Крутящий момент двигателя

И напоследок

Крутящий момент у бензиновых и дизельных моторов

Бензиновые двигатели отличаются не самым большим крутящим моментом. Своего наибольшего значения крутящий момент бензинового двигателя достигает на оборотах не менее чем 3-4 тыс. об/мин. Однако бензиновый двигатель быстро сможет увеличить мощность и раскрутиться до 7-8 тыс. об/мин. При таких сверхвысоких оборотах мощность возрастает в разы.

Дизельный двигатель не отличается высокими оборотами. Обычно это 3-5 тыс. об/мин максимум, и тут он бензиновым моторам проигрывает. Однако крутящий момент дизельного двигателя выше в разы, и доступным он становится очень быстро, практически с холостого хода.

В качестве конкретного примера, можно вспомнить тесты двух двигателей от фирмы Ауди – один дизельный: 2.0 TDI мощностью 140 л.с. и крутящим моментом 320 Н.м, а второй бензиновый: 2.0 FSI мощностью 150 л.с. и крутящим моментом 200 Н.м. По итогам контрольной прогонки в различных режимах получается, что дизель на целых 30-40 л.с. мощнее бензинового двигателя в диапазоне от 1 до 4,5 тыс. оборотов. Поэтому и не сто́ит смотреть только на лошадиные силы. Бывает, что мотор с меньшим рабочим объёмом, но с высоким крутящим моментом показывает себя намного динамичнее, чем двигатель с большим рабочим объёмом, но низким крутящим моментом.

В технических характеристиках, которые указываются для каждого автомобиля и его двигателя, показатель максимального крутящего момента всегда указывается в сочетании с величиной оборотов, при которых такой крутящий момент может быть достигнут. При этом обычно считается: если максимальный крутящий момент может быть достигнут на оборотах до 4,5 тыс. об/мин., то такой двигатель можно назвать низкооборотным; а если более 4,5 тыс. об/мин – то высокооборотным.

При малом количестве оборотов в область сгорания поступает незначительное количество воздушно-топливной смеси за единицу времени, поэтому крутящий момент и мощность невелики. Увеличивая обороты, количество топливно-воздушной смеси (а вслед за ним и мощность, и крутящий момент) возрастают. Достигая значительных параметров, мощность начинает снижаться из-за механических потерь на трение механизмов; инерционных потерь; от недостаточного нагнетания воздуха (именуемого кислородным голоданием).

Из соображений обеспечения максимальных количеств поступающего воздуха в камеру сгорания даже на незначительных оборотах двигателя применяются системы турбированного наддува с электронным регулированием. Применяя такие системы турбонаддува, можно обеспечивать равномерность характеристик крутящего момента в широком диапазоне оборотов двигателя.

Как увеличить усилие, действующее на коленвал

Для увеличения силы и улучшения динамических показателей мотора, автовладельцы выполняют тюнинг установки. Улучшения можно добиться двумя способами.

Модернизация механизма распределения газов

Для облегчения подачи воздушной массы и выпуска выхлопных газов модернизируют газораспределительный механизм и впускной, выпускной тракт:

• Устанавливают клапана с увеличенным диаметром тарелок;
• Стандартные распределительные валы меняют на изделия с другой фазой;
• Устраняют препятствия во впускном и выпускном коллекторе;
• Устанавливают турбонаддув.

Увеличение общего объема цилиндров

Увеличить объем можно при помощи увеличения диаметра рабочих цилиндров. Диаметр увеличивают путем расточки. При этом толщина стенки цилиндра уменьшается. Можно установить гильзы необходимого диаметра от другого силового агрегата. Съемные гильзы облегчат капитальный ремонт силовой установки.

Прошивка ЭБУ

Улучшить динамические показатели силовой установки, можно перепрограммировав электронный блок управления. Такой способ позволяет изменить количество рабочей смеси и время воспламенения. Для перепрограммирования необходимо наличие специализированного оборудования.

Программирование электронного блока управления двигателем внутреннего сгорания лучше доверить профессионалам. Неправильная прошивка или нарушение процедуры программирования может привести к некорректной работе мотора или полному выходу из строя ЭБУ.

Из вышеперечисленного следует, что при подборе двигателя внутреннего сгорания необходимо учитывать показатель крутящего момента. Измеряется крутящий момент двигателя в «Н.м». Высокое усилие на маховик силового агрегата свидетельствует о хороших динамических показателях.

Что такое «крутящий момент» / Чтиво / БайкПост

Расписать можно до бесконечности формулами, скучными терминами и т.д. Я расскажу простым русским языком.

Синоним фразы «крутящий момент» – вращательный момент или момент силы. Простыми словами, крутящий момент – это единица измерения двигателя. В системе СИ единицей измерения крутящего момента является Hm (ньютон-метр)
А мощность определяется произведением силы на скорость, для поступательного движения и измеряется в килловатах.

Вспомним физику. Например, я тяну груз 10 кг со скоростью 1 м/секунду (3,6 км/ч), тогда моя мощность – 10 кгм/сек.
Рассчитаем мощность в киловаттах, формула такая: сила * скорость / 102
10 * 1 / 102 = 0,098

Теперь рассчитаем мои лошадиные силы:
В 1 киловатте 1,36 л.с., значит 0,098 * 1,36 = 0,13 л.с.
В Европе принято считать 1 л.с. = 75 кгм/сек. В Америке всё обстоит намного сложней 🙂 Вечно всё как не у людей 🙂
Единицу измерения кгм можно перевести в Hm по формуле: кгм * на коэффициент 9,8 = 98Hm

Мощность так же можно определить произведением крутящего момента – произведением силы на плечо ёё действия.

Например:
К рычагу плечом в 1 м прилагается усилие в 10 кг. (т.е. под углом 90 градусов относительно оси), то тем самым создается крутящий момент в 10 кгм. * на частоту вращения вала – для вращательного движения.

Если на валу мотора байка 5000 оборотов в минуту замерен крутящий момент в 10 кгм, рассчитаем его мощность в киловаттах, а затем переведём в лошадиные силы:
5000 * 100 / константа 9549 = 52,36 кгм и тут же переводим в л.с. умножив на 1,36 = 71,2 л.с.

Что такое крутящий момент

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

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

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

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

Особенности малооборотистых и высокооборотистых двигателей

Увидев достаточно большое значение мощности двигателя, многие люди считают, что это хорошо, при этом следует обратить внимание на значение оборотов двигателя при максимальном крутящем моменте. Проще говоря если двигатель способен развить максимальную мощность 90 л.с

при оборотах 5 тыс., а тахометр показывает всего 2,5, то в этот момент используется всего половина максимальной мощности.

Также при перемещении с большой скоростью по шоссе на последней передаче при ощутимом уклоне вверх, мощности двигателя может быть недостаточно. Для этого производится переключение на пониженную передачу, чтобы выжать из двигателя большую мощность. В этом случае крутящий момент служит для повышения мощности и активизирует силы мотора для преодоления препятствия.

На бензиновых двигателях пиковый крутящий момент в зависимости от марки достигается при 3500-6000 об/мин. У дизелей этот показатель наступает при 3-4 тыс., следовательно, они обладают лучшей динамикой разгона, но проигрывают бензиновым по максимальной мощности. Поэтому самые мощные и быстрые автомобили оснащают исключительно бензиновым силовым агрегатом на высокооктановом бензине.

Подобная закономерность наблюдается и при сравнении низкооборотистого и высокооборотистого двигателя, работающего на одинаковом топливе. При одинаковом рабочем объеме менее высокооборотистый будет показывать лучшие разгонные и тяговые характеристики, а более высокооборотистый – лучшие скоростные и динамические показатели. При этом имеет значение схожесть параметров трансмиссии – если передаточные соотношения не одинаковы, сравнивать двигатели бессмысленно.

Как увеличить крутящий момент

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

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

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

Что означает термин «крутящий момент двигателя» (КМ)

Однажды всем известный ещё по школе изобретатель из Шотландии Джеймс Уатт увидел работу лошади, которая трудилась в шахте и с помощью специальной машины поднимала из неё уголь. Он предложил ввести определение «лошадиная сила». Случилось это ещё в далёком XVIII веке. Проведя некоторые вычисления, изобретатель пришёл к выводу, что лошадь может в течение шестидесяти секунд доставлять на тридцатиметровую высоту сто пятьдесят килограммов угля.

Момент силы обозначается Н·м (Ньютон-метр). Эта единица измерения включена в Международную систему единиц «СИ». А вот лошадиные силы оказались вне этой системы, но ими начали обозначать мощность. Лошадиная сила равняется 735,5 Вт (кстати, термин «Ватт» также изобрёл гениальный шотландец). Позднее, этим термином стали обозначать мощность автомобильного двигателя.

Так что же кроется за термином «КМ мотора»? В отличие от мощности, эта тяговая характеристика весьма смутно характеризует нам реальные возможности машины.

Первоначально определимся с понятиями. Под крутящим моментом, если объяснять простыми словами, понимается показатель работы мотора, а мощность определяет выполнение данной работы.

Чтобы открыть для себя всю полноту понятия КМ, следует понимать, что момент силовой установки и момент автомобильных колёс совершенно различны между собой.

КМ мотора − величина, которая равна усилию, передаваемому плечу (Н·м). Иначе говоря, это сила, которую через поршень и шатун оказывают отработанные газы на плечо кривошипного механизма коленчатого вала. Эта величина отображает только потенциал двигателя, а движение машины происходит за счёт КМ на колёсах.

Чтобы понять и оценить истинные возможности машины в тяговом и динамическом плане, основываясь на КМ двигателя, предстоит проделать довольно сложные расчёты КМ на автомобильные колёса. Придётся заглянуть в паспорт автомобиля и найти величину оборотов мотора, передаточное число коробки переключения передач и главной передачи, размер колёс в диаметре и многое другое. В то же время заявленная мощность автомобильного двигателя не нуждается в проведении отдельных вычислений и явно показывает все тяговые и динамические возможности авто, а стало быть − КМ на колёсах.

На что влияет мощность и крутящий момент?

Мощность преодолевает силу трения в движке, приводах и трансмиссии, аэродинамические нагрузки, а также силу качения колес. Чем больше мощность силового агрегата, тем лучше автомобиль сопротивляется этим силам, а соответственно способен достигать большей скорости.

При движении автомобиль преодолевает силу трения в движке, приводах, трансмиссии и т.д.

Но мощность зависит от оборотов движка – на холостом ходу она значительно меньше, нежели на максимальных оборотах. Как правило, производители указывают какого числа оборотов нужно достичь, чтобы получить максимальную мощность.

Сразу при старте большую мощность развить невозможно, так как в начале движения автомобиль работает на малых оборотах. Движок выдает полную мощность только по истечении некоторого времени, которое определяет крутящий момент. Другими словами он определяет то, как быстро автомобиль будет набирать обороты. А от  числа оборотов, которое выдает двигатель, зависит запас его силы.

К примеру, если максимальное число оборотов составляет 6000, то за счет большего запаса, педаль газа будет уже не так легко вжиматься в пол. Но с другой стороны двигатель будет дольше набирать все эти обороты, а значит медленнее развивать скорость. А чем выше будет крутящий моменту двигателя, тем стремительнее будут набираться обороты и «лошадиные силы» будут более ощутимы при нажатии на педаль газа.

Бывает, что и при высоком значении крутящего момента автомобиль разгоняется медленно. Это связано с тем, что движку нужно набрать определенное число оборотов, а после их достижения включается его максимальный крутящий момент. Он позволяет двигателю быстрее реагировать на действия водителя.

Но зависимость крутящего момента от мощности

есть, потому что мощность характеризует непосредственно работу движка, а точнее – количество совершенных силовым агрегатом крутящих моментов за определенную единицу времени. То есть крутящий момент – это та самая работа двигателя.

Как считать эту величину?

В этих целях существует формула из курса физики. Это Мкр= F * L, где F – сила, с которой вращается коленчатый вал, а L – длина плеча.

Но выполнить точные расчеты по этой формуле довольно трудно. Сила вращения коленвала – штука непостоянная. Когда поршень направляется вниз, в цилиндре появляется свободное место, и сила, которая действует на поршень, теряет мощность.

Поэтому для того, чтобы рассчитать крутящий момент двигателя, формула дает лишь приблизительные значения. Момент проще определить по количеству оборотов двигателя. Но не думайте, что он будет постоянным вместе с оборотами. Эта сила склонна расти с ростом оборотов, а когда обороты достигнут пикового порога, крутящий момент спадает. Это можно легко заметить, если разогнать автомобиль.

Каждый водитель замечал, что на старте авто идет на разгон медленнее, однако через некоторое время скорость, с которой машина ускоряется, вырастает. Затем через время она снова снижается.

Показатели и маркировка 0w40

Если вы хотите узнать, какая у 0w40 расшифровка, вам нужно понимать его маркировку. В соответствии с мировой классификацией SAE, все смазки подразделяются на:

• зимние. Их маркируют по SAE буквой «w». Автомасла данной категории оптимальны для применения в зимний сезон, хорошо смазывают внутренние части двигателя;
• летние. Маркируются по SAE числом. Оптимальны для применения летом;
• всесезонные. Самый лучший вариант. Их не нужно сливать из двигателя, когда наступила зима/лето, то есть они подходят для любого сезона.

Нужно не забывать, что чем меньше показатель вязкости по SAE, тем жиже смазка. Густые автомасла эффективны в жаркую погоду, жидкие – в морозную. Масло 0w40 имеет «0w» и «40» в маркировке по SAE. Это значит, что оно всесезонное, его можно доливать в мотор как летом, так и зимой. Числа «0» и «40» указывают на низко- и высокотемпературную вязкость. Температурные границы такие:

• зимой – от минус тридцати пяти до минус сорока;
• летом – от плюс тридцати пяти до плюс сорока.

Становится очевидно, что ездить на 0w40 летом возможно, но не слишком рационально. Лучше использовать его зимой.

Главные плюсы смазки 0w40:

• полностью соответствует требованиям большей части автоизготовителей;
• имеет отличные показатели эксплуатации;
• облегчает запуск мотора в морозы;
• экономит топливо, так как является отличной смазкой;
• хорошо защищает ДВС, это дает возможность снизить изнашивание его компонентов;
• очищает силовой агрегат от нагара.

Невзирая на тот факт, что это автомасло располагает высокими показателями эксплуатации, перед его применением желательно посоветоваться со специалистами по ремонту и ТО машин, ознакомиться с техническими документами, прилагающимися к вашему автомобилю.

Влияние крутящего момента ДВС на характеристики автомобиля

Величина крутящего момента выступает тем самым фактором, который непосредственным образом задает динамику разгона автомобиля. Если вы — заядлый автолюбитель, то могли заметить, что разные автомобили, но с одинаковым силовым агрегатом, по-разному ведут себя на дороге. Или на порядок менее мощный автомобиль на дороге превосходит того, у которого под капотом лошадиных сил больше, причем даже тогда, когда сравнимые авто имеют одинаковые размеры и вес. Причина заключается как раз в разнице в крутящих моментах.

Лошадиные силы можно представить как индикатор выносливости мотора. Именно этот показатель определяет скоростные возможности автомобиля. Но поскольку крутящий момент является разновидностью силы, то непосредственно от его величины, а не от количества «лошадей», зависит то, насколько быстро автомобиль сможет достичь максимального скоростного режима. По этой причине далеко не каждое мощное авто обладает хорошей динамикой разгона, а те, что способны разгоняться быстрее других, необязательно оснащены мощным двигателем.

Вместе с тем высокий крутящий момент еще не гарантирует сам по себе отличную динамичность машины. Ведь кроме прочего, динамика увеличения скорости, а также способность авто к резвому преодолению подъемов участков, зависит от диапазона работы силовой установки, передаточных чисел трансмиссии, отзывчивости педали газа. Наряду с этим нужно учитывать, что момент существенно понижается из-за различных противодействующих явлений — сил качения колес и трения в различных автомобильных узлах, из-за аэродинамических и прочих явлений.

Мощность двигателя

В конкретных описаниях силовых характеристик двигателей вместе с указанием мощности в обязательном порядке приводят значение крутящего момента. Само понятие мощности – это числовое выражение физической величины, которая характеризует работу, проделанную силовым агрегатом за единицу времени. Другими словами, это показатель способности автомобиля с постоянной массой быстро преодолевать определенное расстояние. То есть, чем выше мощность, тем с большей скоростью движется транспортное средство при неизменной массе.

Мощность двигателя выражается в количестве выработанной им энергии за единицу времени. Ее принято измерять в ваттах (киловаттах) или лошадиных силах. Но «лошадиная сила» — это не метрическая единица измерения, и она равна 735,5 Вт, или 1 кВт=1,36 л.с.

Как КМ влияет на характеристики автомобиля

Здесь уместно сравнить машину с человеческим организмом. Крутящий момент — это аналог силы, а мощность – выносливости. От него зависит интервал времени, за который авто наберёт максимально возможную скорость. Однако на практике величину характеристики определяет время разбега на промежутке от 0 до 100 километров в час. Именно его чаще всего указывают при публикации обзоров.

Но мощный двигатель ещё не означает достоинство в плане крутящего момента. Не все авто с производительными двигателями могут похвастаться динамикой разгона. И наоборот, наиболее динамичные машины не могут похвастаться мощностными характеристиками.

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.

Взгляд в будущее

Осталась прежней концепция построения мотора Renault. Так, по-прежнему они представляют из себя атмосферные, четырехцилиндровые, бензиновые типы мотора, которые имеют поперечное расположение в подкапотном пространстве машины.

Самый маломощный силовой агрегат имеет мощность 73 силы и большой ресурс. Двигатель ходит порядка 400 тысяч километров. Крутящий момент мотора при достижении 4250 оборотов в минуту составляет 105 единиц. Максимальная скорость Renault Logan составляет 156 км/ч, а разгон достигается за 14.5 секунд. Усредненный расход топлива —7.8 литров.

Двигатель 1.6 имеет варианты как с 8, так и 16 клапанами. Первый мотор Renault имеет мощность 82 силы и крутящий момент 115 единиц. Для 16-клапанного агрегата эти данные составляют соответственно 102л.с и 145н*м. Расход топлива в обоих случаях — 8 литров на 100км пути.