С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00

Крутящий момент что это такое


Что такое крутящий момент двигателя автомобиля

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.

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.

Подведем итоги

Если вы столкнулись с возможностью выбрать автомобиль с незначительно отличающимися по характеристикам двигателями, тогда оптимально выбирать агрегат с большим крутящим моментом. Данное правило особенно актуально для машин с МКПП. Например, производитель может выпускать одну и ту же модель, которая получает ДВС с рабочим объемом 1.8 литра (140 л.с.) и 2.0 (155 л.с.). Также следует учитывать и упомянутую выше полку крутящего момента, то есть зависимость мощности и крутящего момента от оборотов двигателя.

Лучшим вариантом двигателя будет тот, когда мотор выходит на пик момента не на определенных оборотах, а в максимально широком диапазоне. Например, простой атмосферный двигатель может иметь пик крутящего момента на 3500 об/мин, в то время как его продвинутый высокотехнологичный аналог с турбиной выходит на пик момента уже при 1500 об/мин, сохраняя «ровную» полку до 4500 об/мин. Это значит, что в первом случае для уверенного разгона мотор нужно крутить, удерживать ДВС на оборотах максимального момента, а также чаще переключать передачи вниз при возникновении нагрузок. Во втором случае максимум крутящего момента будет доступен водителю в широком диапазоне оборотов, что позволяет эффективно ускоряться и справляться с меняющимися нагрузками без частого переключения передачи на пониженную. Другими словами, доступность высокого крутящего момента в расширенном диапазоне фактически означает, что и мощности почти всегда достаточно.

Указанные особенности разных ДВС и умение справляться с нагрузками определяют следующий показатель, который известен как эластичность двигателя. Под эластичностью мотора следует понимать способность агрегата набирать обороты и разгонять автомобиль в условиях растущей нагрузки без переключения передачи на пониженную.

Различные силовые установки тестируются на эластичность путем анализа тяги и разгона с 60 до 100 км/ч при движении на четвёртой передаче или ускорения с 80 до 120 км/ч на включенной пятой передаче. По этой причине малообъемный высокофорсированный двигатель, который имеет отличный подхват на низких оборотах и широкую полку момента, покажет себя отличным вариантом для города. Именно в городском цикле, то есть в условиях умеренных скоростей и режимов ускорение-замедление, потенциала такого ДВС более чем достаточно. При этом следует учитывать, что на более высокой скорости в режиме трассы подобный агрегат может не обеспечить уверенного обгона, уступив в этом плане простому атмосферному двигателю с большим крутящим моментом и мощностью.

autoexpert.today

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля

Большинство автовладельцев и водителей оценивают ходовые качества своих автотранспортных средств мощностью двигателя. В процессе эксплуатации транспортных средств часто возникают ситуации необходимости намеренного обгона сопутствующих машин в процессе движения. Находясь в определенном ритме движения, водитель «давит» на педаль акселератора и не получает желаемого ускорения обгона. В этом случае более информативной характеристикой приемистости двигателя является крутящий момент на определенных оборотах двигателя.

Что такое крутящий момент двигателя

Максимальная мощность, указываемая в технических характеристиках двигателя, приводится на соответствующих оборотах. Для бензиновых ДВС обычно эта величина соответствует 5000 – 6000 оборотов в минуту, дизельных – приблизительно 3500 – 4500 об/мин. Поэтому считается, что все бензиновые движки являются высокооборотными, дизельные – низкооборотными. Это не всегда так.

Каждый автовладелец, особенно тот, который желает показать мастерство пилотирования симпатичным девушкам, должен знать характеристики крутящего момента своего авто.

Определение крутящего момента двигателя

Крутящий М момент силы согласно определению равен произведению F силы, действующей на рычаг L длиной. Формула, известная многим из школьного курса физики, представляет:

М=F*L

Если переводить входные величины в единую систему измерений, сила F измеряется в ньютонах, длина (в СИ) в метрах, М будет измеряться в ньютон на метр.

Сила, образуемая при воспламенении воздушно-топливной смеси, приводит в действие кривошипно-шатунный механизм. Чем больше рычаг, то есть разность расстояний от центра воздействия до места его осуществления, тем выше крутящий момент. Теоретически крутящий момент возможно пропорционально длине рычага увеличить. Но при этом уменьшится частота вращения двигателя, и увеличатся размеры механизма коленвала. В судах морских плаваний такие изменения несущественны, но автомобиль требует минимизации размеров всех комплектующих.

Крутящий момент ДВС определяет его мощность. Упрощенная формула для пересчета момента в параметр мощности имеет вид:

Р=М*n / 9549, где М – крутящий момента (в Н*м) на оборотах n (в об/мин). Р – мощность в киловаттах. 9549 – округленное число, полученное в результате сокращения констант.

Для пересчета мощности в более привычные для автолюбителей л.с. результат требуется умножить на 1,36.

