – ньютон-метр.

Технически, крутящий момент – это усилие, которое должно осуществляться двигателем для разгона и движения машины. При этом сила, оказывающая действие на поршень, пропорциональна объему двигателя.

Маховик – одна из важнейших деталей, которая должна через редуктор передавать вращательный момент от мотора к коробке передач, от стартера на коленвал, от коленвала на нажимной диск. Собственно, крутящий момент – итог давления на шатун.

Формула расчета крутящего момента

Показатель КМ рассчитывается так: мощность (в л. с.) равно крутящий момент (в Нм) умножить на обороты в минуту и разделить на 5,252. При меньших чем 5,252 значениях крутящий момент будет выше мощности, при больших – ниже.

В пересчете на принятую в России систему (кгм – килограмм на метр) – 1кг = 10Н, 1 см = 0,01м. Таким образом 1 кг х см = 0,1 Н х м. Посчитать вращательный момент в разных системах измерений ньютоны/килограммы и т.д. поможет конвертер – в практически неизменном виде он доступен на множестве сайтов, с его помощью можно определять данные по практически любому мотору.

График:

На графике изображена зависимость крутящего момента двигателя от его оборотов

От чего зависит крутящий момент

На КМ будут влиять:

  • Объем двигателя.
  • Давление в цилиндрах.
  • Площадь поршней.
  • Радиус кривошипа коленвала.

Основная механика образования КМ заключается в том, что чем больше двигатель по объему, тем сильней он будет нагружать поршень. То есть – будет выше значение КМ. Аналогична взаимосвязь с радиусом кривошипа коленвала, но это вторично: в современных двигателях этот радиус сильно изменить нельзя.

Давление в камере сгорания – не менее важный фактор. От него напрямую зависит сила, давящая на поршень.

Для снижения потерь крутящего момента при тряске машины во время резкого газа можно использовать компенсатор. Это специальный (собранный вручную) демпфер, компенсация которого позволит сохранить вращающий момент и повысить срок эксплуатации деталей.

На что влияет крутящий момент

Главная цель КМ – набор мощности. Часто мощные моторы обладают низким показателем КМ, поэтому не способны разогнать машину достаточно быстро. Особенно это касается бензиновых двигателей.

ВАЖНО! При выборе авто стоит рассчитать оптимальное соотношение вращательного момента с количеством оборотов, на которых чаще всего мотор будет работать. Если держать вращательный момент на соответствующем уровне, это позволит оптимально реализовать потенциал двигателя.

Высокий КМ также может влиять на управляемость машины, поэтому при резком увеличении скорости не лишним будет использование системы TSC. Она позволяет точнее направлять авто при резком разгоне.

Широко распространенный 8-клапанный двигатель ВАЗ выдает вращательный момент 120 (при 2500-2700 оборотах). Ручная коробка или АКПП стоит на машине – не принципиально. При использовании КПП немаловажен опыт водителя, на автоматической коробке плавный старт обеспечивает преобразователь.

Как увеличить крутящий момент

Увеличение рабочего объема. Чтобы повышать КМ используются разные методы: замена установленного коленвала на вал с увеличенным эксцентриситетом (редко встречающаяся запчасть, которую трудно находить) или расточка цилиндров под больший диаметр поршней. Оба способа имеют свои плюсы и минусы. Первый требует много времени на подбор деталей и снижает долговечность двигателя. Второй, увеличение диаметра цилиндров с помощью расточки, более популярен. Это может сделать практически любой автосервис. Там же можно настроить карбюратор для повышения КМ.

Изменение величины наддува. Турбированные двигатели позволяют достичь более высокого показателя КМ благодаря особенностям конструкции – возможности отключить ограничения в блоке управления компрессором, который отвечает за наддув. Манипуляции с блоком позволят повысить объем давления выше максимума, указанного производителем при сборке автомобиля. Способ можно назвать опасным, поскольку у каждого двигателя есть лимитированный запас нагрузок. Кроме того, часто требуются дополнительные усовершенствования: увеличение камеры сгорания, приведение охлаждения в соответствие повышенной мощности. Иногда требуется отрегулировать впускной клапан, иногда – сменить распредвал. Может потребоваться замена чугунного коленвала на стальной, замена поршней.

Изменение газодинамики. Редко используемый вариант, поскольку двигатель – сложная конструкция, созданием которого занимаются профессионалы. Теоретически можно придумать, как убрать ограничения, заложенные конструкторами для увеличения срока эксплуатации двигателя и его деталей. Но на практике, если убрать ограничитель, результат не гарантирован, поскольку поменяются все характеристики: например, динамика вырастет, но шина не будет цепляться за дорогу. Чтобы усовершенствовать двигатель такие образом надо быть не просто автомобильным конструктором, но и математиком, физиком и т.д.

ВАЖНО! Простой способ повысить КМ – использовать масляный фильтр. Он снизит засорение двигателя и продлит срок эксплуатации всех деталей.

Определение крутящего момента на валу

Для измерения крутящего момента на валу автомобильного двигателя применяется множество методик. Это может быть показатель подачи топлива, температуры выхлопных газов и т.д. Такие методы не гарантируют высокой точности.

Распространенный метод повышенной точности – применение тензометрического моста. На вал крепятся тензометры, электрически соединенные по мостовой схеме. Сигнал передается на считывающее устройство.

Измеритель крутящего момента

Главная сложность в измерителе крутящего момента, использующего тензометры, является точность передачи данных. Применявшиеся ранее контактные, индукционные и светотехнические устройства не гарантировали необходимой эффективности. Сейчас данные передаются по цифровым радиоканалам. Измеритель представляет собой компактный радиопередатчик, который крепится на вал и передает данные на приемник.

Сейчас такие устройства доступны по стоимости и просты в эксплуатации. Применяются в основном в СТО.

Датчик крутящего момента

Аналогичные устройства, измеряющие КМ, в автомобиле могут быть установлены не только на коленвал, но и на рулевое колесо. Он ставится на модели машин с электроусилителем руля и позволяет отслеживать работу системы управление автомобилей. При выходе датчика из строя, усилитель, как правило, отключается.

Максимальный крутящий момент

Максимальным называется крутящий момент, представляющий пик, после которого момент не растет, несмотря на количество оборотов. На малых оборотах в цилиндре скапливается большой объем остаточных газов, в результате чего показатель КМ значительно ниже пикового. На средних оборотах в цилиндры поступает больше воздуха, процент газов снижается, крутящий момент продолжает расти.

При высоких оборотах растут потери эффективности: от трения поршней, инерционных потерь в ГРМ, разогрева масла и т.д. будет зависеть работа мотора. Поэтому рост качества работы двигателя прекращается или само качество начинает снижаться. Максимальный крутящий момент достигнут и начинает снижаться.

В электродвигателях максимальный вращательный момент называется «критический».

Таблица марок автомобилей с указанием крутящего момента:

Модели автомобиля ВАЗ Крутящий момент (Нм, разные марки двигателей)
2107 93 – 176
2108 79-186
2109 78-118
2110 104-196
2112 104-162
2114 115-145
2121 (Нива) 116-129
2115 103-132
2106 92-116
2101 85-92
2105 85-186
Двигатели ЗМЗ
406 181,5-230
409 230
Других популярные в России марки автомобилей
Ауди А6 500-750
БМВ 5 290-760
Бугатти Вейрон 1250-1500
Дэу Нексия 123-150
КАМАЗ ~650-2000+
Киа Рио 132-151
Лада Калина 127-148
Мазда 6 165-420
Мицубиси Лансер 143-343
УАЗ Патриот 217-235
Рено Логан 112-152
Рено Дастер 156-240
Тойота Королла 128-173
Хендай Акцент 106-235
Хендай Солярис 132-151
Шевроле Каптив 220-400
Шевроле Круз 118-200

Какому двигателю отдать предпочтение

Сегодня множество моделей производители оснащают разными типами моторов: бензиновым или дизельным. Эти модели идентичны только по цене и другим характеристикам.

Из-за разных типов мотора одна и та же модель может отличаться по показателям мощности мотора и крутящему моменту, при этом разница может быть значительной.

Бензиновый двигатель

Бензиновый двигатель формирует воздушно-топливную смесь, заполняющую цилиндр. Температура внутри него поднимается до примерно 500 градусов. У таких моторов номинальный коэффициент сжатия составляет порядка 9-10, реже 11 единиц. Поэтому, когда происходит впрыск необходимо использование свечей зажигания.

Дизельный двигатель

В цилиндрах работающего на дизеле движка коэффициент сжатия смеси может достигать показателя в 25 единиц, температура – 900 градусов. Поэтому смесь зажигается без использования свечи.

Электродвигатель

Автомобильный трехфазный асинхронный электродвигатель работает по совершенно другим законам, поэтому его мощность и КМ отличаются от традиционных кардинально. Электромотор состоит из ротора и статора, кратность которых позволяет выдавать пиковый КМ (600 Нм) на любой скорости. При этом мощность электродвигателя, например, у Теслы, составляет 416 л. с.

Чтобы ответить на вопрос – дизельный, бензиновый или электродвигатель лучше, надо сначала исключить третий вариант, поскольку электродвигатели пока не так распространены, как первые два типа.

ВАЖНО! Что касается выбора между бензиновым и дизельным двигателями, они в первую очередь отличаются мощностью и крутящим моментом. На практике это означает, что при одинаковом объеме двигателя дизельный быстрее разгоняется, а бензиновый позволяет давать более высокую скорость.


Кроме того, благодаря большему крутящему момент автомобиль, использующийся как грузовой, обладает большей грузоподъемностью за счет двигателя. Особенно если двигатель дизель-генераторный.

Улучшение разгона авто за счет изменения момента вращения

Чем выше показатель крутящего момента – тем быстрее двигатель набирает мощность. Таким образом, вырастет скорость движения. На практике это означает, что, например, во время разгона крутящий момент позволит быстрее обогнать едущий впереди автомобиль.

Чтобы улучшить разгон автомобиля за счет изменения момента вращения, достаточно повысить показатели последнего. Как это сделать – описано выше.

Зависимость мощности от крутящего момента

Крутящий момент, как говорилось выше, это показатель того, с какой скоростью двигатель может набирать обороты. По сути, мощность мотора – прямая производная от КМ на коленвале. Чем больше оборотов – тем выше показатель мощности.

Зависимость мощности от вращательного момента выражается формулой: Р = М*n (Р – мощность, М – крутящий момент, n – количество оборотов коленвала/мин).

кривых обучения | Распознавание удобного для гонок динамометрического графика

Кривая падающего момента, возрастающая мощность

лошадиных сил обычно увеличивается после максимального крутящего момента на большинстве двигателей. Это происходит потому, что число оборотов увеличивается быстрее, чем падает крутящий момент. Во всех случаях самое быстрое время круга получается, когда вы выкладываете на трассе наибольшую мощность (а не крутящий момент). Это одна из причин, по которой удобные кривые мощности и крутящего момента при правильном вождении дают вам более быстрые, легкие и утомительные круги, поскольку автомобилем становится легче управлять.

Плавное восстановление при переключении передач

Несколько лет назад драгрейсеры Pro Modified указали, что если вы могли услышать, почувствовать или увидеть переход от первого к второму, это будет медленный проход. Майк Хеджекок из Eagle Racing Engines создает двигатели мощностью более 2000 лошадиных сил для дверных захлопывателей RWD Pro-Mod весом 2400 фунтов. Эти автомобили проезжают четверть мили при низких 6 или высоких 5. Эти гонщики понимают, что нельзя нарушать сцепление шин с дорогой, когда автомобиль уже находится на неровном крае сцепления.Чтобы избежать нарушения сцепления с дорогой, ускорение до и после переключения передач должно быть ТОЧНО одинаковым. Это происходит, когда мощность в лошадиных силах при оборотах переключения равна мощности в лошадиных силах на оборотах двигателя после переключения; одинаковая мощность на шинах до и после смены. Оптимизация формы кривой мощности, переключения передач и точек переключения позволяет автомобилю сбрасывать максимальную мощность без нарушения тяги.

Исключение двигателя дрейфа

При настройке двигателя для соревнований по дрифту водителю нужна кривая мощности, лишенная «автомагического» контроля тяги.Вместо этого желательна кривая мощности, которая вызывает и поддерживает пробуксовку колес. Один из способов добиться этого — участвовать в гонках на оборотах двигателя ниже максимального крутящего момента. Замена двигателя на двигатель V8 с большим рабочим объемом и высоким крутящим моментом часто может обеспечить достаточный крутящий момент на более низких оборотах двигателя ниже максимального крутящего момента, чтобы заставить колеса вращаться. По мере того, как частота вращения двигателя увеличивается до максимального крутящего момента, шансы на восстановление тяги устраняются. Добавление центробежного нагнетателя, который добавляет наддув при увеличении оборотов двигателя, также может обеспечить эти оптимизированные для дрифта кривые.Распредвалы с увеличенным сроком службы также можно использовать для переключения максимального крутящего момента на более высокий уровень. Конечно, эти настройки предназначены только для специальных дрифт-машин и не должны использоваться на соревнованиях или уличных транспортных средствах.

Итог

Понимая кривую мощности вашего двигателя, вы можете принимать обоснованные решения о будущих обновлениях, одновременно разрабатывая удобную кривую мощности для плавной и быстрой гонки. С усиленным контролем мощности двигателя проходы и круги могут быть немного скучнее, но вы будете быстрее.

Ключевые точки кривой динамометрии

1) Самая низкая частота вращения, которую следует использовать на трассе. Крутящий момент может оставаться постоянным на полке после этого числа оборотов.

2) Стартовые обороты для «автомагического» контроля тяги. Часто ниже начальной точки самого быстрого диапазона мощности. Можно использовать, чтобы избежать переключения на пониженную передачу.

3) Максимальные обороты / Redline. Иногда красная линия двигателя не может быть достаточно высокой, чтобы увидеть полную форму кривой.

4) Идеальные обороты при переключении на более высокую передачу на следующей более высокой передаче, где мощность после переключения равна мощности до переключения.

5) Переключайтесь с этой частотой вращения двигателя при переключении на повышенную передачу. Идеальные обороты при переключении на более высокую передачу. Передаточные числа трансмиссии влияют на пункты 4 и 5.

6) Альтернативная повышающая передача с восстановлением оборотов. Когда передаточные числа между шестернями трансмиссии становятся ближе, точки 4 и 5 перемещаются ближе друг к другу.

7) Альтернативная точка числа оборотов при повышении передачи, используемая с коробкой передач с близким передаточным числом. Обратите внимание, что средняя мощность между этими точками выше.

8) Пиковая мощность в л.с. Чем ближе гоночная скорость к этому моменту при ускорении, тем быстрее будет время круга.

Зацепление по кривой

Коробка передач автомобиля определяет падение оборотов при переключении на повышенную передачу. Мы назвали точку, в которой число оборотов в минуту снижается при повышении передачи «число оборотов в минуту при повышении и восстановлении».

В идеале частота вращения повышающей передачи и восстановления должна соответствовать двум правилам:

1) Число оборотов в минуту при восстановлении передачи должно быть выше, чем число оборотов двигателя при максимальном крутящем моменте. Это обеспечит «автоматическое» управление тяговым усилием, поскольку двигатель будет вырабатывать меньший крутящий момент при увеличении числа оборотов.

2) Мощность в лошадиных силах при повышении передачи и восстановлении оборотов должна равняться мощности в лошадиных силах на оборотах переключения. За счет передачи равной мощности автомобилю до и после переключения подвеска не выходит из строя, и автомобиль ускоряется более плавно и с большей управляемостью.

Согласно вышеперечисленным правилам, наш Project RH9 GT-R должен быть переведен на 9800 об / мин или выше, чтобы избежать падения оборотов двигателя ниже максимального крутящего момента 7250 об / мин. С новым двигателем мы увеличим число оборотов двигателя до 10 500 об / мин на динамометрическом стенде, чтобы получить форму кривой мощности.Это позволит нам выбрать точные обороты переключения на каждой передаче, чтобы удовлетворить второму правилу. Помимо обеспечения наилучшего баланса и контроля, эти точки переключения передач также обеспечивают самое быстрое ускорение, поскольку они охватывают диапазон мощности кривой с максимальной средней мощностью в лошадиных силах.

Физика двигателя внутреннего сгорания

Физика, лежащая в основе современных четырехтактных двигателей
Дэвид Гиссель
Университет Аляски Фэрбенкс
Веб-проект Physics 211, осень 2002 г.

Мощность двигателя измеряется двумя способами.Первый — это прямое измерение мощности двигателя: крутящий момент. Крутящий момент определяется как количество массы, которое может быть поднято на определенное расстояние от центра вращения (измеряется в фунтах-футах в Америке и Н-м в остальном мире). Крутящий момент — это то, что ускоряет машину. Это то, что толкает вас обратно на сиденье при ускорении.

Второй способ измерения выходной мощности — в лошадиных силах (в других странах мощность определяется единицей PS). В остальном мире объем производства также измеряется в киловаттах.Лошадиная сила — это расчетная единица (напрямую не измеряется). Его можно просто представить как крутящий момент, который двигатель производит при заданных оборотах. Первоначально он был определен Джеймсом Ваттом как вес, который лошадь могла поднять на 100 футов за одну минуту. Ватт оценил это число как 330 фунтов.

Чтобы преобразовать мощность в лошадиные силы в крутящий момент, мы должны понимать уравнения работы и мощности, перечисленные ниже.

Работа = Сила * 2 * Пи * радианы = (в английских единицах) 1 фунт * 2 * 3.14 * 1 фут = 2 * 3,14 фунт-фут = 6,283 фунт-фут

Мощность = Работа / время = 6,283 фунт-фут / мин

1 л.с. определяется как 550 фунт-фут / с = 33000 фунт-фут / мин (по измерениям Джеймса Ватта)

Итак, если 1 фунт-фут крутящего момента применяется за одну минуту (1 об / мин) = (6,283 фунт-фут / мин) / (33000 фунт-фут / мин) = 1/5252 от 1 л.с.

Из этого мы видим, что в одной лошадиной силе 5252 фунт / фут крутящего момента в минуту. Или … если мы умножим крутящий момент в фунт-футах на число оборотов в минуту, при котором этот крутящий момент создается, а затем разделим на 5252, мы получим выходную мощность при этих оборотах.Если мы посмотрим на показания динамометрического станка двигателя, эта взаимосвязь станет более ясной.


Динамограммы предоставлены SCDYNE performance

Темно-синие и темно-зеленые линии — это базовый крутящий момент и крутящий момент с наддувом (мы обсудим наддув на следующей странице) для двигателя Saturn с двумя распредвалами, измеренные от колес (примерно на 10 процентов ниже измеренного крутящего момента на кривошипе из-за трения в трансмиссия). Как вы можете видеть, кривые крутящего момента очень плоские примерно до 6500 об / мин, где они начинают падать.Вы также можете четко видеть, как крутящий момент увеличивается линейно с увеличением числа оборотов, пока кривая крутящего момента является плоской. Если вы едете в автомобиле с плоской кривой крутящего момента, вы будете чувствовать один и тот же толчок в спинку сиденья на каждой передаче, вплоть до высоких оборотов, когда крутящий момент падает. Мощность в лошадиных силах (особенно пиковая) не отражает этого ускоряющего толчка. Он просто показывает время, в течение которого этот крутящий момент может поддерживаться (мощность увеличивается до тех пор, пока крутящий момент не упадет). Таким образом, мощность в лошадиных силах — это просто отражение того, как долго вы можете сильно ускоряться на данной передаче.Также обратите внимание, что мощность и крутящий момент пересекаются при 5252 об / мин на обоих динамометрических графиках. Это результат ранее упомянутых отношений между ними.

Однако крутящий момент и мощность двигателя не соответствуют характеристикам автомобиля. Например, автомобиль, который развивает большой крутящий момент в диапазоне низких оборотов, но не так много мощности из-за низких максимальных оборотов, может быть оснащен более высоким передаточным числом, чтобы обеспечить большую скорость на данной передаче при заданных оборотах. И наоборот, автомобиль, который не развивает большой крутящий момент, но имеет очень высокие максимальные обороты, может быть переведен на низкий уровень, чтобы обеспечить лучшее ускорение.Вот почему автомобили с меньшей мощностью, такие как старые Subaru или Toyotas с мощностью 90 или менее лошадиных сил, могут быть очень управляемыми. Указанные автомобили используют большую часть своего крутящего момента (около 100 фунт-футов) в диапазоне 2000–3000 об / мин. Поэтому производители оснастили их более высокими передачами, позволяющими водителю переключаться на более низких оборотах при ускорении в условиях большого крутящего момента. Многие современные автомобили, такие как Honda, придерживаются противоположной философии. Эти автомобили развивают очень маленький крутящий момент на низких оборотах, но могут иметь очень высокие обороты, что обеспечивает более высокую пиковую выходную мощность.Эти автомобили имеют более низкие передачи и переключаются на более высоких оборотах с теми же соответствующими скоростями.

Имея базовое представление о мощности и крутящем моменте, давайте рассмотрим несколько способов увеличить их количество с помощью наддува!

Спросите у Джеффа Смита: пиковая мощность в зависимости от кривой крутящего момента — что больше всего важно для вашего приложения?

Изображение / Джефф Смит

Недавно я прочитал в одном национальном издании историю, которая показалась мне интересной и заслуживающей рассмотрения.

Эта история проверила добавление высокого, длинного впускного коллектора EFI по сравнению с серийным впускным коллектором LS1.Я воссоздал кривую на приведенных здесь диаграммах и графиках. Тест показал, что базовая комбинация со стандартным впуском LS1 дает приличные 512 лошадиных сил при 6800 об / мин. Это отличная мощность для производственных нужд. Двигатель был оснащен вторичными головками и хорошим гидравлическим роликовым кулачком с продолжительностью работы 232/240 градусов и подъемом 0,600 дюйма. Стандартный впускной патрубок был удален, и были добавлены более высокий впускной патрубок и увеличенный корпус дроссельной заслонки. Последующее тестирование показало, что более высокий воздухозаборник стоил солидных 39 лошадиных сил по сравнению со стандартным коллектором, что давало впечатляющие 551 лошадиную силу.Ничего из этого не является потрясающей новостью. Все это мы уже видели много раз. Это классический хотроддинг.

Что привлекло мое внимание, так это сравнение двух кривых мощности. Мой опыт проведения динамометрических испытаний двигателя показывает, что часто изменения, приводящие к увеличению мощности, достигаются простым перемещением мощности. Вот что произошло с этим конкретным тестом. В этом примере увеличение пиковой мощности произошло за счет среднего крутящего момента. Когда я посмотрел на две кривые крутящего момента, было обнаружено значительное падение крутящего момента с 3600 до 5200 об / мин.

Давным-давно мой хороший друг, ныне покойный Джон Лингенфельтер сказал мне, что если посмотреть только на пиковую мощность, можно сказать лишь небольшую часть истории. Он сказал, что гораздо разумнее смотреть на всю кривую мощности, которую использует автомобиль. В данном случае, какую мощность высокий коллектор набрал в пиковой мощности, он более чем уступил с точки зрения потерянного крутящего момента. Поскольку крутящий момент — это то, что ускоряет машину, особенно на первой восьмой мили, мне казалось, что использование этого высокого коллектора на средней уличной машине может не сделать машину быстрее — а может сделать ее медленнее.Большинство энтузиастов могут просто взглянуть на пиковый прирост мощности и сразу же без колебаний сказать, что двигатель, обеспечивающий максимальную максимальную мощность, будет быстрее в автомобиле. Я испытал достаточно автомобилей, чтобы понять, что это не всегда так. Поэтому я решил проверить эту идею.

Первое, что я сделал, — это вычислил средний крутящий момент по всей кривой оборотов от 3000 до 6800 об / мин как для стандартного коллектора LS1, так и для высокой вторичной версии. Средние значения крутящего момента мгновенно укрепили мои подозрения.Средний крутящий момент стандартного коллектора составлял 420,5 фунт-футов. на точку об / мин. Средний крутящий момент высокого коллектора составлял 420,6 фунт-футов. Так что средний крутящий момент был практически таким же.

Одна из моих любимых компьютерных программ — отличная программа моделирования перетаскивания под названием Quarter Pro и Quarter, Jr. Есть и другие хорошие инструменты моделирования, такие как DeskTop Drag 5. ProRacing Sim. Я подключил кривые мощности из обоих тестов к компьютеру Quarter Pro. программа с использованием смоделированного Camaro с трансмиссией Th500, преобразователем скорости сваливания 3000 об / мин, шинами высотой 26 дюймов и колесом 3.73: 1 задняя передача. Это типичный уличный автомобиль, который может захотеть использовать этот высокий коллектор. Я ввел в программу оба набора кривых крутящего момента, и результаты не были удивительными, исходя из наших средних значений крутящего момента. Вот что дало симуляция:

Высокий крутящий момент / Низкий HP Низкий крутящий момент / Высокий HP

Перетяжка Высокий крутящий момент / Низкое HP Низкий крутящий момент / высокий HP
60 футов 1,69 1.69
330 — стопа 4,87 4,90
660- фут — 1/8 -го миля и т. Д. 7,48 7,51
¼ mile e.t. 11,64 11,69
¼ миля миль / ч 118,7 118,3

Это сравнение показывает, что дополнительной мощности, создаваемой высоким коллектором, было недостаточно, чтобы компенсировать потерянный крутящий момент в среднем диапазоне.Вместо того, чтобы просто отвергать коллектор как плохо спроектированный, давайте посмотрим, что здесь происходит на самом деле. Автомобиль, который мы использовали для тестирования этого коллектора, представляет собой типичный уличный автомобиль с трехступенчатой ​​автоматической коробкой передач с мягким гидротрансформатором и мягкими передачами. Затем мы попробовали комбинацию из четырех скоростей, которая удерживала бы частоту вращения двигателя в более высоком диапазоне оборотов, но даже с этим изменением комбинация более низкой мощности все еще была быстрее. Мы не пошли дальше, но вполне вероятно, что комбинация пятиступенчатой ​​механической коробки передач с уменьшенным падением числа оборотов между передачами приведет к более быстрому применению более высокой мощности.

В наши намерения не входило разрушать коллектор вторичного рынка, потому что он действительно работает так, как рекламируется. Вместо этого следует сосредоточить внимание на последствиях настройки впуска. В этом конкретном случае перемещение кривой мощности вверх на более высокие обороты двигателя действительно улучшило пиковую мощность, но потеря среднего крутящего момента стоила больше с точки зрения ускорения на четверть мили. Опять же, мой приятель Лингенфельтер сказал мне, что лучшими модификациями двигателя, которые сделают автомобиль более быстрым, являются модификации, которые улучшают мощность в пределах тех оборотов, на которых двигатель проводит большую часть своего времени.В типичных уличных автомобилях с уличной передачей от 3,08: 1 до 4,10: 1 двигатель большую часть времени работает около 4500 об / мин, что близко к пиковому крутящему моменту для большинства уличных двигателей. Таким образом, выбор впускного коллектора, коллекторов, карбюратора, распределительного вала или другого компонента, который помогает улучшить крутящий момент в среднем диапазоне, будет иметь гораздо больше шансов сократить общее время перетаскивания. При условии, конечно, что вы можете подключить мощность к земле и не крутить шины.

График рассказывает историю. Если вы сравните кривую TQ1, выделенную синим цветом, с кривой TQ2, выделенную зеленым, вы увидите, что существует значительная разница в крутящем моменте между 3600 и 5400 об / мин.Да, кривые пересекаются с TQ2, что в конечном итоге дает больше мощности на более высоких оборотах двигателя, но, как уже говорилось, более высокий крутящий момент ускоряет автомобиль на тормозной полосе, потому что двигатель проводит большую часть своего времени в диапазоне оборотов, в котором работает крутящий момент.

Моя повестка дня для этого обсуждения была направлена ​​на то, чтобы научить читателя выбирать правильные детали для вашего приложения, а не обязательно покупать только те детали, которые обеспечивают максимальную мощность в лошадиных силах. И, кстати, это также работает для автомобилей для автокросса и шоссейных гонок.

Автор: Джефф Смит Джефф Смит страстно увлекался автомобилями с тех пор, как в 10 лет начал работать на заправочной станции своего деда. После окончания Университета штата Айова со степенью журналистики в 1978 году он объединил свои две страсти: автомобили и писательство. Смит начал писать для журнала Car Craft в 1979 году и стал редактором в 1984 году. В 1987 году он взял на себя роль редактора журнала Hot Rod, прежде чем вернуться к своей первой любви к написанию технических рассказов.С 2003 года Джефф занимал различные должности в Car Craft (включая редактора), написал книги о характеристиках автомобилей Small Block Chevy и даже собрал впечатляющую коллекцию Chevelles 1965 и 1966 годов. Теперь он регулярно пишет в OnAllCylinders.

Почему мощность и крутящий момент пересекаются при 5252 об / мин?

Мы уже говорили о взаимосвязи между мощностью и крутящим моментом. Они работают вместе, а для лошадиных сил нужен крутящий момент, чтобы вы и ваша машина были довольны.Однако есть одно магическое число, на которое не проливается много чернил, виртуальных или иных. Число 5252, и это точка в диапазоне оборотов, где мощность и крутящий момент всегда пересекаются. Почему? Обратимся к Джейсону Фенске из Engineering Explained за некоторым объяснением этого интересного факта.

Чтобы все это разобрать, Фенске обращается к своей чудесной доске. Там мы узнаем о мощности, крутящем моменте и скорости. Видите ли, мощность равна силе, умноженной на любую скорость.Под скоростью понимается заданное расстояние, деленное на время, необходимое для преодоления этого расстояния. Наконец, крутящий момент — это величина, создаваемая силой, умноженной на заданное значение радиуса.

Вам необходимо базовое понимание этих трех физических идей, прежде чем мы выясним, почему мощность и крутящий момент пересекаются при 5252 об / мин. Все сводится к математике мощности и крутящего момента. Это также сводится к небольшой истории. Джеймс Ватт, шотландский инженер, разработавший концепцию лошадиных сил, выяснил, что одна метрическая лошадиная сила необходима, чтобы поднять 75 килограммов на один метр за одну секунду.Это связано с тем, сколько работы будет выполнять лошадь, по сравнению с той же работой, которую выполняет паровой двигатель. Сегодня мы используем лошадиные силы как инструмент для хвастовства, чтобы побеждать в жимовых гонках.

Но вернемся к магическому числу 5252 и тому, почему мощность и крутящий момент мистическим образом переплетаются в нем. Вы должны глубже погрузиться в уравнения, используемые для определения тех трех областей, которые мы обсуждали в начале всего этого; мощность, крутящий момент и скорость. Одна лошадиная сила равна 33000 фут-фунтам работы в минуту.Добавьте к этому уравнения, относящиеся к крутящему моменту и скорости, и вы обнаружите, что мощность в лошадиных силах всегда равна крутящему моменту, умноженному на число оборотов в минуту, разделенному на 5 252.

Вычеркивая равные переменные, вы получаете мощность, равную крутящему моменту … при 5252 об / мин. Это много математики, но Джейсон довольно легко ее разбивает. Так что нажмите «Играть» и узнайте что-то новое сегодня.

лошадиных сил против крутящего момента: в чем разница?

Когда вы сравниваете автомобили, вы, скорее всего, увидите, что характеристики их двигателей описываются в лошадиных силах, и большинство людей считает, что большее число означает более мощный двигатель.В некоторой степени это верно, но есть еще одно число, которое вам следует принять во внимание, чтобы получить полную картину выходной мощности двигателя.

(Fiat Chrysler Automobiles)

Это крутящий момент, и легко найти множество причудливых математических объяснений того, что это такое. Говоря простым автомобильным языком, это мера крутящего момента, создаваемого двигателем или двигателем. Эта вращающая сила затем применяется к шестерням трансмиссии и передается на колеса.

Крутящий момент отличается от лошадиных сил, но эти два числа связаны.

В чем разница?

Лошадиная сила — это показатель работы, выполненной за определенный период времени. В частности, одна лошадиная сила — это количество усилий, необходимых для поднятия 33000 фунтов одним футом за одну минуту. Покупатели часто считают мощность в лошадиных силах синонимом скорости или быстроты автомобиля, но это гораздо сложнее.

Конечно, у автопроизводителей нет груды блоков весом 33 000 фунтов, чтобы определить, сколько лошадиных сил производит автомобиль. Они используют устройство, называемое динамометром, которое измеряет крутящий момент двигателя при различных оборотах двигателя, а затем выполняют вычисления, используя числа крутящего момента и обороты двигателя, чтобы определить его мощность.

На основе этих расчетов они получают графики мощности и крутящего момента при увеличении частоты вращения двигателя от холостого хода до максимальной номинальной скорости или красной линии. Цифры, которые публикуют производители, обычно представляют собой максимальные точки на графике и обороты двигателя, на которых они встречаются.

(Porsche Cars North America, Inc.)

Например, четырехцилиндровый двигатель Honda Accord 2017 выдает 185 лошадиных сил при 6400 об / мин в большинстве моделей и 181 фунт-фут крутящего момента при 3900 об / мин. Для сравнения, Dodge Challenger Hellcat 2017 выдает 707 лошадиных сил при 6200 об / мин и 650 фунт-фут крутящего момента при 4800 об / мин.

Некоторые автомобили, особенно с турбокомпрессорами и нагнетателями, могут развивать максимальную мощность в широком диапазоне оборотов двигателя. Возьмем, к примеру, Porsche 718 Boxster 2017 года выпуска. Его четырехцилиндровый двигатель с турбонаддувом выдает 300 лошадиных сил при 6500 об / мин и 280 фунт-фут крутящего момента при частоте вращения двигателя от 1950 до 4500 об / мин. Это называется широким диапазоном мощности или плоской кривой крутящего момента.

Пиковая мощность почти всегда наблюдается в верхнем правом квадранте графика при сочетании значительного крутящего момента и высоких оборотов.С другой стороны, пиковый крутящий момент может возникать при разных оборотах двигателя, в зависимости от типа двигателя и его назначения. За счет увеличения размера камеры сгорания или давления на поршень, создаваемого сгоранием топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателя, можно увеличить максимальный крутящий момент двигателя.

(Mazda North American Operations)

Математически существует взаимосвязь между мощностью, крутящим моментом и частотой вращения двигателя. Двигатели, которые развивают большой крутящий момент на низких оборотах, могут достигать тех же показателей мощности, что и двигатели, которые не развивают большой крутящий момент, но работают на очень высоких скоростях.

Какой лучше?

То, что вы хотите, зависит от того, для чего вам нужен автомобиль. Если вы собираетесь буксировать, предпочтительнее двигатели с высоким крутящим моментом, а дизели — короли, когда дело доходит до крутящего момента. Ram 1500 EcoDiesel 2016 года производит всего 240 лошадиных сил, но он развивает наши 420 фунт-футов крутящего момента. Другими словами, когда вам нужно вытащить лодку из воды, у Ram есть много рычания на низких оборотах, чтобы выполнить свою работу.

С другой стороны, спортивные автомобили с высокими оборотами, которые не развивают большой крутящий момент.Mazda MX-5 Miata 2017 развивает всего 148 фунт-футов крутящего момента при 4600 об / мин, но водители любят заставлять его кричать, поощряя его четырехцилиндровый двигатель развивать максимальную мощность в 155 лошадиных сил при 6000 об / мин. Если бы вы попытались тянуть прицеп с Miata, двигатель должен был бы работать на высокой скорости, чтобы генерировать достаточно лошадиных сил, чтобы даже заставить автомобиль двигаться.

Другими словами, большую тяговую мощность обеспечивают двигатели, которые достигают максимального крутящего момента на низких оборотах, но более спортивные характеристики демонстрируют двигатели с высокими оборотами и высокой мощностью.Говорят, что лошадиные силы заставляют вас двигаться быстро, но крутящий момент — это сила, которая заставляет вас вернуться на сиденье, когда вы покидаете стартовую линию.

В легковых и грузовых автомобилях с бензиновыми и дизельными двигателями мощность и крутящий момент возрастают с увеличением частоты вращения двигателя, достигая пика, а затем обычно снижается. У электромобилей и некоторых гибридов пик крутящего момента возникает в тот момент, когда двигатель начинает вращаться, а затем снижается. Это дает электромобилям, таким как Chevrolet Bolt 2017 года, отличные характеристики при езде по городу, но их ускорение иссякает вскоре после того, как они достигают скорости на шоссе.

Дополнительные инструменты для покупок из U.S. News & World Report

Изучите наши новые рейтинги автомобилей, прежде чем приступить к покупке. Покупатели могут сравнивать конкурентов по нескольким факторам, включая производительность, чтобы найти правильный баланс мощности и цены для своих нужд. Прежде чем заключить сделку, покупатели должны попробовать нашу программу лучших цен, в рамках которой мы работаем с местными дилерами, чтобы обеспечить гарантированную экономию от рекомендованной розничной цены.

Как читать кривые мощности

Все мы знаем того одного клавишника-воина, который размахивает своим динамометрическим листом, как знак отличия бойскаута.Но что вообще означает это большое причудливое число в реальном мире? Как его / ее автомобиль работает по сравнению с другими? И что еще более важно, имеет ли значение это трех- или четырехзначное число?

Итак, давайте углубимся в кривые мощности и то, как их результаты могут рассказать нам историю о конкретном двигателе или особенностях автомобиля. Если вам нужна версия TL: DR, посмотрите видео Скотта по ссылке выше!

Что такое мощность?

Чтобы прояснить некоторую путаницу, «сила» и «работа» — это разных терминов .Мощность — это скорость, с которой мы выполняем работу; Работа — это само действие. Это означает, что если мы поднимаем 20-фунтовый груз на высоту 10 футов за одну секунду, мы генерируем 200 фунтов силы в секунду.

Хорошо, а откуда берется лошадиная сила?

Итак, Джеймс Ватт (парень, который помогал проектировать паровой двигатель) решил, что нам нужна общая единица измерения для определения мощности. Путем испытаний он установил, что лошадь может поднимать 550 фунтов со скоростью один фут в секунду.Так родился термин «лошадиные силы».

Отлично! Теперь у нас есть единый стандарт измерения мощности, но что, если выполняемая работа является вращательной (например, ведущие колеса или вращающийся коленчатый вал)? Мы можем вычислить это, умножив «крутящий момент» (вращательная работа) на скорость (об / мин), а затем разделив это значение на 5252 .

Подождите, 5252?

Не волнуйтесь, думайте об этом как о постоянной величине, используемой для преобразования единиц во что-то узнаваемое. Скорость двигателя измеряется как количество оборотов в минуту (об / мин), но Mr.Ватт определил мощность как 550 фунт-футов за одну секунду. Добавьте к этому тот факт, что мы измеряем скорость, а не расстояние, и становится очевидным, что это преобразование необходимо. Вот краткая разбивка:

Мы знаем, что 1 лошадиная сила эквивалентна 550 фунт-фут в секунду. Наш динамометрический стенд измеряет мощность в крутящем моменте и частоте вращения двигателя, но нам нужно преобразовать эти значения в наши фут-фунты в секунду.

Понятно, что одна минута эквивалентна 60 секундам. Но как учесть длину без измеренного расстояния? С радианом.Думайте об этом как о соотношении радиуса круга к заданной длине окружности (внешнего края). Поскольку мы измеряем один оборот, эта дуга равна ее радиусу (то же самое, что и умножение на 1).

Подождите, что? Да, этот радиан эквивалентен умножению на 1, и это применимо ко всем кругам (потому что по определению они равны 360 градусам). Итак, давайте преобразуем это число оборотов в минуту в число оборотов в секунду (секунды), умножив его на длину окружности (которая имеет радиус / длину 1). Затем преобразуйте минуты в секунды, разделив на 60. Вуаля , теперь у нас 0,10472 RPS.

Теперь у нас есть возможность преобразовать эти 550 фут-фунтов в секунду в обычное значение. Разделите наши 550 на 0,10472 RPS, чтобы получить…. 5252.

Как это измерить?

Если вы читаете это, то, скорее всего, вы автомобильный энтузиаст. Это означает, что вы, по крайней мере, слышали о динамометрическом стенде. Но что это такое и как они превращают кричащий выхлоп в фигуру, которую мы можем понять и рассказать своим приятелям?

Динамометры обычно бывают двух видов, первая и самая простая — это инерционные динамометрические установки.По сути, это очень большой, тяжелый стальной барабан, к которому привязано транспортное средство, и рассчитайте, с какой скоростью вы можете разогнать этот барабан (чем быстрее он вращается, тем больше мощности вы создали). Они очень полезны для параллельных прогонов и для механической настройки топлива (карбюраторные двигатели).

Второй и более полезный тип известен как несущий (стационарный) динамометрический стенд. Они позволяют поддерживать стабильную скорость вращения двигателя и измерять выходной крутящий момент в режиме реального времени. Это дает настройщикам возможность настраивать конкретные топливные элементы для получения более полной таблицы.

Для более глубокого изучения различных типов, включая шасси, ступицу и динамометрические стенды двигателя, не забудьте посмотреть видео Скотта по основам настройки Dyno Tuning ниже:

Глядя на нашу собственную стационарную линию Mainline, мы видим сами ролики. Ролики большего размера вращаются свободно и просто помогают удерживать шину на месте во время пробега.

Ролики меньшего размера с накаткой (шероховатая, обработанная поверхность для обеспечения тяги) прикреплены непосредственно к валу замедлителя. Этот вал замедляется (замедляется) с помощью вихретокового тормоза, который представляет собой большой электромагнитный тормоз, который приводится в действие для создания сопротивления / нагрузки на валу.

Вы видите эту синюю скобу на вихревом тормозе? Он прикреплен к датчику нагрузки, который вычисляет силу, которой подвергается ролик.

При создании окончательных чисел учитываются такие переменные, как тепло, импульс и механические потери.

Но, по сути, с помощью скорости (оборотов ролика) и силы (усилия на датчике нагрузки) компьютер может вычислить мощность, создаваемую на нашем динамометрическом стенде шасси.

Что нам с этим делать?

Отлично, теперь мы знаем, что такое мощность в лошадиных силах и как она измеряется. Но что вы должны извлечь из этого модного динамометрического листа, чему вы научились? Давайте посмотрим на тяговое усилие, зарегистрированное на нашем динамометрическом стенде с четырехцилиндровым двигателем без наддува.

Это тяговое усилие было выполнено на скорости 40–150 км / ч, при этом динамометрический стенд позволял увеличивать скорость только на 20 км / ч каждую секунду (всего 6 секунд). Обратите внимание на начерченную линию на верхнем графике, она представляет мощность в лошадиных силах за время пробега.Мы видим общую пиковую мощность 165 кВт (~ 221 л.с.), что является респектабельным числом для четырехконтактного сумматора без мощности.

Но что важнее, так это форма общей кривой. Подумайте об этом, если вы работаете с ежедневным водителем, мы не увидим огромной задержки в производительности, он будет довольно быстро реагировать при ускорении с низкой скорости (представьте, что вы выезжаете на межштатную автомагистраль). Независимо от того, где мы находимся на графике, вы могли ожидать, что этот двигатель будет производить не менее 45-50 кВт (~ 65 л.с.) на колесах. Что в небольшом транспортном средстве было бы достаточно мощным, чтобы уйти со своего пути.

Ладно, отлично, но что будет, если мы добавим в это толчок?

Давайте посмотрим на R32 GTR с турбонаддувом. Это модифицированный рядный 6-цилиндровый двигатель с турбонагнетателем большего размера, чем у оригинального производителя. Используя ту же тягу / нагрузку (20 км / ч / сек), мы видим совсем другую форму кривой. Хотя пиковая выходная мощность составляет 520 кВт (~ 710 л.с.), что втрое больше, чем у нашего четырехцилиндрового двигателя, вы можете видеть, что большая часть этой мощности проявлялась только примерно до 140 км / ч.

Если бы это был автомобиль с дорожным приводом, плавная, но при этом более низкая мощность четырехцилиндрового двигателя была бы гораздо более приятной.Но в сценарии драг-рейсинга медленная рядная шестерка была бы абсолютным бунтом на более высоких оборотах / скорости. Вот почему так важно выбрать комбинацию двигателей, которая соответствует назначению вашего автомобиля.

Почему важна «площадь под кривой»?

Давайте снова посмотрим на четырехцилиндровый динографический график; мы знаем, что линия представляет результат за весь цикл.

Область под этой линией — это общее количество усилий (работы), произведенных нашим двигателем. Когда мы говорим, что стремимся максимизировать площадь под кривой, это означает, что мы стремимся генерировать как можно больше работы / мощности во всем диапазоне оборотов.Чем больше площадь под кривой, тем больше мощности мы вырабатываем.

Почему мы это хотим?

Хорошо, представьте, что у нас есть дрэг-кар с системой управления запуском, модифицированным дифференциалом и трансмиссией, ориентированной на гонки. Задача этого транспортного средства — как можно быстрее генерировать максимальную мощность на поверхности гусеницы. Стоит ли прилагать усилия для получения большой мощности на нижнем пределе, или мы могли бы сосредоточиться на точной настройке двигателя, чтобы обеспечить мощность в определенном диапазоне более высоких оборотов?

Если у нас есть возможность использовать такие инструменты, как двухступенчатый и транс-тормоз (кстати, обоими можно управлять с помощью ЭБУ Haltech), то можно помочь изолировать диапазон мощности двигателя.Подумайте о динамометрическом стенде R32: этой большой задержки мощности можно избежать / игнорировать с помощью нескольких уловок. Удерживая двигатель в области, где он генерирует максимальное значение общего крутящего момента, мы знаем, что он будет прилагать максимальную силу.

The Takeaway

Хорошо, что мы узнали из всего этого? Мощность в лошадиных силах — вещь относительная, и от того, насколько быстро будет ваша машина, зависит гораздо больше, чем просто тяга на динамометрическом стенде. Конечно, всегда найдутся воины с ключевыми словами, которые утверждают, что их большое количество — это евангелие.Но глядя на общую форму кривой, можно лучше понять, где и как ваш двигатель будет обеспечивать мощность.


Покажите нам свою кривую мощности!

Как электромобили развивают мгновенный крутящий момент?

Электромобили известны своей мгновенной передачей крутящего момента, которая приводит к резкому ускорению с места. Как они создают этот моментальный крутящий момент и почему старое доброе внутреннее сгорание не может приблизиться?

Передача крутящего момента — это аспект двигателей, который в последние годы стал одним из главных приоритетов для высокопроизводительных автомобилей.Клиенты хотят получить максимальный крутящий момент как можно быстрее и в течение как можно более длительного времени, что вынуждает производителей искать различные способы манипулирования старой технологией двигателя внутреннего сгорания.

Появление на рынке электромобилей поставило под угрозу репутацию даже самых крутящих двигателей внутреннего сгорания. С такими компаниями, как Tesla со своими смехотворными режимами и даже с BMW i3, превосходящим предыдущий M3 с конвейера, давайте посмотрим, как автомобили нового поколения сумели создать такое огромное преимущество в передаче крутящего момента и почему мы, бензиновые автомобилисты, должны определенно уважать электродвигатель.

Подача крутящего момента внутреннего сгорания

13 КБ

Вы все знакомы с видом кривой крутящего момента: медленно поднимается вверх, затем достигает пика и снова падает; небольшой холм по сравнению с крутым наклоном кривой мощности.Чтобы представить себе, что происходит на этом графике, нам, вероятно, следует изучить создание крутящего момента двигателем.

Крутящий момент в своей основной форме представляет собой вращающую силу и рассчитывается как сила (F), умноженная на расстояние (x). В случае поршневого двигателя «F» — это направленная вниз сила, толкающая поршень вертикально и вращающая коленчатый вал после зажигания. «X» — это горизонтальное расстояние между шатунной шейкой и коленчатым валом под углом 270 градусов в рабочем цикле двигателя. Взгляните на диаграмму ниже:

Это означает, что по мере увеличения размера взрыва внутри цилиндров сила, направленная вниз поршнем, также увеличивается, таким образом увеличивая крутящий момент, создаваемый двигателем.Хотя может показаться логичным, что чем выше частота вращения двигателя, тем выше значение крутящего момента, но, к сожалению, это не так просто.

Одной из основных переменных, которые заставляют кривую крутящего момента снижаться после своего пика, является сложность нагнетания воздуха в двигатель. Максимальный крутящий момент достигается в точке, где комбинация топлива, воздуха и искры совпадает для создания наибольшей вертикальной силы. Однако по мере увеличения частоты вращения двигателю становится все труднее всасывать воздух, необходимый для сгорания, за счет вакуума, создаваемого поршнем, опускающимся в цилиндр после такта выпуска.Блок управления двигателем запрограммирован для удовлетворения требований к крутящему моменту, заявленных производителем, при этом многие двигатели настроены на формирование как можно более плоской кривой крутящего момента для равномерного распределения по диапазону оборотов.

Существенным недостатком такой передачи крутящего момента является задержка в достижении максимального крутящего момента. Начиная с низких оборотов, частота вращения двигателя должна медленно повышаться до максимального порогового значения крутящего момента, который в большинстве безнаддувных двигателей довольно высок в диапазоне оборотов. Промежутки крутящего момента по своей сути существуют в пределах схемы двигателя внутреннего сгорания двигателя внутреннего сгорания, что производители недавно пытались минимизировать с помощью турбонаддува и векторизации крутящего момента.

Передача крутящего момента электромобиля

Максимальный крутящий момент возникает мгновенно, а затем снижается.

К счастью, в электродвигателях максимальный крутящий момент достигается с самого начала.Когда через электродвигатель протекает ток, связанный с ним электрический заряд заставляет якорь вращаться. Эти вращения во внутреннем магнитном поле вызывают так называемую обратную ЭДС (электродвижущую силу), которая противодействует напряжению питания. Представьте, что обратная ЭДС эквивалентна естественной тормозной силе, как в двигателях внутреннего сгорания.

Таким образом, суммарная сила, приложенная к колесам, представляет собой разницу между напряжением питания и ЭДС. Противо-ЭДС пропорциональна скорости, поэтому чем выше скорость, тем меньше итоговая общая сила.Это объясняет, почему кривая крутящего момента начинает уменьшаться на динамограмме электромобиля, когда электродвигатели автомобиля выходят за верхние пределы своих пределов производительности.

Чтобы перевернуть это с ног на голову, если скорость очень мала (или равна нулю при старте с места), обратная ЭДС практически отсутствует, а это означает, что напряжение питания немедленно приравнивается к выходному крутящему моменту. Таким образом, если вы нажмете дроссельную заслонку, максимальное напряжение будет внезапно приложено, поэтому максимальный крутящий момент будет доступен немедленно.

Хотя Tesla, вероятно, сойдет с конвейера быстрее, обратная ЭДС в электромобиле позволит GTR пройти мимо, когда полностью наберет скорость.

Сегодня, когда во многих высокопроизводительных автомобилях используется лучшее из обоих миров, дни двигателей внутреннего сгорания еще не закончились. Партнерские отношения, существующие в новейших гиперкарах, таких как Porsche 918, чрезвычайно эффективны, поскольку не только используют электрический крутящий момент на кране, чтобы сойти с конвейера, но и задействуют двигатель внутреннего сгорания, чтобы поддерживать это ускорение. Затем электричество снова используется для заполнения крутящего момента, что приводит к созданию пакета, созданного для дикой скорости.

Хотя есть что-то чрезвычайно приятное в том, чтобы поддерживать автомобиль в пределах своего диапазона максимального крутящего момента, кажется, что будущее за электромотором — это безупречная производительность. С электромобилями, способными разгоняться до 100 км / ч менее чем за две секунды, двигатель внутреннего сгорания действительно превзошел.

.