19Сен

Мощность и крутящий момент: Все про мощность двигателя и крутящий момент — журнал За рулем

Содержание

Все про мощность двигателя и крутящий момент — журнал За рулем

Mожет ли крутящий момент существовать при нулевой мощности? Способна ли коробка передач увеличить мощность? Как распределена мощность между ведущими колесами, когда заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге? На эти и другие каверзные вопросы по физике процесса предлагают ответить Михаил Колодочкин и Эдуард Коноп. Проверим себя?

Gonschiki MRW_zr 11_15

Материалы по теме

Мощность — это работа, совершаемая за единицу времени. Можно сказать, что мощность — это скорость выполнения работы. Например, трактор за секунду накосит больше сена, чем газонокосилка. Основная единица измерения мощности — ватт (Вт). Численно она характеризует собой работу в один джоуль (Дж), совершенную за одну секунду. Распространенная внесистемная единица — лошадиная сила, равная 0,736 кВт. Для примера: мощность двигателя 170 кВт соответствует 231,2 л.с.

А что такое крутящий момент? Со школы помним про силу, помноженную на плечо, — измеряется в ньютон-метрах (Н·м). Смысл очень простой: если момент, приложенный к колесу радиусом 0,5 м, составляет, скажем, 2000 Н·м, то толкать наш автомобиль будет сила в 4000 Н (с округлением — 400 кгс). Чем больше момент, тем энергичнее мотор тащит машину.

Связь между этими двумя основными параметрами неразрывная: мощность — это крутящий момент, умноженный на угловую скорость (грубо говоря, обороты) вала. А может ли существовать крутящий момент при нулевой мощности? Способна ли коробка передач увеличить мощность?

Tires_1600

Оцените уровень своих знаний — ответьте на вопросы. Это не так просто, как кажется на первый взгляд. Исходные условия: разного рода потери, например на трение, не учитываем, а нагрузки на колёса и условия сцепления шин с покрытием считаем одинаковыми, если не оговорено иное.

1. Автомобиль в глубокой колее сел на брюхо: ведущие колеса вертятся, не касаясь земли. Водитель упрямо газует. Какую полезную мощность может при этом выдать двигатель?

А — паспортную;

Б — в зависимости от оборотов;

В — нулевую;

Г — в зависимости от включенной передачи.

Правильный ответ: В. Автомобиль не движется, мотор не совершает полезной работы. Значит, и полезная мощность равна нулю.

2. Заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге. Как распределена мощность между ведущими колесами?

А — поровну;

Б — обратно пропорционально частоте вращения каждого из колес;

В — в зависимости от сил сцепления с покрытием;

Г — прямо пропорционально частоте вращения каждого из колес.

Правильный ответ: В.  При блокированном дифференциале ведущие колеса вращаются с одинаковой скоростью, но моменты на них не выравниваются — они зависят только от сцепления с дорогой. Следовательно, реализуемые колесами мощности тоже определяются силами сцепления с покрытием.

колесо

3. На что влияет мощность мотора?

А — на динамику разгона;

Б — на максимальную скорость;

В — на эластичность;

Г — на все перечисленные параметры.

Правильный ответ: Г. Часто полагают, что машину тащит исключительно крутящий момент. Но поставщиком крутящего момента является мотор. Если тот перестанет снабжать колеса энергией, то все динамические параметры будут равны нулю. Например, резко тронуться на повышенной передаче не удастся: при низких оборотах просто не хватит мощности. А она-то и определяет запас энергии, которую способен выдать двигатель. И влияет на все перечисленные параметры.

Что такое мощность двигателя и крутящий момент. Как рассчитать мощность мотора

Автор Павел Александрович Белоусов На чтение 6 мин. Просмотров 165

Мощность двигателя – это величина, показывающая, какую работу способен совершить мотор в единицу времени. То есть то количество энергии, которую двигатель передает на трансмиссию за определенный временной промежуток. Измеряется в киловаттах (кВт) или лошадиных силах (л. с.).

Как рассчитывается мощность двигателя?

Расчет мощности мотора проводится несколькими способами. Самый доступный способ – через крутящий момент. Умножаем крутящий момент на угловую скорость – получаем мощность двигателя.

N_дв=M∙ω=2∙π∙M∙n_дв

где:

N_дв – мощность двигателя, кВт;

M – крутящий момент, Нм;

ω – угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/сек;

π – математическая постоянная, равная 3,14;

n_дв – частота вращения двигателя, мин-1.

Мощность рассчитывается и через среднее эффективное давление. Камера сгорания имеет определенный объем. Разогретые газы воздействуют на поршень в цилиндре с определенным давлением. Двигатель вращается с некоторой частотой. Произведение объема двигателя, среднего эффективного давления и частоты вращения, поделенное на 120, и даст теоретическую мощность двигателя в кВт.

N_дв=(V_дв∙P_эфф∙n_дв)/120

где:

V_дв – объем двигателя, см3;

P_эфф – эффективное давление в цилиндрах, МПа;

120 – коэффициент, применяемый для расчета мощности четырехтактного двигателя (у двухтактных ДВС этот коэффициент равен 60).

Для расчета лошадиных сил киловатты умножаем на 0,74.

N_(дв л.с.)=N_дв∙0,74

где:

N_дв л.с. – мощность двигателя в лошадиных силах, л. с.

Другие формулы мощности двигателя используются в реальных расчетах реже. Эти формулы включают в себя специфичные переменные. И чтобы измерить мощность двигателя по другим методикам, нужно знать производительность форсунок или массу потребленного двигателем воздуха.

На практике расчет мощности автопроизводители выполняют эмпирическим способом, то есть замеряют на стенде и строят график зависимости по факту, на основании полученных во время испытаний показателей.

Мощность двигателя – величина непостоянная. Для каждого мотора есть кривая, которая отображает на графике зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала. До определенного пика, примерно до 4-5 тысяч оборотов, мощность растет пропорционально оборотам. Далее идет плавное отставание роста мощности, кривая наклоняется. Примерно к 7-8 тысячам оборотов мощность идет на спад.

Сказывается перекрытие клапанов на большой частоте вращения коленвала и падение КПД мотора из-за недостаточно интенсивного газообмена.

Чтобы узнать мощность двигателя, обратитесь к инструкции по эксплуатации авто. В разделе с техническими характеристиками мотора будет указана мощность и обороты, при которых она достигает пикового значения. Если мощность указана киловаттах, чтобы рассчитать лошадиные силы двигателя, воспользуйтесь приведенной выше формулой. В некоторых случаях автопроизводитель предоставляет график, на котором есть зависимость мощности двигателя и крутящего момента от частоты оборотов.

Видео: Простыми словами без сложных формул и расчетов, что такое мощность, крутящий момент и обороты двигателя.

Мощность ДВС определяет, насколько быстро автомобиль способен передвигаться или ускоряться (совершать работу). Полезная мощность двигателя рассчитывается с учетом потерь в трансмиссии, то есть указывает, сколько от изначальной мощности мотора по факту доходит до колес авто.

Что такое крутящий момент

Крутящий момент в двигателе автомобиля – это вращающая сила, которая численно равна произведению приложенной силы (давление раскаленных газов на поршень) на плечо (расстояние между осями коренных и шатунных шеек коленчатого вала в проекции, перпендикулярной оси вращения коленвала). Измеряется крутящий момент в ньютонах на метр (Нм).

Крутящий момент ДВС зависит от силы давления на поршень и расстояния между коренными и шатунными шейками. Зависимость здесь прямая. Чем больше плечо и чем больше давление на поршень – тем больше крутящий момент двигателя.

У дизельных двигателей степень сжатия больше. Больше и ход поршня в цилиндре (при равном с бензиновым мотором диаметре цилиндров). А это значит, что и расстояние между коренными и шатунными шейками будет больше. То есть длиннее плечо. За счет большей степени сжатия при рабочем такте у дизелей выше сила, давящая на поршень. Крутящий момент в дизельных моторах при прочих равных больше, чем в бензиновых.

Крутящий момент влияет на то, сколько энергии отдает мотор в текущий момент времени. Крутящий момент есть та величина, которая определяет фактически передаваемую в данный момент времени энергию на трансмиссию. Чем больше момент, тем сильнее тяга двигателя при текущих оборотах.

Что лучше: мощность или крутящий момент

Мощность и крутящий момент двигателя – величины взаимосвязанные. Это хорошо видно в формуле из первого пункта.

Пик крутящего момента на графике зависимости от частоты вращения мотора появляется раньше, чем пик мощности. Это справедливо как для дизельных, так и для бензиновых моторов. Однако у дизелей крутящий момент достигается раньше, и плато (интервал частоты вращения при пиковом значении) длиннее. У бензиновых ДВС мощность выше, хотя для ее достижения нужно раскрутить мотор почти до максимальных оборотов.

Сказать определенно, что лучше: мощность или крутящий момент, нельзя. Все зависит от случая. Трансмиссия современного авто способна трансформировать эти величины под требуемые условия. Поясним на примерах.

Для тяжелой техники, которой важна тяга в широком диапазоне оборотов, важнее крутящий момент. Мотор должен хорошо тянуть. Раскручивать его до предельных оборотов не нужно. Отчасти поэтому почти вся коммерческая техника оснащается дизельными моторами.

В гоночных автомобилях важнее мощность. Моторы этих авто по оборотам пилоты во время заездов держат в красной зоне. Двигатель отдает максимальную мощность. А трансмиссия преобразовывает мощность в тягу.

Для гражданских авто важен стиль вождения. Для езды на автомате подойдут оба мотора. Автоматическая трансмиссия будет держать мотор в диапазоне оборотов, при которых двигатель отдает максимум своего потенциала.

Для агрессивной езды на механике с раскручиванием двигателя в красную зону тахометра лучше подойдет бензиновый мотор. Но в этом случае нужно понимать, что для получения максимальной производительности от мотора потребуется держать его на пике оборотов и часто переключать передачи. Пик мощности у бензинового ДВС имеет малый диапазон и находится около максимальных оборотов. Для уверенных обгонов и ускорений нужно будет понижать передачу и раскручивать двигатель.

Для размеренной езды, особенно в городе, больше подходит дизель. Для обгона на дизельном авто зачастую не потребуется переходить на пониженную передачу, а высокий крутящий момент в широком диапазоне оборотов позволит реже переключаться.

крутящий момент или мощность двигателя?

Так уж повелось, что любого автолюбителя при оценке способностей машины в первую очередь интересует такой показатель, как мощность. Но не менее важной характеристикой является крутящий момент. И вот почему

Евгений Яблоков

Несмотря на то, что гужевой транспорт давно «канул в Лету» и «л. с.» является персоной нон-грата в международной системе классификации, «лошадиная» единица измерения мощности продолжает пользоваться спросом. Причем не только у простого люда, но и на государственном уровне. Для этого достаточно взглянуть на квитанцию об уплате транспортного налога.

Между тем, появившаяся в период промышленной революции «л. с.» весьма условна. А все потому, что она определяет относительный уровень производительности среднестатистической лошади путем определения усилий, необходимых для подъема 75-килограммового груза на один метр за одну секунду. Новая единица измерения, взятая на вооружение фабрикантами для оценки превосходства стационарных механизмов над животными, со временем перекочевала в мир подвижного состава.

Позже шотландский инженер Джеймс Уатт ввел в обращение официальную единицу измерения мощности своего имени – «Вт», которую для удобства использования укрупнили до «кВт». Ватт, синхронизированный с л. с. в соотношении 1 кВт = 1,36 л. с. , так и не добился всеобщей любви, оставив пальму первенства конской силе. Однако мощность мощностью, но, как говорится, двигает машину не она, а крутящий момент, измеряемый в ньютон-метрах (Н∙м).

Что такое крутящий момент?

У многих автомобилистов нет адекватного представления о том, что это за «зверь». О нем, впрочем, как и о мощности, бытует расхожее мнение: чем больше, тем лучше. По сути, это тесно связанные характеристики. Мощность в ваттах не что иное, как крутящий момент в ньютон-метрах, умноженный на число оборотов и на 0,1047. Другими словами, мощность демонстрирует количество работы, выполняемой двигателем за определенный промежуток времени, а крутящий момент отражает способность силового агрегата эту работу совершить. Если, скажем, автомобиль завяз в глинистом грунте и обездвижился, то производимая им мощность будет равняться нулю. Ведь работа не совершается. А вот момент, хотя его и не хватает для движения, присутствует. Крутящий момент без мощности существовать может, а мощность без момента — нет.

Главным достижением работающего мотора при превращении тепловой энергии в механическую является момент, или тяга. Высокие моментные значения характерны для дизельных двигателей, конструктивная особенность которых – большой (больше диаметра цилиндра) ход поршня. Большой крутящий момент у дизеля нивелируется относительно низким допустимым числом оборотов, которые ограничивают для увеличения ресурса. Высокооборотистым бензиновым моторам свойствен «крен» в сторону мощности, ведь их детали отличаются меньшим весом. И степень сжатия тоже ниже. Правда, современные силовые агрегаты – и дизельные, и бензиновые – совершенствуясь, становятся ближе и конструктивно, и по показателям. Но пока банальное правило рычага сохраняется: выигрывая в силе, проигрываешь в скорости. И, соответственно, в расстоянии.

Лучшие черты двигателя определяются совокупностью оптимальных значений мощности и тяги. Чем раньше наступает максимум крутящего момента и чем позже пик мощности, тем шире диапазон возможностей силового агрегата. Близкие к оптимальным характеристики имеют электрические двигатели. Они располагают тягой, близкой к максимальной, практически с начала движения. В то же время значение мощности прогрессивно возрастает. Существенным фактором в вопросах определения мощности и крутящего момента являются обороты двигателя. Чем они выше, тем большую мощность можно снять.

В этом контексте уместно упомянуть о гоночных моторах. Из-за относительно скромных объемов они не блещут умопомрачительным крутящим моментом. Однако способны раскручиваться до 15–20 тыс. оборотов в минуту (мин-1), что позволяет им выдавать супермощность. Так, если рядовой силовой агрегат при 4000 об/мин генерирует 250 Н∙м и порядка 140 л. с., то при 18 000 мин-1 он мог бы выдать в районе 640 л. с.

К сожалению, повышать частоту вращения довольно сложно. Мешают силы инерции, нагрузки, трение. Скажем, если раскрутить мотор от 6000 до 12 000 мин-1, то силы инерции возрастут вчетверо, что потенциально грозит опасностью перекрутить мотор. Повысить величину крутящего момента можно с помощью турбонаддува, но в этом случае негативную роль начинают играть тепловые нагрузки.

Принцип максимальной отдачи мощности красноречиво иллюстрируют моторы болидов «Формулы-1», имеющие весьма скромный объем (1,6 литра) и относительно невысокий показатель тяги. Но за счет наддува и способности раскручиваться до высоких оборотов выдают порядка 600 л. с. Плюс к тому, конструкция у «Ф1» – гибридная, и электродвигатель, дополняющий основной мотор, при необходимости добавляет еще 160 «лошадей».

Важной характеристикой, отражающей возможности мотора, является диапазон оборотов, при котором доступна максимальная тяга. Но еще важнее эластичность двигателя, то есть способность набирать обороты под нагрузкой. Другими словами, это соотношение между числами оборотов для максимальной мощности и оборотов для максимального крутящего момента. Оно определяет возможность снижения и увеличения скорости за счет работы педалью газа без переключения передач. Или возможность езды на высоких передачах с малой скоростью. Эластичность, к примеру, выражается способностью автомобиля разгоняться на пятой передаче с 80 до 120 км/ч на пятой. Чем меньше времени займет этот разгон, тем эластичнее двигатель. Из двух двигателей одинакового объема и мощности предпочтителен тот, у которого выше эластичность. При прочих равных условиях такой мотор будет меньше изнашиваться, работать с меньшим шумом и меньше расходовать топливо, а также облегчит работу трансмиссии.

А если все-таки задаться вопросом о том, что важнее – крутящий момент или мощность, деля мир на черное и белое, ответ будет предельно прост: так как это зависимые величины, важно и то и другое.

Хочу получать самые интересные статьи

мощность и крутящий момент

 

Думаю, Вы согласитесь, что способность машины рвануть с места, или набирать скорость с ходу, большинство наших автолюбителей оценивает в количестве породистых лошадей, спрятанных под капотом конкретной машины. А ведь однажды сам Карл Шелби сказал; — «лошадиные силы помогают продавать машины, но выигрывать гонки помогает крутящий момент». Так, что же такое мощность и крутящий момент? В чем же разница двух этих понятий и не одно ли это и тоже?

Что такое мощность двигателя? Наверное Вы слышали, что мощность электрического инструмента измеряется в киловатах, Вас это может удивить, но существую таблицы, где мощность бензиновых, а не электрических автомобилей, рядом с показателем лошадиных сил, обозначена и в киловатах.

Так вот, мощность — это единица работы, которую способен выработать двигатель. Как правило, максимальная мощность достигается на оборотах близких к максимальным, поэтому высокую максимальную мощность вырабатывают высокооборотистые двигатели.

Машины с высокой максимальной мощностью, очень хороши на высоких оборотах; — вспомните о мотоциклетных двигателях, которые крутятся свыше 10 000 оборотов и с одного литра объема, без никакого наддува выдают порядка 170-яти лошадиных сил.

Но представьте, что будет если такой; — литровый, мотоциклетный мотор поставить на седан снаряженной массой в 1 500кг? Машина в разы тяжелее мотоцикла и чтобы просто тронуться, такой мотор прийдется очень хорошо крутить, чтобы он произвел скрытые в нем лошадиные силы.

  • Что же такое крутящий момент?

Здесь мы подходим к тому, что называется крутящий момент. Это усилие которое толкает Вас в спину при нажатии педали газа. Вот теперь представьте те же 170-ат лошадиных сил, но снятые уже не с мотоциклетного, а вполне гражданского мотора M20-ать от БМВ с 2.5 литров объема. Суть в том, что эти 170-ат лошадиных сил достигаются скажем не на 13-ати тысячах оборотах, а уже на 5-яти; но важнее то, что благодаря большему объему и крутящего момента здесь больше. То есть Вы получаете ускорение не только за счет работы, произведенной раскрученным двигателем и переданной на маховик; но и от самого усилия при каждом такте; — оно здесь значительно больше, чем в мотоциклетном моторе.

Подумайте сами, — какое усилие сможет произвести один поршень мотоцикла, всего за одно поднятие в мертвую точку и воспламенение. Вам не кажется, что больший, автомобильный цилиндр произведет куда большее усилие?

  • Оба параметра очень важны.

В очень широком смысле Карл Шелби был прав. Но скажите; — разве двигатель трактора, обладающий огромным крутящим моментом, сможет подойти для легкового автомобиля. Это такая же крайность как и установка мотоциклетного мотора на авто.

Из этого мы можем сделать, что для легкового автомобиля важны оба параметра. Машины с высокой мощностью, при одинаковых передаточных числах, способны набирать более высокую скорость на каждой передаче и максималку на высшей. При этом, если по крутящему моменту такая машина уступает менее мощной, но с высшим крутящим моментом, — она может отставать при разгоне. То есть; — более моментная машина может быстрее разогнаться на 3-ей скажем со 100 до 130-яти — 140-ока, но после из — за нехватки мощности, ей будет необходимо переключение, тогда как более мощная машина набрав обороты сможет получить более интенсивное ускорение на той же третей передаче, но уже допустим со 130ати до 150-яти.

И мощность и крутящий момент, — оба параметра очень важны и проектируя автомобиль всегда учитывается компромисс между этими параметрами.

  • Отечественный Пример:

Вот возьмите в качестве примера первую Ладу Калину с более моментным, восьмиклапанным 1.6 и более мощным, лучше дышащим на высоких оборотах, шестнарем на 1.4л.

Последний мотор мощнее приблизительно на 10-ять лошадиных сил, но данная прибавка становится ощутима лишь на высоких оборотах. Более простой Восьмиклоп проще трогает груженою машину и на средних оборотах ему легче подыматься в гору, но из -за лучшей продувки камеры сгорания, на оборотах 16-ати клапанный мотор крутится веселее и это дает выиграш в мощности, но уже на высоких оборотах.

Кстати, — не нужно думать, что 4ре клапана на цилиндр всегда лучше, чем 2. Дело ведь не в их числе, а в пропускной способности. Ярким тому примером служат американские двигатели HEMI. Вы не любите и не уважаете американский автопром? — так у Ferrari F12 также по 2-ва клапана на каждый из ее V12-ать.

Если Вам самим доведется побывать на СТО обслуживающим БМВ, возможно в поле Вашего зрения попадут клапана от легендарного M50b25 ( где их по четыре) и клапана с M30B35. Последний мотор имеет по два клапана, но объем этого мотора на литр больше и клапана там существенно больше.

Крутящий момент двигателя: что это такое?

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

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое объем двигателя. Из этой статьи вы узнаете о том, по каким параметрам измеряется и на что влияет рабочий объем ДВС.

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

Содержание статьи

Мощность и крутящий момент ДВС

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

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

Как мощность двигателя и крутящий момент влияют на разгон автомобиля

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

Другими словами, на коленвал подается нагрузка, которая заставляет двигать автомобиль.  Отметим, что крутящий момент имеет прямую зависимость от числа оборотов двигателя. Для двигателей внутреннего сгорания характерной особенностью является то, что на низких оборотах крутящий момент небольшой, затем наблюдается рост момента параллельно росту оборотов силового агрегата, далее происходит спад момента, хотя обороты остаются высокими. Обратите внимание, в характеристиках указывается максимальная мощность двигателя, например, 150 л.с. при 6000 об/мин. При этом максимальный крутящий момент указан на отметке 3500-3700 об/мин.

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

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

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

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

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

Простыми словами, крутящий момент и есть мощность двигателя, которая будет доступна на разных оборотах мотора. Этой фактической мощностью, а не разрекламированной маркетологами «максималкой», водители каждый день пользуются во время обгонов и резких ускорений. Вот и получается, что ездим мы на крутящем моменте, а не на максимальной мощности, оценивая динамику разгона на том или ином двигателе. 

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

Крутящий момент дизельного двигателя

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

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

Благодаря таким особенностям крутящий момент дизельного двигателя на низких оборотах намного выше аналогичных атмосферных или тубированных бензиновых ДВС. Поднимать мощность такого агрегата не имеет смысла, так как уверенная тяга на низах, высокий КПД и топливная экономичность полностью перекрывают небольшое отставание дизелей по показателю мощности и максимальной скорости.

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

Читайте также

Крутящий момент и мощность двигателя машины простыми словами

Те, у кого есть автомобиль, а также те, у кого его нет, говоря о его мощности, апеллируют к лошадиным силам. Чем их больше, тем автомобиль мощнее. В общем, это почти так. Однако при разных ситуациях и стилях езды авто с преимуществом в «лошадках» уступит в скорости другому, у которого при меньших лошадиных силах лучшие показатели крутящего момента.

Мощность автомобильного двигателя и его крутящий момент – две основные взаимодополняющих характеристики производительности любого автомобиля. Некоторые автомобилисты неправильно считают, что мощность мотора — это главная характеристика скоростных параметров авто. Другие водители впадают в другую крайность и четко заявляют, что мощность мотора — это ничто, а вот крутящий момент — это все. Выясним четкую связь мощности двигателя и крутящего момента, который получают колеса автомобиля.

Единица измерения

Высокий крутящий момент выигрывает гонку, а лошадиная сила продает автомобиль… — это перефразированная мысль Энцо Феррари, который четко определил границы терминов.

Более столетия главное единицей мощности мотора остается лошадиная сила. Проще говоря, — это скорость выполнения работы одной лошадью. За одну минуту времени животное поднимало груз весом 150 кг. на 30 м. В системной измерительной шкале одна лошадиная сила приблизительно равна мощности в 746 Вт.

Определение мощности

Мощность мотора — производная от его оборотов. А обороты (в минуту) можно увеличить, добавляя рабочую смесь в камеру внутреннего сгорания двигателя (т.е. в цилиндр), нажимая на педаль газа. Вырабатываемая энергия двигателя увеличивается. Тем самым, кривошипно-шатунный узел цилиндра начинает быстрее двигаться и ускорять вращение коленчатого вала. А на конце последнего возникает пресловутый крутящий момент ДВС, который и даёт дальнейшее распределение энергии вращения всем остальным механизмам; шестерням, трансмиссии и колёсам. Чем выше величина момента, тем, на каком-то этапе, и выше мощность мотора, а соответственно — и скорость автомобиля.

Есть формула, где мощность равняется произведению крутящего момента на количество оборотов. А так как при достижении определённой величины оборотов момент начинает падать, пиковое значение и указывается в характеристике автомобиля.

Вроде получается, что крутящий момент — это величина, зависимая от оборотов и мощности. Это так, но интересно то, что параметр момента не увеличивается с оборотами так, как мощность. До какого-то момента, с увеличением оборотов также растёт и величина крутящего момента. Но своего предельного значения момент достигает быстро, допустим — на 2000 об., потом всё время оставаясь на одном этом максимальном значении, пока в какой-то момент не начнёт только падать. Вот эта максимальная цифра — очень важный показатель. И чем он выше, тем лучше.

Важность момента

Почему же, помимо мощности, важен и максимальный крутящий момент? Если коротко, то для быстрого обгона. Или для удобства — допустим, подъёма в горку. Или когда в обоих случаях машина сильно нагружена. То есть, большой крутящий момент обозначает, что в машине не просто 100 лошадиных сил, а 100 в любых стихийных и быстро меняющихся случаях лошадиных сил, которые быстрее начинают работать на полную мощность.

Лошадиные силы будут максимально эффективными. Потому что при большой мощности автомобиля и небольшого значения крутящего момента при обгоне и в нагруженном состоянии придётся понижать передачу, дабы только таким способом увеличивать обороты и создавать большую мощность, а значит — и скорость. Что неблагоприятно сказывается на ресурсе двигателя и расходе бензина.

Конечно, если допустить безветренную погоду, ровную и гладкую дорогу и прочие благоприятные условия, то в таком случае величина крутящего момента будет не так важна. И автомобиль всё равно покажет все свои возможности. Но идеальные условия бывают очень редко.

Крутящий момент мотора — это в первую очередь тяговая характеристика, которая не дает полного представления о возможностях автомобиля, его скорости, ускорении и пр. Важно понимать, что момент двигателя и крутящий момент на колесах — это абсолютно разные параметры.

Плечом приложения силы в двигателе для создания крутящего момента служит вынос шатунных шеек коленвала

Крутящий момент двигателя — это сила воздействия, умноженная на плечо. Параметр зависит от силы давления сгоревших газов на плечо коленвала и показывает только граничный потенциал двигателя. Крутящий момент, получаемый колесами, высчитывается исходя из характеристик передаточных чисел КПП и чисел главной передачи, всех величин оборотов мотора, зависит от диаметра колесных дисков, используемых шин и пр.

Для примера можно рассмотреть технические характеристики двигателей на двух авто. Спортивный седан с мощностью мотора в 500 л.с. и крутящим моментом на двигателе в 500 Нм и полноценный тягач-фура с мотором в 500 л.с. и крутящим моментом в 2500 Нм будут иметь на колесах одинаковый крутящий момент при езде по шоссе с одинаковой скоростью.

Грубо говоря, мощность мотора — это его тяговые характеристики, которые показывают скоростные возможности автомобиля и параметры ускорения. Важно помнить, что в переднеприводных авто по мере увеличения крутящего момента на двигателе возникает эффект подруливания, когда ведущие колеса начинают самопроизвольно проворачиваться. В авто с полным приводом крутящий момент равномерно распределяется на все оси — это улучшает динамику авто при разгоне и препятствует заносу.

Мощность и крутящий момент двигателя неразрывно связаны, но в параметрах производительности авто (ускорение, скорость, динамика разгона) они выполняют разные функции.

Производительность автомобиля

В тех паспорте мотора производитель указывает максимальное пиковое значение мощности, которые в условиях настоящей, не стендовой эксплуатации используются крайне редко. Производительность машины зависит не только от значений мощности и момента, но и от передаточного числа, от условий дороги и погоды.

Управление авто с большим двигательным моментом позволяет легко ускорятся практически на всех передачах, автомобиль имеет большой диапазон оборотов. Но при использовании более высокой передачи происходит секундное уменьшение вращений привода и снижение момента. Скорость на этой передаче падает, и далее происходит снова ее наращивание.

Исходя из особенностей двух главных характеристик мотора, ускорение авто с большим крутящим моментом и средней мощностью, и мощностным агрегатом, но с низким моментом происходит по-разному. Различаются точки переключение скоростей, также будут разниться и диапазон оборотов, которые у этих машин разный.

Ускорение автомобиля

Крутящий момент в моторе зависит от количества и параметров шестеренок в коробке переключения передач. В процессе движения при переходе на все более высокую скорость момент будет нарастать. Если в автомобиле изначально указано низкое число крутящего момента мотора его можно увеличить через изменение числа передачи. При переключении изменяется граница оборотов двигателя через приводной коэффициент. В зависимости от конструкции трансмиссии используются различные (чаще зубчатые) передачи для стабильного перехода на высокую скорость, ускорение, разгон без резкого снижения крутящего момента.

Если автомобиль хорошо набирает скорость, можно говорить об оптимальной динамике крутящего момента, которая распространяется на большой диапазон работы. Чтобы автомобиль показал максимальную скорость, требуется точно знать, как меняется динамика мощности мотора на каждой из передач, как изменяются обороты при переключении скоростей.

Лучше всего машина разгоняется на вершине крутящего момента в определенном диапазоне оборотов. При переходе на режим следующей передачи происходит снижение оборотов и уменьшение крутящего момента. Условия, которые всегда влияют на ускорение авто в сторону снижения или увеличения оборотов:

  1. Вес машины. Ошибка считать, что тяжелые внедорожники тяжелее разгоняются.2. Шестерни передачи. КПП — главный элемент трансмиссии, которые передает момент мотора на колеса.

    3. Сопротивление. Все элементы трансмиссии, шины, детали мотора испытывают силу трения и инерции.

    4. Аэродинамика. Сопротивление встречному потоку всегда препятствует быстрому разгону.

Изменения крутящего момента

При ежедневной эксплуатации авто водители редко используют полный момент, который зависит не только от выжатого до предела газа, но и от оборотов двигателя. На малых оборотах в камере сгорания остаются большое количество остаточных газов, при средних оборотах в трубопровод поступает больше воздуха — момент начинает резко увеличиваться. На высоких оборотах в работу вступает сила трения колец, инерционные потери в ГРМ увеличиваются, крутящий момент двигателя снова начинает снижаться.

Практически на всех графиках, где есть показатели мощности мотора и кривая крутящего момента, видно, что пик момента приходится на середину роста мощности мотора. При максимальной мощности момент снижается.

Чтобы добиться от двигателя максимальной выдачи мощности, требуется не снижать или увеличить крутящий момент на высоких оборотах. От того, насколько высока мощность мотора в определенных точках оборота, зависит максимальная скорость авто. Для этого требуется правильно рассчитать передаточное число.

Особенности дизельных двигателей

Дизельные двигатели отличаются сравнительно небольшим, по сравнению с бензиновыми агрегатами, объемом, но имеют при этом намного больший крутящий момент. Это достигается тем, что мотор, использующий в качестве топлива солярку или улучшенное дизтопливо, работает на ограниченных рабочих оборотах.

Типовой график технических показателей спортивного мотора Ferrari F12 Berlinetta

Высокая степень сжатия дизтоплива и замедленные процессы горения не позволяют дизельному мотору оптимально работать на высоких оборотах. Температура отработанного газа в выпускном коллекторе ниже, чем у бензинового аналога — это дает возможность использовать различные по эффективности турбины. Объем подачи воздуха увеличивается на 70%, благодаря чему дизельный мотор на низких оборотах вырабатывает большой момент.

Типовой график технических показателей у тягачей Volvo: видна разница, на каких оборотах

В заключении хотелось бы поговорить о таком понятии, как полка крутящего момента. Полка — это комфортный в оборотах режим работы двигателя в момент переключения скоростей при разгоне автомобиля. То есть, не допускание как слишком высоких оборотов, так и скатывания на низкие. При высоких оборотах двигатель и шумит громко, и расходует бензина больше, и изнашивается быстрее. При низких происходит несовпадение скоростей сцепляющих элементов, и автомобиль будет дёргаться. Причём, край полки в районе низких оборотов примерно один и тот же (вероятнее — у отметки 2000 об/мин.), а край по высоким оборотам будет сокращаться до минимальных значений, и стремиться к низкому краю.

Невозможно определить мощность любого мотора, его полезную работу за определенное время без определения числа его крутящего момента. Неправильно рассматривать эти характеристики в отрыве друг от друга. Но чтобы автомобилистам можно было только на основе чисел характеристики выбрать лучшую комплектацию на авто, нужно запомнить простое правило — мощность и крутящий момент в моторе должны быть сбалансированы. В линейке похожих характеристик выбирать нужно тот мотор, где момент чуть выше, чем у аналогов.

«Понимание взаимосвязи между двумя», EPI Inc.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ:
Крутящий момент измеряется; Мощность рассчитана

ПРИМЕЧАНИЕ: Все наши продукты, конструкции и услуги являются ОРГАНИЧЕСКИМИ, БЕЗ ГЛЮТЕНА, НЕ СОДЕРЖАТ ГМО и не нарушают чьи-либо драгоценные ЧУВСТВА

Для того чтобы обсуждать силовые установки более подробно, важно понимать концепции POWER и TORQUE .

ОДНАКО, чтобы понять POWER , вы должны сначала понять ENERGY и WORK .

Если вы какое-то время не рассматривали эти концепции, было бы полезно сделать это перед изучением этой статьи. НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы получить быстрый обзор Energy and Work.

Часто кажется, что люди не понимают отношения между МОЩНОСТЬЮ и МОМЕНТОМ. Например, мы слышали, как производителей двигателей , консультантов по распределительным валам и другие « технических экспертов» спрашивали клиентов:

«Вы хотите, чтобы ваш двигатель создавал ЛОШАДЬ или МОМЕНТ?»

И этот вопрос обычно задают тоном, который убедительно свидетельствует о том, что эти «эксперты» верят, что мощность и крутящий момент каким-то образом исключают друг друга.

На самом деле верно обратное, и вы должны четко понимать следующие факты:

  1. МОЩНОСТЬ (скорость выполнения РАБОТ) зависит от МОМЕНТА и ОБ / МИН .
  2. МОМЕНТ и ОБ / МИН — ИЗМЕРЕНИЕ мощности двигателя.
  3. МОЩНОСТЬ ВЫЧИСЛЯЕТСЯ от крутящего момента и числа оборотов в минуту по следующему уравнению:
л.с. = крутящий момент x об / мин ÷ 5252

(Внизу страницы показан вывод этого уравнения для всех, кто интересуется.)

Двигатель производит МОЩНОСТЬ за счет ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА, который может оказывать заданное значение МОМЕНТ на нагрузку при заданных об / мин . Величина МОМЕНТА, который может проявить двигатель, обычно зависит от числа оборотов.

МОМЕНТ

МОМЕНТ определяется как СИЛА вокруг данной точки, приложенная на РАДИУС от этой точки. Обратите внимание, что единицей МОМЕНТА является один фунт-фут (часто неверно), а единицей РАБОТА является один фут-фунт .

Рисунок 1

Ссылаясь на , рис. 1 , предположим, что ручка прикреплена к шатуну так, чтобы она была параллельна поддерживаемому валу и расположена на радиусе 12 дюймов от центра вала. В этом примере рассмотрим вал должен быть прикреплен к стене. Пусть стрелка представляет силу 100 фунтов, приложенную в направлении, перпендикулярном ручке и шатуну, как показано на рисунке.

Поскольку вал прикреплен к стене, вал не вращается, но к валу прилагается крутящий момент , равный 100 фунт-фут (100 фунтов на 1 фут).

ПРИМЕЧАНИЕ , что ЕСЛИ шатун на эскизе был вдвое длиннее (т. Е. Рукоятка была расположена в 24 дюймах от центра вала), то же усилие в 100 фунтов, приложенное к рукоятке, дало бы 200 фунт-фут. крутящего момента (100 фунтов на 2 фута).

МОЩНОСТЬ

МОЩНОСТЬ — это показатель того, сколько РАБОТ можно выполнить за указанное ВРЕМЯ. В примере на странице «Работа и энергия» парень, толкающий машину, сделал 16 500 фут-фунтов из РАБОТЫ .Если бы он проделал эту работу за две минуты, он произвел бы 8250 фут-фунтов в минуту POWER (165 футов x 100 фунтов ÷ 2 минуты). Если вам неясно, что такое РАБОТА и ЭНЕРГИЯ, было бы полезно ознакомиться с этими концепциями ЗДЕСЬ.

Точно так же, как один тонны — это большой вес (по определению, 2000 фунтов), один лошадиных сил, — это большой объем мощности. Определение одной лошадиной силы составляет 33000 фут-фунтов в минуту . Мощность, которую парень произвел, толкая свою машину по участку (8250 футов фунтов в минуту), равна ¼ лошадиных сил (8 250 ÷ 33 000).

Хорошо, все в порядке, но как толкание машины через парковку связано с вращающимися механизмами?

Рассмотрим следующее изменение в приведенном выше эскизе рукоятки и кривошипа . Рукоятка все еще находится на расстоянии 12 дюймов от центра вала, но теперь, вместо того, чтобы быть прикрепленным к стене, вал теперь проходит через стену, опираясь на подшипники качения, и прикреплен к генератору за стеной.

Предположим, как показано на Рис. 2 , что постоянная сила 100 фунтов. каким-то образом прикладывается к рукоятке, так что сила всегда перпендикулярна как рукоятке, так и шатуну при вращении рукоятки. Другими словами, «стрелка» вращается вместе с ручкой и остается в том же положении относительно кривошипа и ручки, как показано в последовательности ниже. (Это называется «касательной силой»).

Рисунок 2

Если эта постоянная тангенциальная сила в 100 фунтов, приложенная к 12-дюймовой рукоятке (крутящий момент 100 фунт-фут), заставляет вал вращаться со скоростью 2000 об / мин, тогда мощность , , которую вал передает генератору за стеной, равна 38 HP , рассчитывается следующим образом:

100 фунт-фут крутящего момента (100 фунт-футов)x 1 фут), умноженное на 2000 об / мин, деленное на 5252, составляет 38 л.с.

Следующие примеры иллюстрируют несколько различных значений МОМЕНТА, которые производят 300 л.с.

Пример 1 : Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л. с. при 2700 об / мин?

, поскольку HP = МОМЕНТ x ОБ / МИН ÷ 5252
, затем переформулируя уравнение:
МОМЕНТ = HP x 5252 ÷ ОБ / МИН

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 2700 = 584 фунт-фут.

Пример 2: Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 4600 об / мин?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 4600 = 343 фунт-фут.

Пример 3: Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 8000 об / мин?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 8000 = 197 фунт-фут.

Пример 4: Какой МОМЕНТ дает секция турбины 41 000 об / мин газотурбинного двигателя мощностью 300 л.с.?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 41000 = 38,4 фунт-фут.

Пример 5: Выходной вал коробки передач двигателя в Примере 4 выше вращается со скоростью 1591 об / мин.Какой МОМЕНТ доступен на этом валу?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 1591 = 991 фунт-фут.
(без учета потерь в редукторе, конечно).

Из этих чисел следует сделать вывод, что определенное количество лошадиных сил может быть получено из бесконечного числа комбинаций крутящего момента и числа оборотов в минуту.

Подумайте об этом по-другому: в автомобилях равного веса 2-литровый двигатель с двумя распредвалами, развивающий 300 л.с. при 8000 об / мин (197 фунт-фут) и 400 л.с. при 10000 об / мин (210 фунт-фут), поможет вам. угла так же, как и 5-литровый двигатель, который развивает 300 л.с. при 4000 об / мин (394 фунт-фут) и 400 л.с. при 5000 об / мин (420 фунт-фут).Фактически, в автомобилях равного веса меньший двигатель, вероятно, будет гоняться ЛУЧШЕ, потому что он намного легче и, следовательно, снижает нагрузку на переднюю часть. И, в действительности, автомобиль с более легким 2-литровым двигателем, вероятно, будет весить меньше, чем большой автомобиль с двигателем V8, поэтому он будет лучше гоночным автомобилем по нескольким причинам.

Измерение мощности

Динамометр определяет мощность POWER , которую производит двигатель, прикладывая нагрузку к выходному валу двигателя с помощью водяного тормоза, генератора, поглотителя вихревых токов или любого другого управляемого устройства, способного поглощать мощность. Система управления динамометром заставляет поглотитель точно соответствовать количеству МОМЕНТ , которое двигатель производит в этот момент, затем измеряет , что МОМЕНТ и об / мин вала двигателя, и на основе этих двух измерений он вычисляет наблюдается мощность. Затем он применяет различные коэффициенты (температура воздуха, барометрическое давление, относительная влажность), чтобы скорректировать наблюдаемую мощность до значения, которое было бы, если бы оно было измерено при стандартных атмосферных условиях , называется скорректированная мощность .

Мощность для привода насоса

В ходе работы с множеством различных проектов двигателей мы часто слышим предположение о том, что мощность двигателя может быть увеличена за счет использования «лучшего» масляного насоса. В этом предположении подразумевается вера в то, что «лучший» масляный насос имеет более высокую эффективность перекачивания и, следовательно, может обеспечивать требуемый поток при требуемом давлении, потребляя при этом меньшую мощность от коленчатого вала. Хотя с технической точки зрения это так, величина улучшения на удивление мала.

Сколько мощности требуется, чтобы привести в действие насос с известным потоком при известном давлении? Мы уже показали, что мощность — это работа в единицу времени, и пока мы будем придерживаться старых добрых американских единиц (фут-фунт в минуту и ​​дюйм-фунт в минуту). И мы знаем, что поток умножить на давление равно МОЩНОСТЬ , как показано:

Расход (кубических дюймов / минуту) умноженный на давление (фунты / квадратный дюйм) = МОЩНОСТЬ (дюйм-фунты / минуту)

Далее достаточно просто умножить на соответствующие константы, чтобы получить уравнение, которое вычисляет HP по давлению, умноженному на расход.Поскольку расход чаще всего указывается в галлонах в минуту, и поскольку хорошо известно, что в галлоне содержится 231 кубический дюйм, то:

Расход (галлонов в минуту) x 231 (кубический дюйм / галлон) = расход (кубический дюйм в минуту).

Поскольку, как объяснялось выше, 1 л.с. — это 33 000 фут-фунтов работы в минуту, умножение этого числа на 12 дает количество дюйм-фунтов работы в минуту в одном HP (396 000). Разделив 396 000 на 231, мы получим коэффициент преобразования единиц 1714,3. Следовательно, простое уравнение:

Насос HP = расход (галлонов в минуту) x давление (PSI) / 1714.

Это уравнение представляет мощность, потребляемую насосом со 100% КПД. Когда в уравнение включается КПД насоса, оно становится:

Насос HP = (расход {GPM} x давление {PSI} / (1714 x эффективность)

Обычные шестеренчатые насосы обычно работают с КПД от 75 до 80%. Итак, предположим, что вашему полностью алюминиевому двигателю V8 требуется 10 галлонов в минуту при 50 фунтах на квадратный дюйм. Масляный насос будет рассчитан на поддержание некоторого предпочтительного уровня давления масла на холостом ходу, когда двигатель и масло горячие, поэтому насос будет иметь гораздо большую производительность, чем требуется для поддержания 10 галлонов в минуту при 50 фунтах на квадратный дюйм при рабочей скорости. (Это то, что делает «предохранительный» клапан: отводит избыточную пропускную способность обратно на вход насоса, что, в качестве дополнительного преимущества, также резко снижает предполагаемую кавитацию во входной линии насоса.)

Итак, предположим, что ваш насос с 75% -ным КПД поддерживает 50 фунтов на квадратный дюйм при рабочей скорости и обеспечивает 10 галлонов в минуту, необходимые для двигателя. Фактически он перекачивает примерно 50 галлонов в минуту (10 из которых проходят через двигатель, а остальные 40 — через предохранительный клапан) при 50 фунтах на квадратный дюйм. Мощность для привода этой ступени нагнетательного насоса:

л.с. = (50 галлонов в минуту x 50 фунтов на кв. Дюйм) / (1714 x 0.75 КПД) = 1,95 л.с.

Предположим, вы поддались шумихе и выложили действительно большие деньги за помпу с эффективностью 90%. Этот насос (при том же расходе и давлении) потребляет:

л.с. = (50 галлонов в минуту x 50 фунтов на кв. Дюйм) / (эффективность 1714 x 0,90) = 1,62 л. с.

ВАУ. Чистый прирост 1/3 HP. Может ли ВАШ дино измерить разницу в 1 л.с. точно и с повторяемостью?

Общие наблюдения

Чтобы спроектировать двигатель для конкретного применения, полезно построить график оптимальной кривой мощности для этого конкретного приложения, а затем на основе этой проектной информации определить кривую крутящего момента, которая требуется для получения требуемой кривой мощности.Оценивая требования к крутящему моменту по сравнению с реалистичными значениями BMEP, вы можете определить разумность целевой кривой мощности.

Обычно пик крутящего момента происходит при значительно более низких оборотах в минуту, чем пиковая мощность. Причина в том, что, как правило, кривая крутящего момента не спадает (в%) так быстро, как увеличивается число оборотов в минуту (в%). Для гоночного двигателя часто бывает выгодно (в рамках граничных условий приложения) эксплуатировать двигатель значительно выше пикового значения мощности, чтобы обеспечить максимальную среднюю мощность в требуемом диапазоне оборотов.

Однако для двигателя, который работает в относительно узком диапазоне оборотов, такого как авиационный двигатель, обычно требуется, чтобы двигатель вырабатывал максимальную мощность при максимальных оборотах. Это требует, чтобы пик крутящего момента был достаточно близок к максимальным оборотам в минуту. Для авиационного двигателя вы обычно проектируете кривую крутящего момента так, чтобы она была максимальной при нормальном крейсерском режиме и оставалась ровной до максимальных оборотов. Такое расположение кривой крутящего момента позволило бы двигателю производить значительно большую мощность, если бы он мог работать на более высоких оборотах, но цель состоит в том, чтобы оптимизировать характеристики в пределах рабочего диапазона.

Пример этой концепции показан на Рисунке 3 ниже. Три пунктирные линии представляют три разные кривые крутящего момента, каждая из которых имеет точно такую ​​же форму и значения крутящего момента, но с пиковыми значениями крутящего момента, расположенными при разных значениях частоты вращения. Сплошные линии показывают мощность, создаваемую кривыми крутящего момента того же цвета.

Рисунок 3

Обратите внимание, что с пиковым крутящим моментом 587 фунт-фут при 3000 об / мин розовая линия электропередачи достигает пика примерно 375 л.с. между 3500 и 3750 об / мин.Если та же кривая крутящего момента сдвинута вправо на 1500 об / мин (черный, пик крутящего момента 587 фунт-фут при 4500 об / мин), пиковая мощность подскакивает примерно до 535 л.с. при 5000 об / мин. Опять же, перемещение той же кривой крутящего момента вправо еще на 1500 об / мин (синий, пик крутящего момента 587 фунт-фут при 6000 об / мин) приводит к максимальной мощности около 696 л.с. при 6500 об / мин

Используя черные кривые в качестве примера, обратите внимание, что двигатель выдает 500 л.с. при 4500 и 5400 об / мин, что означает, что двигатель может выполнять такой же объем работы за единицу времени (мощности) при 4500, что и при 5400.ОДНАКО, он будет сжигать меньше топлива для выработки 450 л. с. при 4500 об / мин, чем при 5400 об / мин, потому что паразитные потери мощности (мощность, потребляемая для вращения коленчатого вала, компонентов возвратно-поступательного движения, клапанного механизма) возрастают пропорционально квадрату частоты вращения коленчатого вала.

Диапазон оборотов, в котором двигатель развивает максимальный крутящий момент, ограничен. Вы можете настроить двигатель так, чтобы он имел высокий пиковый крутящий момент с очень узким диапазоном или более низкое значение максимального крутящего момента в более широком диапазоне. Эти характеристики обычно определяются параметрами приложения, для которого предназначен двигатель.

Пример этого показан на Рисунке 4 ниже. Он такой же, как график на Рисунке 3 (выше), ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ, синяя кривая крутящего момента была изменена (как показано зеленой линией), поэтому она не спадает так быстро. Обратите внимание, как это приводит к тому, что зеленая линия электропередачи выходит за пределы пика крутящего момента. Такого рода изменение кривой крутящего момента может быть достигнуто путем изменения различных ключевых компонентов, включая (но не ограничиваясь ими) профили выступов кулачков, разделение выступов кулачков, длину впускных и / или выпускных направляющих, поперечное сечение впускных и / или выпускных направляющих.Изменения, направленные на расширение пикового крутящего момента, неизбежно уменьшат значение пикового крутящего момента, но желательность данного изменения определяется приложением.

Рисунок 4

Вывод уравнения мощности
(для всех, кому интересно)

Эта часть может не представлять интереса для большинства читателей, но несколько человек спрашивали:

«Хорошо, если л.с. = ОБ / МОМ x МОМЕНТ ÷ 5252 , то откуда 5252?»

Вот ответ.

По определению МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ ÷ ВРЕМЯ (как объяснено выше под заголовком МОЩНОСТЬ )

Используя пример на рисунке 2 выше, где постоянная тангенциальная сила в 100 фунтов была приложена к 12-дюймовой рукоятке, вращающейся со скоростью 2000 об / мин, мы знаем задействованную силу , поэтому для расчета мощности нам потребуется расстояние до ручки перемещений на единицу время , выражается как:

Мощность = 100 фунтов x расстояние в минуту

Хорошо, как далеко перемещается рукоятка кривошипа за одну минуту? Сначала определите расстояние, на которое он проходит за один оборот :

РАССТОЯНИЕ за оборот = 2 x π x радиус

РАССТОЯНИЕ за оборот. = 2 x 3,1416 x 1 фут = 6,283 фута

Теперь мы знаем, как далеко кривошип перемещается за один оборот. Как далеко заводится за одну минуту ?

РАССТОЯНИЕ в мин. = 6,283 фута на оборот х 2000 изм. за мин. = 12,566 футов в минуту

Теперь мы знаем достаточно, чтобы вычислить мощность, определенную как:

МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ ÷ ВРЕМЯ
, так что
Мощность = 100 фунтов x 12566 футов в минуту = 1256600 фут-фунтов в минуту

Пухло, а как насчет ЛОШАДЕЙ? Помните, что одна ЛОШАДЬ определяется как 33000 фут-фунтов работы в минуту .Следовательно, HP = МОЩНОСТЬ (фут-фунт в минуту) ÷ 33000. Мы уже подсчитали, что мощность, передаваемая на коленчатое колесо выше, составляет 1 256 600 фут-фунтов в минуту.

Сколько это HP?

л.с. = (1,256,600 ÷ 33,000) = 38,1 л.с.

Теперь мы объединяем кое-что, что мы уже знаем, чтобы произвести магию 5252. Мы уже знаем это:

МОМЕНТ = СИЛА x РАДИУС.

Если мы разделим обе части этого уравнения на РАДИУС, мы получим:

(a) СИЛА = МОМЕНТ ÷ РАДИУС

Теперь, если РАССТОЯНИЕ на оборот = РАДИУС x 2 x π, то

(b) РАССТОЯНИЕ в минуту = РАДИУС x 2 x π x об / мин

Мы уже знаем

(c) МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ в минуту

Итак, если мы подставим эквивалент FORCE из уравнения (a) и расстояние в минуту из уравнения (b) в уравнение (c), мы получим:

МОЩНОСТЬ = (МОМЕНТ ÷ РАДИУС) x (ОБ / МИН x РАДИУС x 2 x π)

Разделив обе стороны на 33000, чтобы найти HP,

л.с. = МОМЕНТ ÷ РАДИУС x ОБ / МИН x РАДИУС x 2 x π ÷ 33,000

При уменьшении получаем

л.с. = МОМЕНТ x ОБ / МИН x 6.28 ÷ 33,000

с

33000 ÷ 6.2832 = 5252

Следовательно

л.с. = МОМЕНТ x ОБ / МИН ÷ 5252

Обратите внимание, что при 5252 об / мин крутящий момент и л.с. равны. При любых оборотах ниже 5252 значение крутящего момента больше, чем значение HP; Выше 5252 об / мин значение крутящего момента меньше значения л. с.

Автомобиль — требуемая мощность и крутящий момент

Мощность двигателя

Требуемая мощность двигателя для поддержания постоянной скорости автомобиля может быть рассчитана как

P = F T v / η (1)

где

P = мощность двигателя (Вт)

F T = суммарные силы, действующие на автомобиль — сила сопротивления качению, сила сопротивления градиенту и сопротивление аэродинамическому сопротивлению (Н)

v = скорость автомобиля (м / с)

η = общий КПД трансмиссии, обычно в диапазоне 0.85 (пониженная передача) — 0,9 (прямой привод)

Для автомобиля, который ускоряется, сила ускорения должна быть добавлена ​​к общей силе.

Пример — Автомобиль и требуемая мощность двигателя

Требуемая мощность двигателя для движения автомобиля по плоской поверхности с постоянной скоростью 90 км / ч с силой аэродинамического сопротивления 250 Н и силой сопротивления качению 400 Н и общий КПД 0,85 — можно рассчитать как

P = ((250 Н) + (400 Н)) (90 км / ч) (1000 м / км) (1/3600 ч / с) / 0. 85

= 19118 Вт

= 19 кВт

Крутящий момент или момент двигателя

Крутящий момент или момент двигателя можно вычислить

T = P / (2 π n об / с )

= 0,159 P / n об / мин

= P / ( 2 π (n об / мин /60))

= 9,55 P / n об / мин (2)

, где

T = крутящий момент или момент (Нм)

n об / с = частота вращения двигателя (об / с, об / с)

n об / мин = частота вращения двигателя (об / мин, об / мин)

Пример — Автомобиль и требуемый момент двигателя

Момент, передаваемый двигателем в автомобиле выше при работающем двигателе на скорости 1500 об / мин , можно рассчитать как

Т = 9.55 (19118 Вт) / (1500 об / мин)

= 121 Нм

Усилие на колесах

Суммарная сила (1) , действующая на автомобиль, равна силе тяги между ведущими колесами и дорожным покрытием :

F w = F T

где

F w = сила, действующая между ведущими колесами и дорожным покрытием (Н)

Сила тяги может быть выражена крутящим моментом двигателя и скорость и размеры колес и скорости:

F w = F T

= (T η / r) (n об / с / n w_rps )

= ( T η / r) (n об / мин / n w_rpm )

= (2 T η / d) (n об / мин / n w_rpm ) (3)

r = радиус колеса (м)

d = диаметр колеса (м)

n w_rps = частота вращения колеса (об / с, об / с)

n w_rpm = скорость вращения колеса (об / мин, об / мин)

Обратите внимание, что движение по криволинейным участкам добавляет центростремительную силу к общей силе, действующей между колесами и дорожным покрытием.

Для мощности, необходимой для наклона — проверьте пример автомобиля в конце «Силы, действующие на тело, движущееся по наклонной плоскости».

Лошадиные силы, крутящий момент и автомобильные характеристики> Наслаждайтесь двигателем

Один из самых запутанных (и часто спорных) вопросов в автомобильной сфере — это разница между мощностью и крутящим моментом. Возможно, вы слышали сколько угодно содержательных выражений, таких как «лошадиные силы продают автомобили, а крутящий момент выигрывает гонки», или поклонники мощных маслкаров, жалующиеся на то, что четырехцилиндровые двигатели мощностью 200 лошадиных сил «бессмысленны.Однако на удивление немногие из достойных людей, которые бросают подобные комментарии, на самом деле способны определить разницу. В чем разница между мощностью и крутящим моментом, и как они влияют на работу автомобиля?

МОМЕНТ ПОНИМАНИЯ

Если вы не спали, изучая физику в средней школе, вы можете смутно вспомнить, что крутящий момент , — это крутящая сила , — то есть сила, которая пытается заставить объект вращаться вокруг определенной оси. Например, если вы поворачиваете дверную ручку или вращаете колесо рулетки, вы прикладываете к нему крутящий момент.

Если бы мы были на уроке физики, мы бы сказали, что крутящий момент — это произведение векторов силы и расстояния. Вектор силы — это направление приложения силы. Вектор расстояния — это (в простейшем случае) расстояние между точкой приложения силы и осью вращения. Например, представьте, что вы используете гаечный ключ, чтобы ослабить болт. Вектор расстояния в этом случае — это расстояние между осью вращения (центром болта) и точкой приложения силы к гаечному ключу.Вектор силы — это направление, в котором вы перемещаете гаечный ключ.

Если расстояние между центром болта и точкой, в которой вы держите ключ (и тем самым прикладываете к нему силу) составляет 1 фут (305 мм), и вы прикладываете силу 10 фунтов (около 4,5 Н), вы прикладываете 10 фунтов фунт-фут (около 13,6 Нм) крутящего момента. Если болт не поворачивается, вы можете попробовать взять гаечный ключ на 2 фута (610 мм) побольше. Если вы приложите такую ​​же силу в 10 фунтов-футов (4,5 Н), создаваемый крутящий момент будет 20 фунтов-футов (27.1 Н-м).

Что такое крутящий момент двигателя? Как вы, наверное, знаете, двигатель внутреннего сгорания работает за счет сжигания воздуха и топлива. Энергия этого сгорания приводит в движение один или несколько поршней (или роторов), которые воздействуют на коленчатый вал двигателя , заставляя его вращаться. В автомобиле вращение коленчатого вала вращает шестерни трансмиссии, которые вращают колеса. Крутящий момент двигателя — это величина крутящего момента, которую поршни (или роторы) могут оказывать на коленчатый вал.

ПОНИМАНИЕ ЛОШАДЕЙ

А что такое лошадиные силы? Снова напомним, что давным-давно класс физики в степени — это работ, выполненных за раз, .Механическая работа представляет силу, прилагаемую к расстоянию — например, перемещение 10-фунтового груза на расстояние в один фут представляет собой 10-футовый фунт работы. Мощность — это скорость выполнения этой работы.

Одна механическая мощность представляет способность выполнять 550 фут-фунтов работы в секунду или 33 000 фут-фунтов работы в минуту. (Один метрических лошадиных сил представляет собой скорость 75 килограмм-метров в секунду; метрическая мощность составляет около 735 ватт, тогда как механическая мощность эквивалентна примерно 746 ваттам.)

Более способные ученики среди нас, возможно, заметили сходство между единицами измерения работы — фут-фунтами (фут-фунтами) — и единицами измерения крутящего момента — фунтами-футами (фунт-фут). Единицы измерения на самом деле одинаковые, но обычно пишутся по-разному, чтобы избежать путаницы. Таким образом, для двигателя с вращающимся коленчатым валом одна лошадиная сила эквивалентна передаче крутящего момента 550 фунт-фут в секунду.

Помните, что крутящий момент — это крутящая сила; это означает, что если приложение крутящего момента к объекту будет иметь тенденцию заставлять объект вращаться, а не двигаться по прямой линии. Следовательно, если крутящий момент вызывает какую-либо работу, мы должны измерить, сколько вращения он передает ( угловая скорость ), а не насколько далеко он заставляет объект перемещаться.

Угловая скорость обычно выражается в радианах в секунду или радианах в минуту — один радиан равен 180 градусам, деленным на π (пи), или примерно 57,3 градуса), но мы обычно измеряем скорость двигателя в оборотах в минуту (об / мин). , так что более полезно думать об этом именно так. Один оборот составляет 360 градусов, что равно 2π радианам.Если 1 лошадиная сила равна 33000 фунт-фут работы в минуту, то мы можем рассчитать мощность двигателя на основе его крутящего момента (в фунт-футах) и частоты вращения двигателя (в об / мин):

Мощность (л.с.) = Крутящий момент (фунт-фут) x 2π x Скорость вращения (об / мин) / 33000

или

Мощность (л.с.) = Крутящий момент (фунт-фут) x Скорость вращения / 5,252,113

Например, если двигатель развивает крутящий момент 200 фунт-фут при 4000 об / мин, он выдает 152,3 лошадиных силы (200 x 4000 / 5,252. 113) с такой скоростью.

Итог: Лошадиная сила зависит от крутящего момента и оборотов двигателя . Если ваш двигатель производит больше крутящего момента, он также производит больше мощности; если вы запустите двигатель на более высоких оборотах, он также будет производить больше мощности. Вполне возможно, что двигатель A вырабатывает больше мощности, чем двигатель B, даже если двигатель B развивает больший крутящий момент — двигатель A должен просто увеличивать обороты, чтобы компенсировать дефицит крутящего момента.

КРИВЫЕ МОМЕНТА И СИЛЫ

Двигатели, используемые для стационарных применений (например, генераторы) или в самолетах, проводят большую часть своей жизни, работая с постоянной частотой вращения двигателя.В результате они большую часть времени развивают свою полную номинальную мощность. Двигатели, используемые в легковых, грузовых автомобилях или мотоциклах, работают в широком диапазоне частот вращения, от нескольких сотен оборотов в минуту на холостом ходу до 10 000 оборотов в минуту и ​​более в режиме «красной черты». Поскольку мощность в лошадиных силах частично зависит от частоты вращения двигателя, мощность, производимая двигателем, довольно сильно варьируется в разных точках его диапазона оборотов. Инженеры описывают взаимосвязь между мощностью двигателя и числом оборотов в минуту как кривую мощности .

Если двигатель развивал максимальный крутящий момент на всех оборотах, кривая мощности была бы прямой: то есть, увеличение числа оборотов на 50% также увеличило бы мощность на 50% (при условии, что двигатель не превысит допустимую мощность). красная линия, которая может привести к серьезной механической поломке).Это верно для электродвигателей, но не для двигателей внутреннего сгорания. Мы обсудим причины этого более подробно в одной из будущих статей, а пока просто скажем, что выходной крутящий момент двигателя также зависит от частоты вращения двигателя.

Все двигатели внутреннего сгорания развивают максимальный крутящий момент при одной определенной частоте вращения; это называется пиковым крутящим моментом . Выше или ниже пикового значения крутящего момента двигатель выдает несколько меньший крутящий момент, чем это максимальное значение. Подобно тому, как у двигателя есть кривая мощности, описывающая, сколько мощности двигатель производит в различных точках своего диапазона оборотов, двигатель также имеет кривую крутящего момента , описывающую, какой крутящий момент он создает на разных скоростях.

Конструкция двигателя определяет, на какой скорости возникает пик крутящего момента двигателя, а также форму кривой крутящего момента. Если двигатель производит довольно постоянный уровень крутящего момента во всем диапазоне оборотов, его кривая крутящего момента считается равной плоской . Электродвигатели, которые обычно развивают выходной крутящий момент, близкий к полному, от нуля до максимальной безопасной рабочей скорости, имеют чрезвычайно плоские кривые крутящего момента. (Вопреки распространенному мнению, форма кривой крутящего момента не связана напрямую с тем, насколько крутящий момент производит двигатель. Два двигателя могут иметь очень похожие кривые крутящего момента, даже если один из них имеет гораздо больший максимальный крутящий момент, чем другой.)

Двигатель можно настроить на получение максимального крутящего момента на нижнем конце диапазона оборотов, в среднем диапазоне или на высоких оборотах. Современные конструкторы двигателей используют различные приемы, позволяющие «сгладить» кривую крутящего момента двигателя (то есть поддерживать крутящий момент двигателя близким к максимальному в широком диапазоне скоростей двигателя), но любой конкретный двигатель будет заметно сильнее в одном диапазоне, чем в других.

Поскольку мощность является функцией крутящего момента и оборотов в минуту, форма кривой крутящего момента также определяет форму кривой мощности. Кривая мощности всегда достигает пика позже кривой крутящего момента, но если кривая крутящего момента двигателя наиболее сильна на низких оборотах, пиковая мощность также будет относительно низкой. Если пик крутящего момента приходится на высокие обороты, мощность также будет максимальной при высоких оборотах двигателя.

Если вы когда-либо водили машину с тахометром, вы, вероятно, замечали, что двигатель большую часть времени работает на скоростях значительно ниже 4000 об / мин.Поскольку пиковая мощность почти каждого современного двигателя превышает 4000 об / мин, это означает, что двигатель редко имеет шанс развить свою номинальную максимальную мощность. Следовательно, при нормальном вождении форма кривой крутящего момента часто более важна, чем максимальная мощность.

РЕАЛЬНЫЙ МИР (ВИДА)

Чтобы увидеть, как это работает на практике, давайте рассмотрим пару реальных двигателей: Ford «Cologne» V6 объемом 3996 куб. , 1,781 куб. См (109 куб.дюйм.) Двигатель 1.8T (используется в нескольких различных конфигурациях в широком диапазоне моделей Volkswagen и Audi).

Ford Cologne V6 был двигателем древнего дизайна начала 1960-х годов. 4,0-литровая версия предназначалась для грузовиков, поэтому она была настроена на высокий крутящий момент на низких оборотах. Его максимальный крутящий момент составлял 220 фунт-фут (298 Н-м) всего при 2400 об / мин; максимальная мощность составляла 160 л. с. (119 кВт) при скромных 4200 оборотах в минуту.

1.8T Volkswagen

был более современным и технически сложным двигателем с двумя верхними распредвалами, пятью клапанами на цилиндр и турбонагнетателем с промежуточным охлаждением.Двигатели с турбонаддувом имеют тенденцию быть «пиковыми», вырабатывая больше мощности на высоких оборотах, но Volkswagen разработал его так, чтобы кривая крутящего момента была как можно более плоской. Фактически, Volkswagen утверждал, что двигатель развивает максимальный крутящий момент с 1950 до 5000 об / мин. VW предлагал его в нескольких вариантах настройки, но мы будем использовать для нашего обсуждения версию, которую можно найти в более поздних версиях Mk 4 Golf, седанах Jetta / Bora и SEAT Leon, которые рекламировались с мощностью 180 л.с. (134 кВт) при 5500 об / мин и 173 фунт-фут (235 Нм) крутящего момента.

Лучший способ оценить кривую крутящего момента двигателя — это подключить его к динамометру и точно посмотреть, какой крутящий момент он действительно выдает при различных оборотах. Мы не в состоянии сделать это, но мы можем сделать некоторые обоснованные предположения о кривых крутящего момента для обоих двигателей, основываясь на их номинальном крутящем моменте и пиковой мощности.

Как мы упоминали выше, максимальный номинальный крутящий момент двигателя Ford составляет 2400 об / мин. Используя уравнение, которое мы вывели ранее, мы можем рассчитать его выходную мощность на этой скорости: 101 л.с. (220 фунт-фут x 2400 об / мин / 5 252) или около 75 кВт.Пиковая мощность V6 достигается при 4200 об / мин. Используя то же уравнение, мы вычисляем, что он имеет крутящий момент 200 фунт-фут (271 Н-м) на этой скорости (160 л.с. x 5 252/4 200 об / мин). Из этих чисел видно, что между 2400 и 4200 об / мин двигатель, вероятно, выдает крутящий момент от 200 до 220 фунт-фут (271 и 298 Нм).

А как насчет более высоких скоростей? Мы знаем, что двигатель никогда не выдает больше, чем , чем 160 лошадиных сил (119 кВт). Даже если бы он по-прежнему производил 160 лошадиных сил при 5000 об / мин (что маловероятно), крутящий момент упал бы до 168 фунт-футов (228 Н-м) на этой скорости.Если бы он производил 140 лошадиных сил (104 кВт) при 5000 об / мин, это означало бы, что его выходной крутящий момент снизился до 147 фунт-футов (199 Н-м). Короче говоря, крутящий момент и мощность двигателя Ford начинают очень быстро падать после пика мощности в 4200 об / мин — V6 был разработан для мощности на низких оборотах, а не на высоких оборотах.

А как насчет двигателя Volkswagen? Пиковый крутящий момент 1.8T начинается при 1950 об / мин. На этой скорости он развивает только 64 л.с. (48 кВт) (173 фунт-фут x 1950 об / мин / 5 252). К 2400 об / мин (пиковый крутящий момент Ford) мощность двигателя VW выросла до 79 л.с. (59 кВт).При 4200 об / мин выходная мощность 1.8T возросла до 138 л.с. (103 кВт), что по-прежнему значительно отстает от Ford. Мощность VW не начинает превышать мощность двигателя Ford, пока Ford не достигнет максимальной мощности. Когда VW достигает максимальной мощности при 5500 об / мин, крутящий момент все еще составляет около 172 фунт-футов (233 Н-м) — крутящий момент снизился, но очень незначительно.