Таким образом, мощность прямо пропорциональна количеству оборотов. В силу особенности конструкции бензиновые двигатели эффективно работают на оборотах до 8000 об/мин и выше. Таким образом, высокооборотные движки могут развить достаточно высокую мощность. У дизельных движков максимальная характеристика крутящего момента приходится на оборотах порядка 3500 – 4500 об/минуту. Обычно на таких оборотах происходит крейсерское движение автомобиля в городском ритме. Поэтому совершать маневры обгона и перестроения, резко увеличивая скорость на невысоких оборотах, на автомобилях с дизельными ДВС легче.

Характеристики момента приводятся в технических параметрах транспортного средства только вместе с величиной оборотов, для которых они измерены. В некоторых справочных данных автопроизводители указывают крутящий момент двигателя на холостых оборотах.

Наиболее полную картину ходовых параметров двигателя дают зависимости крутящего момента.

Зависимость мощности и крутящего момента двигателя

Типовая характеристика зависимостей

Крутящий момент по мере увеличения оборотов двигателя постепенно возрастает, при оборотах около 2800 немного стабилизируется, достигая своего максимума приблизительно 178 н*метр при 4500 об/мин. Мощность двигателя по мере увеличения оборотов продолжает возрастать, что согласуется с приведенной выше формулой. Однако после достижения величины оборотов 5400 об/мин, крутящий момент снижается с большей скоростью, чем растут обороты, и мощность уменьшается.

Это соответствует физической интерпретации процессов в двигателе. На малых оборотах в двигатель поступает мало топлива и воздуха, мощность невысокая. По мере увеличения оборотов сгорает больше топлива, вырабатывается больше энергии. При дальнейшем увеличении количества оборотов двигателя мощность начинает снижаться по причинам:

  • увеличение потерь на процессы трения;
  • кислородное голодание;
  • инерционные и другие механические потери;
  • тепловые потери.

Конструкторы ДВС стремятся расширить диапазон стабильного участка характеристики зависимости крутящего момента. В качестве одного из широко распространенных конструктивных решений применяются системы интеллектуального турбонаддува. Они позволяют избежать ситуации кислородного голодания на различных оборотах.

Зависимости крутящего момента

Крутящий момент относительно стабилен при оборотах двигателя от 2500 до 5500 об/мин. Водители могут смело начинать процесс обгона даже на малых оборотах.

Высокооборотные двигатели имеют стабильный момент до 6500 – 7500 об/мин. Это позволяет развить максимальную мощность на оборотах около 7500 об/мин, как приведено на рисунке 3.

Максимальная мощность на максимальных оборотах

Если вы подходите к покупке автомобиля серьезно, желательно покопаться в справочниках, на форумах, ознакомиться с дилерской информацией, погуглить, и найти зависимости крутящего момента и мощности. Тогда вы с научной точки зрения будете судить о ходовых параметрах автомобиля.

Выбирая автомобиль для эксплуатации в городских условиях, целесообразно приобрести дизельный авто, если вы любитель погонять с ветерком на автобанах, подойдет высокооборотный бензиновый двигатель.

Как увеличить крутящий момент

Характеристики крутящего момента двигателя формируются еще на этапе конструкторской разработки конкретной модели движка. Они также учитываются при расчетах тормозной системы, КПП, подвески и других систем. Самостоятельное увеличение крутящего момента двигателя может привести к преждевременному износу деталей авто.

Существует несколько способов повышения крутящего момента:

  • форсирование двигателя изменением параметров поршневой группы;
  • внесение изменений в топливную систему;
  • увеличение производительности воздухозабора;
  • чип-тюнинг.

Многие участники различных любительских автосостязаний используют комплексное форсирование двигателя. Однако следует помнить, что увеличение мощности и крутящего момента двигателя на четверть, уменьшает его ресурс вдвое.

Устал платить за штрафы? Выход есть!

Забудьте о штрафах с камер! Абсолютно легальная новинка - НАНОПЛЁНКА, которая скрывает ваши номера от ИК камер (которые стоят по всем городам). Подробнее по ссылке.

  • Абсолютно легально (статья 12.2.4);
  • Скрывает от фото-видеофиксации;
  • Устанавливается самостоятельно за 2 минуты;
  • Не видна человеческому глазу, не портится из-за погоды;
  • Гарантия 2 года.
Заказать со скидкой

Видео

autoiwc.ru

Что такое крутящий момент двигателя

Мало кто может в полной мере рассказать о том, что представляет собой крутящий момент силового агрегата. Редко кто из автолюбителей при покупке автомобиля обращает внимание на такой параметр. Многим достаточно узнать о количестве «лошадок» под капотом и числе ступеней в коробке переключения передач.

Однако, этот параметр является одним из самых важных для автомобиля. Мощность, максимальная скорость, ускорение, напрямую зависит не только от количества «лошадок», спрятанных под капотом, но и от того какой крутящий диапазон может развить ваш «стальной конь». Например, в гонках «Формулы-1» недостаток этого параметра вполне может стоить пилоту победы.

Вы когда-нибудь спрашивали себя о том, почему вы переключаете передачи при достижении стрелки тахометра в четыре тысячи оборотов в минуту? Задавали себе вопрос о том, почему при подъёме в гору необходимо понижать передачу для сохранения скорости движения автомобиля? Всё это необходимо для поддержания оптимального крутящего пика, так как если он упадёт до критического минимума, то автомобиль попросту заглохнет.

