Что такое крутящий момент

Крутящий момент двигателя является произведением силы на плечо рычага, к которому она прикладывается. Стоит напомнить, что сила измеряется в Ньютонах (Н), а плечо рычага в метрах (м). Расскажем о нем более подробно далее.

Очень многие автомобилисты не знают, что такое крутящий момент двигателя. На самом деле ответ на этот вопрос содержится еще в школьном курсе физики, но в свете того, что не все ее учили, а те, кто учил, не все поняли, а остальные просто забыли понятое, нет ничего удивительного, что этот вопрос остается открытым. Итак, что же такое крутящий момент двигателя?

Крутящий момент

Начать следует все же с физики. Крутящий момент двигателя является произведением силы на плечо рычага, к которому она прикладывается. Стоит напомнить, что сила измеряется в Ньютонах (Н), а плечо рычага в метрах (м). То есть один Нм равняется одному Ньютону (1Н), который приложен к метровому рычагу (1м).

В двигателе внутреннего сгорания сила передается от воспламеняющегося топлива поршню, от него к кривошипному механизму, а от него к коленвалу.

Последний через систему трансмиссии и приводов и приводит колеса во вращение.

Разумеется, он не является постоянным и увеличивается, когда на плечо действует большая сила, и слабеет при ее уменьшении. Иными словами, когда водитель давит на «газ», то действующая на плечо сила возрастает и, соответственно, возрастает и крутящий момент.

Мощность двигателя

Крутящий момент имеет непосредственное отношение к мощности двигателя. Последняя, если говорить предельно просто, является совершенной за некоторую единицу времени работой. А поскольку работой двигателя и является тот самый крутящий момент, то мощность указывает на то, сколько раз за единицу времени двигателем был совершен крутящий момент.

Физиками была создана формула, связывающая оба этих показателя:

Мощность (P) = момент крутящий (Мкр) * измеряемые в об./мин обороты двигателя (N)/9549.

Хотя мощность измеряется в киловаттах, в нашей стране они довольно сложны для автомобилистов, поэтому ее, как правило, измеряют в лошадиных силах (л. с.). Ничего сложного здесь нет, просто чтобы киловатты стали «лошадями», количество киловатт умножается на 1,36.

Крутящий момент и мощность

С каждым из этих компонентов вроде бы понятно, но на что влияет каждый из них? Мощность оказывает влияние на преодоление всевозможных сил, которые оказывают автомобилю противодействие. Таковыми являются силы качения колес, аэродинамические силы, и, конечно же, сила трения в трансмиссии, приводах машины, в самом двигателе и не только. И чем выше мощность двигателя, тем большее сопротивление машина в состоянии преодолеть и, соответственно, тем большую скорость разовьет. Однако мощность не является постоянной силой и сильно зависит от оборотов двигателя. Мощность на холостом ходу и на максимальных оборотах неодинакова. Поэтому многие автопроизводители указывают в технических характеристиках при каких оборотах достигается максимум мощности.

Здесь следует помнить, что максимальная мощность развивается не одномоментно, и с места машина стартует при минимальных оборотах, которые едва превышают холостой ход. Для того же чтобы мобилизировать максимум мощности необходим некоторый отрезок времени и именно здесь на сцену выходит крутящий момент. Именно он «решает» за какой временной промежуток автомобилем будет достигнута максимальная мощность. Проще говоря, динамика разгона автомобиля зависит именно от крутящего момента.

Бензиновые и дизельные двигатели

У бензиновых двигателей показатели не самые высокие. Своих почти максимальных значений бензиновый двигатель может достичь при оборотах, в среднем, 3-4 тысячи. Однако бензиновый двигатель способен быстро увеличивать мощность, и раскручиваться до семи и даже восьми тысяч оборотов. И если принять во внимание вышеприведенные формулы, то становится ясно, что при таких оборотах мощность может возрасти в несколько раз.

Что касается дизельных двигателей, то высокими оборотами они не обладают и как правило, их максимум составляет пять, а то и всего три тысячи оборотов. В этом отношении «дизель» однозначно проигрывает бензиновому двигателю. Но зато крутящий момент у дизельного двигателя в несколько раз превышает аналогичный показатель бензинового собрата и вдобавок он доступен почти с холостого хода.

Что важнее: крутящий момент или мощность?

Чтобы разобраться с этой задачей, можно привести несложный пример. Скажем, можно взять два двигателя от фирмы AUDI, один бензиновый 2.0 FSI (крутящий момент – 200 Нм, мощность – 150 л.с.), а другой дизельный (мощностью 140 л.с. и с крутящим моментом 320 Нм). После проведения тестирования в различных режимах оказывается, что дизельный двигатель мощнее бензинового двигателя в диапазоне от 1 до 4,5 тысяч оборотов. Причем мощность будет выше на 30, а то и на 40 «лошадей», что не мало.

Из этого следует, что обращать внимание исключительно на мощность не стоит, поскольку нередко менее объемный двигатель, имеющий более высокий крутящий момент, оказывается гораздо динамичнее, чем двигатель с низким крутящим моментом (пусть даже большого объема).

Подводя итоги можно сказать, что в корне неверно классифицировать автомобили ориентируясь исключительно на мощность (л.с.) двигателя. Кроме мощности необходимо учитывать еще и крутящий момент (Нм) поскольку если последний показатель будет намного выше, чем у другого автомобиля, то и двигатель у него будет значительно динамичнее.

Крутящий момент, что это и зачем он нужен?

Каждый двигатель внутреннего сгорания рассчитан на определенную максимальную мощность, которую он может выдавать при наборе определенного количества оборотов коленчатого вала. Однако помимо максимальной мощности существует еще и такая величина в характеристике двигателя, как максимальный крутящий момент, достигаемый на оборотах отличных от оборотов максимальной мощности.

Что же означает понятие крутящий момент? Говоря научным языком, крутящий момент равен произведению силы на плечо ее применения и измеряется в ньютон — метрах. Значит если к гаечному ключу длиной 1 метр (плечо), приложить силу в 1 Ньютон (перпендикулярно на конце ключа), то мы получим крутящий момент равный 1 Нм.

Для наглядности: если гайка затянута с усилием 3 кгс, то для ее откручивания придется к ключу с длиной плеча в 1 метр приложить усилие 3 кг. Однако, если на ключ длиной 1 метр надеть дополнительно 2-х метровый отрезок трубы, увеличив тем самым рычаг до 3 метров, то тогда для отворачивания этой гайки потребуется лишь усилие в 1 кг. Так поступают многие автолюбители при откручивании колесных болтов: либо добавляют отрезок трубы, а за неимением такового просто надавливают на ключ ногой, увеличив тем самым силу приложения к баллонному ключу. Так же если на рычаг метровой длины повесить груз равный 10 кг, то появится крутящий момент равный 10 кгм. В системе СИ это значение (перемножается на ускорение свободного падениям) будет соответствовать 98,1 Нм. Результат всегда един — крутящий момент, это произведение силы на длину рычага, стало быть, нужен либо длиннее рычаг, либо большее количество прикладываемой силы.

Все это хорошо, но для чего нужен крутящий момент в автомобиле и как его величина влияет на его поведение на дороге? Мощность двигателя лишь косвенно отражает тяговые возможности мотора, и ее максимальное значение проявляется, как правило, на максимальных оборотах двигателя. В реальной жизни в таких режимах практически никто не ездит, а вот ускорение двигателю требуется всегда и желательно с момента нажатия на педаль газа. На практике одни автомобили уже с низких оборотов ведут себя достаточно резво, другие напротив предпочитают лишь высокие обороты, а на низах показывают вялую динамику. Так у многих возникает масса вопросов, когда они с авто с бензиновым мотором мощностью 105-120 л.с. пересаживаются на 70-80 – сильный дизель, то последний с легкостью обходит машину с бензиновым мотором. Как такое может быть? Связано это с величиной тяги на ведущих колесах, которая различна для этих двух автомобилей. Величина тяги напрямую зависит от произведения таких показателей как, величины крутящего момента, передаточного числа трансмиссии, ее КПД и радиуса качения колеса. Как создается крутящий момент в двигателе. В двигателе нет метровых рычагов и грузов, и их заменяет кривошипно-шатунный механизм с поршнями.

Крутящий момент в двигателе образуется за счет сгорания топлива — воздушной смеси, которая расширяясь в объеме с усилием толкает поршень вниз. Поршень в свою очередь через шатун передает давление на шейку коленчатого вала. В характеристике двигателя нет значения плеча, но есть величина хода поршня (двойное значение радиуса кривошипа коленвала). Для любого мотора крутящий момент рассчитывается следующим образом. Когда поршень с усилием 200 кг двигает шатун на плечо 5 см, появляется крутящий момент 10 кГс или 98,1Нм. В данном случает для увеличения крутящего момента нужно либо увеличить радиус кривошипа, или же увеличить давление расширяющихся газов на поршень. До определенной величины можно увеличить радиус кривошипа, но будут расти и размеры блока цилиндров как в ширину, так и в высоту и увеличивать радиус до бесконечности невозможно. Да и конструкцию двигателя придется значительно упрочнять, так как будут нарастать силы инерции и другие отрицательные факторы. Следовательно, у разработчиков моторов остался второй вариант – нарастить силу, с которой поршень передает усилие для прокручивания коленвала. Для этих целей в камере сгорания нужно сжечь больше горючей смеси и к тому же более качественно. Для этого меняют величину и конфигурацию камеры сгорания, делают «вытеснители» на головках поршней и повышают степень сжатия. Однако максимальный крутящий момент доступен не на всех оборотах мотора и у различных двигателей пик момента достигается на различных режимах. Одни моторы выдают его в диапазоне 1800- 3000 об/мин, другие на 3000-4500 об/мин. Это зависит от конструкции впускного коллектора и фаз газораспределения, когда эффективное наполнение цилиндров рабочей смесью происходит при определенных оборотах.

Наиболее простое решение для увеличения крутящего момента, а следовательно и тяги, это применение турбо или механического наддува, либо применение их в комплексе. Тогда крутящий момент можно уже использовать с 800-1000 об/мин, т.е. практически сразу. К тому же это закрывает такую проблему, как провалы при наборе скорости, так как величина крутящего момента становится практически одинакова во всем диапазоне оборотов двигателя. Достигается это различными путями: увеличивают количество клапанов на цилиндр, делают управляемыми фазы газораспределения для оптимизации сгорания топлива, повышают степень сжатия, применяют выпускной коллектор по формуле 1-4 -2-3, в турбинах применяют крыльчатки с изменяемым и регулируемым углом атаки лопаток и т. д.

Крутящий момент двигателя — все что вы хотели знать но боялись спросить

Почти в каждой статье на CARakoom пишут про крутящий момент такого или иного двигателя. Но что значит этот крутящий момент? Зачем он вообще нужен?…

Почти в каждой статье на CARakoom пишут про крутящий момент такого или иного двигателя. Но что значит этот крутящий момент? Зачем он вообще нужен? Разве лошадиные силы – не главный показатель? Давайте разберемся вместе! Благодаря этому полезному пособию вы сможете блеснуть умом в компании друзей.

Крутящий момент не так уж и важен. Хотя, погодите-ка, крутящий момент очень важен! Так что же это вообще такое? Признаюсь честно, несмотря на то, что я обожаю автомобили и всё, что с ними связано, я и сам-то не особо понимаю, что такое крутящий момент. Да, в интернете есть куча умных определений, и я прекрасно знаю, каким образом он ощущается при езде. Но что же он на самом деле из себя представляет? Разве количество Л.

С. – не единственный важный показатель? Я долго разбирался с определением крутящего момента, подготовил несколько доступных графиков и, наконец, счёл возможным поделиться своими наработками с вами.

Первое, к чему я пришел – лошадиные силы являются единственным важным показателем. Не спешите писать гневные комментарии, позвольте мне объяснить. Крутящий момент очень важен, но не сам по себе. Чтобы машина разгонялась, нужно приложить определенную силу: F=Ma (Сила = Масса х Ускорение). Крутящий момент – это сила, но у него отсутствует временной показатель. Для наглядности приведу пример. Представьте, что вы приложили 200 Нм крутящего момента к железному ведру. Это, конечно, круто, но этого не хватит, чтобы отправиться на нем в путешествие.

Просветление ко мне пришло благодаря… свету! Обычная лампочка потребляет энергию, которая измеряется в ваттах – величине, названной в честь Джеймса Ватта, который, помимо того, подарил нам величину, называемую Лошадиными Силами. Ну, во всяком случае, так говорят достоверные источники. В электричестве, ватт определяется как произведение Вольт на Амперы, то есть напряжение, умноженное на ток. Таким образом, при напряжении в 110 Вольт, 60-ваттная лампочка имеет ток, равный 0.55 Ампер, а при напряжении в 220 Вольт, та же самая лампочка имеет ток в 0.275 Ампер. Грубо говоря, чем выше напряжение, тем «медленнее» ток при той же самой «мощности».

Лошадиные Силы измеряются по той же схеме. ЛС=(КМ*ОБ/М)/5252. Крутящий момент нам известен, обороты тоже, а 5252 – это единица для перевода, о которой даже и думать не стоит. Для проведения аналогии с электричеством, представим, что Лошадиные Силы – это Ватты (кстати, во многих странах мощность двигателя измеряется именно в киловаттах), крутящий момент – напряжение, а обороты в минуту – ток. Таким образом, при 135 Нм крутящего момента на 3151 об/мин, двигатель будет выдавать 60 Л.С. Для получения тех же самых шестидесяти лошадиных сил, я могу удвоить обороты и вдвое уменьшить крутящий момент, или удвоить крутящий момент и вдвое порезать обороты.

Чувствуете?

В электричестве, Ватт – самая важная величина, ведь благодаря ей горит свет. Можно иметь напряжение без тока, или ток без напряжения, но для того, чтобы была энергия, необходимо и напряжение, и ток.

С крутящим моментом та же самая тема: необходимы лошадки и обороты. Представьте себе двигатель, который имеет крутящий момент 1350 Нм, достигаемый при всего лишь 500 об/мин. «Круто же!» — скажете вы. Ничего подобного. Подставьте эти показатели в нашу формулу, и вы поймете, что такой двигатель будет выжимать всего 95 Л.С. Крутящий момент – это сила, но эта сила не будет работать до тех пор, пока к ней не добавится вращение (об/м). Работа должна производиться в течение определенного времени, только тогда мы получим энергию и ускорение, а ускорение – это, по сути, и есть самый главный показатель автомобиля. И да, когда я говорю «ускорение», я имею в виду переход из статичного состояния в динамичное. В данном случае, речь идет о физическом определении этого понятия, а не о разгоне до сотни и т.

д.

Итак, если важны только лошадиные силы, то в чем суть дизельных движков? Давайте начнём по порядку:

1. Мы знаем, что автомобиль ускоряется благодаря лошадиным силам

2. Мы знаем, что крутящий момент, умноженный на обороты в минуту (и всё это поделённое на 5252) создаёт эти лошадиные силы

То есть, чем быстрее вращается движок, тем больше лошадиных сил. Логично? Вполне. Теперь давайте попробуем научиться читать подобные графики динамики.
(График взят из журнала Automobile)

1. Лошадиные Силы – это переменная, зависящая от скорости двигателя, это мы узнали только что, но скорость двигателя имеет значительно больший потенциал, чем крутящий момент (двигатель может раскручиваться, например, до 7000 об/м, при этом крутящий момент может составлять лишь 200-400 Нм). Это значит, что большой показатель лошадиных сил будет следствием большого количества оборотов в минуту, и даже небольшой крутящий момент, приложенный к большому количеству оборотов, в итоге выдаст неплохую мощность. Именно поэтому болиды Formula 1, или гоночные мотоциклы… в общем любые транспортные средства, оснащенные двигателями с высокой оборотностью, имеют так много мощности.
2. Кроме того, значение имеет где и каким образом вы производите крутящий момент. Дизельные движки производят много крутящего момента. Очень много. Но они выжимают его при низких оборотах. Этот низкооборотный крутящий момент как раз таки и создает то ощущение, которое вы испытываете при езде на огромном ленивом V8 или дизельном движке. Но ощущение это в первую очередь связано не с крутящим моментом, а именно с мощностью двигателя.

Для наглядности я выбрал небольшой современный движок от Volkswagen – CJAA 2.0 TDI. Максимальный крутящий момент двигателя, который составляет 319 Нм достигается при 1700 об/мин, а при 2600 об/мин он начинает угасать. Это является следствием того, что дизельные движки способны нагнетать огромное давление воздуха и не поджигать топливо до тех пор, пока они не будут готовы к этому. При таком крутящем моменте мы имеем 76 л.с. на 1700 об/мин, 90 л.с. при 2000 об/мин и 116 л.с. при 2600 об/мин. На графике заметно, как линия лошадиных сил резко взмывает вверх в том месте, где достигается максимальный крутящий момент.

Сравним его с бензиновым двигателем аналогичного объема. В данном случае рассмотрим двигатель Subaru FA20. Максимальная мощность движка составляет 200 л.с, таким образом, можно сказать, что он более «спортивный», в сравнении с CJAA. Однако, на 1700 об/мин FA20 выдает всего 142 Нм крутящего момента, что соответствует лишь 34 л.с. При 2000 оборотах крутящий момент составляет 155 Нм и выдает 43 л.с., при 2600 – 185 Нм и 68 л.с. По факту, FA20 не выжимает больше лошадиных сил, чем CJAA ровно до тех пор, пока не разгонится до 3900 об/мин. Примерно на таких оборотах мы с вами ездим на работу и по магазинам. Таким образом получается, что двигатель Subaru BRZ страдает от нехватки мощности, при том, что у него её вполне достаточно. Нонсенс, но факт.

Посмотрите на этот график. Тут вы видите сравнение показателей двух рассмотренных двигателей. Как можно заметить, кривая лошадиных сил дизельного движка взмывает вверх на низких оборотах.

На данном графике оранжевым цветом обозначена зона, в которой TDI выжимает больше мощности, чем «более мощный» двигатель FA20.

Обратите внимание на интервал от 900 до 4500 об/мин, на котором TDI выдает значительно больше лошадиных сил. Две сотни лошадей, конечно, будут быстрее, чем 136, но пока BRZ медленно лениво разгоняется до необходимых оборотов, TDI уже улетит в космос. Этим и объясняется явление «турбоямы»: когда турбина не работает, двигатель не выдает нормального крутящего момента, следовательно у него мало мощности и он плетется как улитка. Когда турбина входит в дело, движок начинает производить крутящий момент, мощность и скорость.

Другой способ разобраться в этом явлении состоит в рассмотрении лошадиных сил на фоне определенного интервала оборотов, скажем, 1100-4000 об/мин, то есть средней оборотности ежедневных поездок. В данной зоне средний показатель мощности FA20 составляет 67 л.с, а CJAA показывает 107 л.с. Это говорит о том, что если бы движок BRZ не разгонялся до 4000 об/мин, то юркий дизель рвал бы его по мощности почти в два раза! Именно поэтому крутящий момент ощущается таким «быстрым». Быстрее разгоняться будет тот автомобиль, чей двигатель проведет больше времени на более высоком среднем показателе лошадиных сил.

Проблема состоит в том, что, как я уже ранее говорил, оборотность двигателя – величина более широкая, чем крутящий момент, а это значит, что количество крутящего момента, который можно добавить на низких оборотах, сильно ограничено. На практике, путём увеличения скорости двигателя можно получить больше мощности, чем путём увеличения крутящего момента. При этом, увеличить скорость двигателя гораздо дешевле и проще, чем поднять крутящий момент. Именно по этой причине дизели, как правило, совершенно не подходят для гоночных автомобилей.

Мы сравнили оборотистый спортивный двигатель FA20 и медленный дизельный TDI, пришло время сравнить что-то другое. Теперь мы посмотрим на три шестицилиндровых двигателя от внедорожников. Синяя кривая отвечает за Toyota 1FZ-FE 4.5 – последний рядный шестицилиндровый двигатель от Toyota, установленный в Land Cruiser. Красная кривая – Toyota 1GR-FE 4.0 – рабочая лошадка от Tacoma. И, наконец, зеленая линия – GM LFX 3.6 – V6, сидящий под капотами Colorado и Canyon.

1. Двигатель 1FZ-FE (синяя линия) – настоящий олдскул.

Его большой объем, распредвал и дизайн головки блока цилиндров созданы для того, чтобы производить большую мощность на низких оборотах. Благодаря этому, на таком автомобиле, как говорится, можно пни выкорчевывать. Несмотря на то, что среди трех двигателей данный имеет наименьшее количество максимальной мощности (212 л.с.), он имеет максимальный средний показатель мощности (128 л.с.) в интервале ежедневной езды, достигает своей максимальной мощности на 1800 об/мин и дольше всех держится на этой отметке. Это не значит, что автомобиль быстрый, совсем нет, он та еще улитка, но его показатели позволяют ему успешно разгоняться при высокой нагрузке на низких оборотах. Кроме того он хорош на бездорожье.

2. Двигатель 1GR-FE отличается своим умеренным характером и пытается выстроить баланс между крутящим моментом и лошадиными силами, но на высоких оборотах он выдыхается, и причиной тому является конструкция профиля кулачка.

Движок неплохо показывает себя на низких оборотах. К сожалению, на высоких оборотах наблюдается сильный спад мощности, поскольку двигателю просто не хватает воздуха. В то же время, двигатель имеет тот же самый средний показатель мощности в диапазоне оборотов при ежедневной езде, что и более мощный двигатель GM V6 (115 л.с.)

3. В двигателе LFX сделан упор на лошадиные силы, но благодаря хорошей регулировке кулачка на впуске и выхлопе, а также прямому впрыску, крутящий момент также вполне неплох.

Его «коньком» является тот факт, что он продолжает раскручивать обороты до тех пор, пока не достигнет максимального количества лошадиных сил. Однако, на низких оборотах этот движок менее мощный, чем древний Toyota V6. Средний показатель мощности на оборотах ежедневной езды – такой же, как и у 1GR-FE (115 л.с.), и он развивает 85% своей мощности при 1500 об/мин.

Какой из них лучше? Это зависит от разных факторов. Самый крупный и медленный из них хорош на низких оборотах, но подыхает на высоких. Самый мелкий двигатель выжимает самую большую мощность, но для этого его нужно посильнее раскрутить.

В идеале хотелось бы иметь и то, и другое. Хороший крутящий момент на любых оборотах, который мог бы выжать много лошадиных сил. Этого можно добиться увеличением объема двигателя, но тогда он будет неэффективен на низкой нагрузке. Турбонаддув также может решить проблему, но движок будет вёдрами пить топливо.

Дизельные двигатели хороши на низких оборотах, но на высокой скорости они начинают задыхаться, поэтому нам вряд ли когда-либо удастся увидеть спортивный автомобиль на дизельном движке. Если только произойдет какой-нибудь технологический прорыв…

Надеюсь, что эта обучающая статья поможет вам лучше разобраться в понятии крутящего момента и научиться взвешивать все «за» и «против» при выборе двигателя.
Чтобы узнать об автомобильной технике и физике больше, заглядывайте в наше сообщество Tech.

Подпишись на наш Telegram-канал

Простое объяснение технологии: Крутящий момент в автомобилях

Время считывания 6 минут

Мощность двигателя, максимальная скорость, ускорение от 0 до 60 миль в час (от 0 до 100 км/ч) — вот ключевые цифры для автомобилей, о которых знают даже дети. Тем не менее, когда дело доходит до крутящего момента, даже заядлым фанатикам моторов может быть трудно объяснить это. Его значение при вождении автомобиля гораздо больше, чем многие думают. Итак, что такое крутящий момент? И как это влияет на автомобили? Читайте дальше, чтобы узнать ответы.

13 апреля 2021 г.

Активируйте push-уведомления

Инновационная мобильность, захватывающие тенденции будущего и высокие обороты в минуту: подпишитесь сейчас, чтобы получать уведомления о новом контенте.

Подписка успешная .

Подписка  не удалась . Если вам нужна помощь, перейдите по ссылке для получения поддержки.

Как это звучит?

Эту статью также можно прослушать в официальном подкасте BMW Change Lanes.

Помимо этой и других статей, «Changing Lanes» каждую неделю предлагает вам новые новые эпизоды, наполненные эксклюзивной информацией о технологиях, образе жизни, дизайне, автомобилях и многом другом, которую вам принесут ведущие Ники и Джонатан.

Найдите и подпишитесь на Change Lanes на всех основных платформах подкастинга.

applepodcast googlepodcast Spotify Deezer

• Объяснение BMW
• Опыт вождения
• Технологии

Краткие факты

• В физике крутящий момент определяется как сила, которая воздействует на тело посредством рычага.

• Применительно к двигателям внутреннего сгорания или электродвигателям крутящий момент указывает силу, которой подвергается приводной вал.

• Крутящий момент выражается в фунт-футах (lb-ft) или ньютон-метрах (Nm).

• Взаимодействие крутящего момента и частоты вращения двигателя (об/мин) определяет мощность двигателя.

Если вы никогда не путешествовали на электромобиле (➜ Подробнее: Объяснение электромобилей и подключаемых гибридов), время пришло. Это не только полезно для вашей зеленой совести, но и удовольствие от вождения (➜ Читать далее: Развенчание мифов об электромобилях), безусловно, тоже не осталось без внимания. Одной из причин этого является крутящий момент. Или, точнее: мгновенность, с которой это применяется, когда вы нажимаете на акселератор. Но какую роль в этом играет мощность двигателя, т.е. показатель в кВт или в л.с.?

Чтобы ответить на этот вопрос, вам нужно вернуться на шаг назад, как объясняет эксперт BMW Михаэль Гризе: «Важно то, что вы, как водитель, ожидаете от своего автомобиля. Это высокий уровень мощности двигателя или крутящего момента?» В конце концов, все сводится к тому, действительно ли вам нужна высокая максимальная скорость или быстрая реакция на педаль акселератора.

Начнем с теории. В физике крутящий момент определяется как сила, действующая на точку вращения с помощью плеча рычага. Формула крутящего момента, закон рычага: крутящий момент = сила (Н) х плечо рычага (м). Единицами крутящего момента являются ньютон-метры (Нм) или фунт-футы (фунт-фут). Ньютон (или фунт) обозначает действующую силу, а метры (или футы) обозначают длину плеча рычага. Другое название крутящего момента, которое, возможно, дает более четкое представление о его значении, — вращательная сила. Как следует из этого названия, сила вращения или крутящий момент обеспечивают вращение объекта. Таким образом, он указывает силу, действующую на приводной вал автомобиля при его вращении. Сила (N), с другой стороны, линейно ускоряет объекты. Мощность двигателя есть произведение силы и скорости действия этой силы. Мощность двигателя и крутящий момент являются показателями, которые зависят от частоты вращения двигателя.

Высокий крутящий момент обеспечивает эффективное и энергосберегающее вождение. Высокая мощность двигателя позволяет автомобилю быстро разгоняться и достигать высокой максимальной скорости.

Михаэль Гризе

Руководитель проекта по системам электропривода, BMW Group

Итак, это была теория, а теперь перейдем к практике. В конструкции двигателя внутреннего сгорания цель состоит в том, чтобы обеспечить водителю высокий крутящий момент даже при низких оборотах двигателя (вращения). В то же время крутящий момент следует прикладывать в максимально возможном диапазоне частоты вращения двигателя. С точки зрения опыта вождения, высокий крутящий момент означает максимально короткую задержку между нажатием водителем педали газа и реакцией двигателя. Высокий крутящий момент воспринимается водителем как отличная тяга при трогании с места или обгоне.

Таким образом, заблаговременное применение мощного крутящего момента означает высокую степень уверенности (при обгоне), удовольствие от вождения и эффективную тягу для водителя. Тем не менее, со всеми двигателями внутреннего сгорания всегда есть мгновенная задержка (хотя и небольшая, в зависимости от конструкции) перед тем, как крутящий момент начнет действовать — в отличие от двигателя электромобиля, как мы увидим ниже. Короче говоря, высокий крутящий момент, доступный на раннем этапе, дает только преимущества для водителей.

Крутящий момент и его значение для водителей лучше всего иллюстрируется его отличием от термина «мощность двигателя» или «выходная мощность». Здесь также лучше привести краткий теоретический фон в качестве основы для объяснения эксперта BMW: с мощностью двигателя в игру вступает фактор времени. Проще говоря, это указывает на энергию, преобразованную в данный период времени. Физическая формула такова: мощность = сила х скорость. Он указывается в киловаттах (кВт), ранее в лошадиных силах (л.с.). Один ватт (Вт) соответствует одному ньютон-метру в секунду, а 1 лошадиная сила — это мощность, необходимая для подъема 33 000 фунтов ровно на один фут за одну минуту. Двигатель достигает высокой мощности либо за счет высокого крутящего момента, либо за счет высокой скорости вращения двигателя. Максимальная мощность двигателя, заявленная производителями, а также указанная в техпаспорте автомобиля, обычно доступна при высоких оборотах двигателя.

Измерение стандартного ускорения (➜ Подробнее: От 0 до 60: Разогнаться до скорости) Сюда хорошо подходит: передачи полностью выдвинуты, двигатель работает в высоких (вращательных) диапазонах скоростей, максимальные номинальные можно призвать силу. Чтобы понимать крутящий момент и мощность двигателя, а также повседневное использование автомобиля, важно знать, что двигатель внутреннего сгорания достигает своего максимального крутящего момента при частоте вращения ниже максимальной выходной мощности. Поэтому, когда мы говорим о хорошей мощности в нижнем диапазоне оборотов двигателя, мы имеем в виду высокий крутящий момент даже при низких оборотах двигателя. Это полезно знать для ограничения переключения передач при вождении автомобилей с механической коробкой передач. Или для буксировки прицепов в вашем автомобиле и для движения в гору.

Пример иллюстрирует разницу между крутящим моментом и мощностью двигателя. Если, как водитель автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, вы будете следить за циферблатами на дисплее, вы увидите, что по мере увеличения частоты вращения двигателя (об/мин) вы достигнете точки, в которой крутящий момент равен его максимум. В то же время мощность двигателя увеличивается с увеличением оборотов двигателя. Когда водитель чувствует, что мощность двигателя, производительность двигателя падает по отношению к оборотам двигателя, он переключается на более высокую передачу (конечно, автомат делает это сам). Затем обороты двигателя падают, и игра начинается сначала.

Вопреки распространенному мнению (то есть тому, что думают ваши друзья), в повседневной жизни с автомобилем крутящий момент двигателя играет более важную роль, чем (максимальная) мощность двигателя. Это потому, что для сохранения ресурсов — окружающей среды, кошельков людей и их нервов — инженеры хотят, чтобы водители ехали с хорошей тягой в диапазоне низких оборотов двигателя. Что подводит нас к двигателю электромобиля. В чем большой плюс электромобилей? Они обеспечивают полный крутящий момент с самого начала. Безо всяких задержек. Вот почему ускорение электромобилей (➜ Подробнее: Факты об электромобилях со всего мира) так запоминается как водителям, так и пассажирам. И не только это, но и без рывков и без переключения передач, так как многие электромобили идут с одноступенчатой ​​автоматической коробкой передач.

При низких оборотах двигателя важен крутящий момент, при высоких оборотах — мощность двигателя.

Михаэль Гризе

Руководитель проекта по системам электропривода, BMW Group

Эксперт BMW Гриз объясняет, в чем особенность электромобилей. «Высокий крутящий момент электродвигателя позволяет транспортным средствам с такими двигателями эффективно передвигаться и экономить энергию». Максимально возможная скорость, которая достигается за счет высокой мощности двигателя, — не единственная цель электромобилей. Электромобили обладают отличным сцеплением с дорогой, что обеспечивает комфортное и эффективное вождение, но они также не пренебрегают удовольствием от вождения!

Другими словами, максимальный крутящий момент электродвигателя фактически достигается при низких оборотах. «И она остается близкой к постоянной до тех пор, пока вы не достигнете максимальной мощности двигателя», — поясняет далее инженер Гризе. Оттуда крутящий момент падает, а мощность двигателя остается постоянной. Как только достигается точка максимального крутящего момента, автомобиль больше не разгоняется быстрее. Эксперт BMW Гриз резюмирует следующим образом: «При низких оборотах двигателя важен крутящий момент, при высоких — мощность двигателя».

Что важнее, высокая мощность двигателя или высокий крутящий момент? Все сводится к тому, что вам как водителю нужно. Если, например, вы предпочитаете высокую максимальную скорость, вы найдете ее в автомобиле с высокой номинальной выходной мощностью. Если, с другой стороны, вы предпочитаете эффективный и комфортный стиль вождения с быстрым стартом на светофоре, вы полагаетесь на фактор крутящего момента — как в случае с электромобилями.

Что такое крутящий момент в автомобиле?

Крутящий момент — это физическая величина, которая указывает тяговое усилие в конструкции двигателя. Физической единицей крутящего момента является ньютон-метр (Нм). Для автомобилей с двигателем внутреннего сгорания цель состоит в том, чтобы как можно раньше достичь высокого крутящего момента при низких оборотах двигателя. В электромобилях крутящий момент доступен сразу, и это преимущество.

Автор: Нильс Арнольд; Иллюстрации: Майкл Блосс; Фото/Видео: BMW

• Automotive Life
• Insight
• Performance
• Technology

Что такое крутящий момент? Все о крутящем моменте: определение, уравнения и единицы измерения

Советы и рекомендации

• Главная
• Особенности
• Советы и рекомендации

Показатели крутящего момента двигателя обычно сравнивают, но что такое крутящий момент и почему он важен?

Автор: Auto Express

16 декабря 2020 г.

16 декабря 2020 г.

Крутящий момент — это слово, которое широко используется производителями автомобилей, рекламодателями и рецензентами, и оно так же важно, как и другие заголовки, которые вы увидите. через suce как лошадиные силы. Однако реклама крутящего момента не всегда была чем-то само собой разумеющимся — оглянитесь на автомобильную рекламу 1980-х годов, и вы обнаружите, что он почти никогда не упоминается.

В основном из-за лишнего веса новых автомобилей. Современные моторы настолько перегружены технологиями, комфортом и безопасностью, что весят намного больше, чем их аналоги десятилетней давности. Это означает, что этим автомобилям требуется больше силы или крутящего момента, чтобы заставить их двигаться.

Крутящий момент определяется как сила вращения двигателя. Вы можете заметить, что крутящий момент, как и лошадиные силы, всегда выражается при определенной частоте вращения двигателя. Например, Ford Fiesta Ecoboost развивает максимальный крутящий момент в диапазоне от 1400 до 4000 об/мин. Вообще говоря, автомобиль будет чувствовать себя более отзывчивым, когда пиковый крутящий момент развивается в нижнем диапазоне оборотов, но многим людям нравятся мощные двигатели, которые необходимо сильно раскручивать, прежде чем они развивают пиковый крутящий момент.

Крутящий момент становится все более важным, поскольку автомобили становятся больше и тяжелее. Крошечный городской автомобиль может легко двигаться с очень небольшим крутящим моментом, в то время как большому внедорожнику или фургону требуется много времени, чтобы заставить его двигаться. Вот почему более крупные автомобили, как правило, оснащаются дизельными двигателями — дизели развивают больший крутящий момент при более низких оборотах, чем бензиновые двигатели.

Что такое крутящий момент?

Проще говоря, определение крутящего момента — это сила вращения двигателя. Он отличается от лошадиных сил, поскольку относится к объему работы, которую может выполнить двигатель, а мощность определяет, насколько быстро эта работа может быть выполнена. Вот почему крутящий момент часто называют неспециалистами «тяговой силой», «мощностью» или «ворчанием».

Крутящий момент обычно измеряется в ньютон-метрах (Нм) или фунт-футах (фунт-фут) – последнее не следует путать с фут-фунтом (фут-фунт), поскольку один фут-фунт относится не к крутящей силе, а к к количеству энергии, необходимой для подъема груза массой 1 фунт на расстояние 1 фут.

В частности, крутящий момент фактически измеряет силу, необходимую для скручивания объекта (например, при затягивании крышки на бутылке с газировкой, колесной гайки или болта головки цилиндра). Или, в случае двигателя, он измеряет, какое крутящее усилие доступно на коленчатом валу при любых заданных оборотах двигателя (об/мин).

• Автомобили категорий D и C: объяснение списания по страховке

В автомобиле мощность – это мера того, насколько быстро двигатель может развивать один и тот же крутящий момент с течением времени, поэтому быстрее вы можете ускориться. Одна лошадиная сила (HP) — это совершенно произвольная единица, придуманная инженером Джеймсом Уаттом. Это эквивалентно тому, что одна лошадь поднимает вес в 33 000 фунтов на высоту в двенадцать дюймов за одну минуту — или 33 000 футо-фунтов в минуту. Метрический эквивалент (PS) равен 4500 кг-м в минуту, или 0,97 л.с.

Тормозная мощность (BHP) немного ниже, чем HP, но, возможно, является более точным показателем, поскольку учитывает потери мощности на внутреннее трение двигателя.

Основные уравнения крутящего момента

Допустим, мы используем ключ длиной 0,5 м для затягивания колесной гайки, и нам нужно опереться на дальний конец ключа с усилием 50 ньютонов, чтобы затянуть ее. Простое умножение двух чисел дает требуемый показатель крутящего момента в ньютон-метрах:

50 (Н) x 0,5 (м) x = 25 Нм крутящего момента

Если вы хотите сохранить старую школу, вы можете измерять расстояние в футах и ​​силу в фунтах. На этот раз наш ключ может быть 18 дюймов (1½ фута), и мы прикладываем усилие 20 фунтов к дальнему концу: 

20 (фунтов) x 1½ (футов) = 30 фунт-футов крутящего момента крутящий момент выглядит?

Если двигатель развивает крутящий момент 500 Нм, мы можем использовать аналогичную визуализацию в обратном направлении, чтобы лучше понять задействованные силы. Чтобы остановить вращение такого двигателя, потребуется гаечный ключ длиной один метр, прикрепленный к коленчатому валу, с усилием в 500 ньютонов на другом конце. Так как один килограмм действует с силой примерно в 90,8 ньютона в гравитации Земли, это означает, что вам понадобится 50-килограммовый жокей, чтобы стоять на конце. Или Аллан Макниш.

• Автомобильные часы: законна ли корректировка пробега?

Если это не кажется большим усилием, чтобы остановить двигатель, развивающий внушительные 500 Нм, не забывайте, что крутящий момент на колесах значительно увеличивается при снижении оборотов двигателя. Таким образом, жокей мог остановить двигатель, но он не мог остановить машину!

Что лучше, крутящий момент или мощность?

Крутящий момент и мощность очень тесно связаны, потому что в двигателе внутреннего сгорания одно не может быть без другого. Снова математика, так как HP рассчитывается следующим образом: 

л.с. = крутящий момент x об/мин ÷ 5252

Это означает, что если сравнить два двигателя с разным крутящим моментом, двигатель с более высоким крутящим моментом всегда будет иметь большую мощность при любой заданной частоте вращения двигателя.

Однако многие двигатели с высоким крутящим моментом не рассчитаны на такие высокие обороты (вспомните пробивной дизель), поэтому конечные показатели мощности часто оказываются под угрозой. Напротив, высокооборотный бензиновый спортивный автомобиль может иметь более низкий показатель крутящего момента, но его экстремальная мощность при высоких оборотах двигателя позволяет ему двигаться быстрее.

• Как сдать экзамен по теории вождения

Вот почему в повседневном вождении мощность и гибкость двигателя с высоким крутящим моментом часто более полезны, а это жизненно важно, когда вам нужен автомобиль для буксировки больших прицепов или перевозки тяжелых грузов.

При обычном вождении крутящий момент часто имеет большее значение, чем мощность, поэтому мы уделяем ему так много внимания в наших обзорах автомобилей.

Можете ли вы объяснить крутящий момент в 25 словах или меньше? Попробуйте в разделе комментариев ниже…

Что такое крутящий момент в двигателе грузовика? — Блокировка

Изображение: Paccar

Некоторое время назад у меня был один из тех чрезвычайно раздражающих – и беспроигрышных – споров на онлайн-форуме с парнем, которого я никогда не встречал. В наши дни почти все, что вы пишете в таком контексте, вызывает яростный гнев, если вы высказываете противоположное мнение. Сейчас только противостояние. Обсуждение стало невозможным.

Можно подумать, что щекотливой темой была целесообразность ношения маски для лица (я никогда, никогда не смогу понять, почему это вызывает споры) или, может быть, старая и, казалось бы, забытая тема — изменение климата. Неа. Совершенно ничего политического.

Это был крутящий момент, точнее его определение. Я забрел в эту ветку обсуждения и сразу же увидел большую ошибку в объяснении мощности двигателя одним парнем, поэтому я мягко, уважительно предложил свою альтернативную точку зрения. В ответ он взорвался от гнева. Я знал, что был прав, потому что 22 года назад с помощью нескольких инженеров написал длинную очерк на эту тему. Эта история получила хвалебное письмо от Роберто Кордаро, который в то время был президентом подразделения дорожных двигателей Cummins, и еще одно от одного из руководителей Meritor.

Я быстро сообразил, что нет смысла продолжать неприятную «болтовню», поэтому я бросил ее, но мне пришло в голову, что если редуктор на автомобильном форуме неправильно понимает крутящий момент, он не может быть один. Итак, сократив статью 1998 года до конца, я объяснил, как это…

Я начал с гоночных автомобилей в высших эшелонах автоспорта. Они могут разогнаться до 60 миль в час чуть более чем за секунду или две и достичь невероятной максимальной скорости в три раза быстрее. Но как вы думаете, они могли бы вытащить кучу дров из куста? Или тащить дом на трейлере вверх по Монреальскому холму в северной части Онтарио? Ни за что. Дело в том, что они едва могут сдвинуться с мертвой точки.

Сравните это с собой за рулем грузовика. В большинстве случаев вам вообще не нужно кормить двигатель топливом, чтобы начать движение. Вы, вероятно, можете просто бездельничать, даже если вы тянете 80 000 фунтов или больше, и у вас есть только половина лошадиных сил этого гоночного автомобиля.

Что дает? Крутящий момент, вот что, и, конечно же, передача. Этот гоночный двигатель может производить 900 л.с., но крутящий момент составляет всего 100 фунт-футов на низких оборотах по сравнению с 1800 с лишним фунт-футов, которые ваш дизель выдает при 1200 об/мин или даже ниже.

Крутящий момент — это чистая крутящая сила, а не скорость, с которой двигатель может выполнять работу, то есть мощность в лошадиных силах, а просто потенциал для работы, возникающий в результате этого крутящего движения. По мере увеличения крутящего момента увеличивается и количество дров, которые можно увезти с гоночной машиной Ричарда Петти.

Добавьте к этой смеси элемент времени, и теперь вы говорите о лошадиных силах. Чем больше у вас лошадей, тем быстрее вы сможете тянуть это дерево или подниматься на этот уровень. Это расчетное значение, напрямую связанное с крутящим моментом, которое измеряет скорость выполнения работы. Как ни странно, он берет свое начало в Шотландии.

Почти два столетия назад шотландский изобретатель Джеймс Уатт решил, что индустриальному миру нужен способ измерения мощности его паровой машины. Поэтому он измерил, сколько работы может выполнить хорошая лошадь, и обнаружил, что она может поднять 330 фунтов на 100 футов за одну минуту. Отсюда и термин «одна лошадиная сила».

Какой здесь крутящий момент? Это выражается как 33 000 фунтов на фут. Мы получаем это, умножая 330 фунтов (количество, которое хорошая лошадь может переместить за минуту) на 100 футов (расстояние, которое она может переместить). Иными словами, одна лошадиная сила — это способность выполнять работу в 33 000 фунто-футов за одну минуту.

Немного более подробно говоря, Камминс сказал, что «выходной крутящий момент двигателя является мерой количества создаваемого им вращающего усилия, которое перемещает груз. Крутящий момент — это сила или нагрузка, приложенная по круговой траектории и измеряемая в фунт-фут. Одним из примеров крутящего момента может быть ослабление винтовой крышки от плотно закрытой банки».

Крутящий момент представляет собой величину нагрузки, умноженную на расстояние, на котором действует нагрузка. Например, динамометрический ключ может иметь длину один фут, два фута или четыре фута. Головка болта находится на конце ключа, а расстояние для определения крутящего момента измеряется от центральной линии головки болта до точки приложения нагрузки. Если вы приложите нагрузку в 50 фунтов на расстоянии или плече рычага в один фут, значение будет: крутящий момент = 50 фунтов x 1 фут = 50 фунтов на фут. Сделайте это нагрузкой в ​​25 фунтов при плече рычага в 2 фута, и вы получите тот же результат: 25 фунтов x 2 фута = 50 фунто-футов крутящего момента.

В двигателе крутящий момент создается нагрузкой давления расширяющихся газов на верхнюю часть поршня, умноженной на ход поршня, что означает, насколько далеко перемещается поршень.

Применяются два основных принципа:

1. крутящий момент выше в нижней части рабочего диапазона двигателя, а мощность выше в верхней части; и
2. двигатель большего объема будет производить больше мощности, чем двигатель меньшего размера, просто потому, что у него больше площади для сгорания, чтобы заставить эти поршни двигаться вниз.