Зарождение крутящего момента

Итак, для того чтобы узнать, откуда всё-таки берётся это явление, нам, прежде всего, необходимо будет понять сам принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Весь процесс рассматривать не будем, так как для подобного параметра нам понадобится только то, что происходит в цилиндрах двигателя.

Сначала в цилиндр впрыскивается топливо-воздушная смесь (бензин либо дизельное топливо, смешанное с воздухом), воздух необходим для дальнейшего возгорания топливной жидкости в цилиндре. После чего поршень, находящийся внизу цилиндра, поднимается вверх, тем самым сжимая поступившую порцию топливо-воздушной смеси до максимально возможного предела.

Далее, в процесс работы подключается свеча зажигания. Подавая искру в цилиндр, свеча зажигает сжатую в нём поршнем топливо-воздушную смесь. В результате этих действий загоревшаяся смесь мгновенно нагревает остатки воздуха и само топливо. Из-за высокой температуры сжатая смесь резко расширяется, тем самым заставляя поршень вновь смещаться вниз по цилиндру.

Поршень, спускаясь в обратном направлении, используя при этом шатун и его шейку, заставляет вращаться коленчатый вал. Это и является проявлением этого эффекта в двигателе внутреннего сгорания. За один полный цикл (вверх и вниз) поршень заставляет коленчатый вал совершить один полный оборот вокруг своей оси.

Нажимая на педаль газа, вы увеличиваете объём одной порции топливо-воздушной смеси, подаваемой в цилиндр, тем самым заставляя поршень двигаться быстрее, который, в свою очередь, увеличивает скорость вращения коленчатого вала. Вот таким образом повышаются обороты и, соответственно, крутящий момент двигателя.

На что влияет этот параметр силового агрегата

Давайте, прежде всего, определим, что и отчего зависит в работе силового агрегата. Начнём с максимальной скорости автомобиля.

Максимальная скорость напрямую зависит от быстроты разгона машины. Чем быстрее автомобиль ускоряется, тем быстрее он достигнет своей максимально допустимой скорости. На ускорение, в свою очередь, влияет мощность силового агрегата. Мощность машины − сила непостоянная и она регулируется количеством оборотов двигателя, чем выше обороты, тем выше будет мощность в этот отрезок времени. То с какой скоростью автомобиль будет увеличивать обороты напрямую зависит от количества вращений на этот промежуток времени. А вот скорость набираемых оборотов, в свою очередь, уже напрямую зависит от крутящего момента. Ну а крутящий момент автомобиля имеет прямую зависимость от количества вращений, силового агрегата на этот промежуток времени.

Из всего этого мы видим, что явление описываемого нами параметра влияет на скорость разгона автомобиля, так как ускорение зависимо от мощности силового агрегата, а для того, чтобы быстро набрать полную мощность машине, требуется максимальный пик описываемого нами явления. Именно от этого явления зависит то, за какой промежуток времени ваш «стальной друг» разгонится от нуля до ста километров в час. Вот такой замкнутый круг получается в работе двигателя.

Как рассчитать крутящий момент

Крутящий момент на примере работы двигателя

В физике расчёт крутящего момента производится по формуле:

M = F x R

F – это постоянно действующая сила, а R – плечо, к которому и приложена эта сила.

Но точно измерить наше явление в автомобиле по такой формуле невозможно из-за того, что сила, заставляющая поршень спускаться вниз по цилиндру, непостоянна. При движении поршня вниз в цилиндре увеличивается свободное место, в результате чего сила, воздействующая на поршень, теряет свою мощность вплоть до полного исчезновения. Также не обходится и без системы охлаждения цилиндров, от действия которой топливо-воздушная смесь быстро охлаждается и прекращает своё дальнейшее расширение. Трение поршня о стенки цилиндра тоже играет свою роль в его замедлении.

Поэтому этот параметр не рассчитывается в двигателях внутреннего сгорания, а определяется по количеству оборотов. Но не стоит думать, что крутящий момент будет постоянно расти вместе с увеличением оборотов. Этот параметр начинает постепенно увеличиваться и достигает своего максимально возможного пика при трёх, четырёх тысячах оборотов в минуту, а максимально допустимое число оборотов при этом может составлять от семи до восьми тысяч. Что же будет с моментом, когда число оборотов превысит четыре тысячи? Начнётся постепенное снижение этого параметра. Это можно увидеть на примере разгона автомобиля.

Многие замечали такой факт, что при старте машина разгоняется медленнее, но через небольшой промежуток времени скорость ускорения увеличивается, а затем снова начинает постепенно снижаться. Это, собственно, и является наглядным примером того, как работает крутящий момент двигателя.

Итак, теперь вы в полной мере знакомы с таким параметром, как крутящий момент. Зная самое важное по этой теме, вы легко станете первоклассным водителем и сможете совершать стремительные обгоны более медленных участников дорожного движения, автомобиль в ваших руках станет намного резвее. Вы будете приятно удивлены тем, какой потенциал скрывал в себе ваш «стальной конь».

365cars.ru


Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости