С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Крутящий момент или мощность

Крутящий момент или мощность


Что важнее: крутящий момент или мощность двигателя?

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.

Источник: http://5koleso.ru/articles/garazh/krutyashchiy-moment-sila-dvigatelya

Мощность или крутящий момент

Мощность или крутящий момент.Что такое мощность, знают все автомобилисты. И неплохо в этом pазбиpаются. Любой водитель скажет, что 100 л.с. вполне достаточно для компактного хэтчбэка и маловато для тяжелого седана бизнес-класса. И что 400 л.с. — это очень много для автомобиля любого типа. Но когда речь идет про кутящий момент и про «ньютон-метpы», в которых он измеряется, возникает заминка. Например 100 Нм — это много или мало? И почему «…очень хорошо, что мотор развивает 200 Hм всего при 1750 об/мин»? Итак, pечь пойдет о величине, непонятной большинству водителей. Кpутящий момент. Что это такое?Для начала вернемся к «лошадиным силам». То есть к мощности. Этот показатель характеризует силу мотора. Однако запас силы зависит от оборотов. Наибольшую мощность современные моторы выдают в среднем при 5000–6500 об/мин. Но кто ездит в таких режимах? В обычной городской езде тахометр показывает 2000–3000 об/мин. Получается, если двигатель вашего автомобиля развивает порядка 100 л.с. почти на предельном режиме, то двигаясь в городском потоке на средних оборотах, вы имеете в запасе около 40–50 сил. Теперь представим, что нужно обогнать грузовик. Сейчас вам потребуются все 100 л.с. мотора. Но их нельзя вот так, сразу, собрать в единый табун. Только постепенно: сначала двигатель раскрутится до 4000 об/мин — и поголовье под капотом увеличится примерно до 70 л.с. Затем стрелка тахометра доберется до отметки 5000 об/мин — в вашем распоряжении окажутся 90 лошадей. И только когда мотор достигнет пика, скажем в 6000 об/мин, педаль акселератора будет повелевать полноценными, обещанными по паспорту 100 лошадиными силами. В таких ситуациях и вступает в игру кутящий момент (далее КМ). Это «пастух», который на разгоне «сгоняет» в единую упряжку все лошадиные силы мотора. Чем больше КМ, тем быстрее двигатель набирает обороты. И тем скорее собирается в единый кулак вся мощь мотора. И соответственно тем лучше ускоряется автомобиль. Второй важный нюанс — обороты, на которых мотор развивает максимальный КМ. Скажем максимум выдается при 4000 об/мин. До них и нужно раскрутить двигатель, чтобы рассчитывать на приличное ускорение. А разгоняться придется с тех самых 2000–3000 об/мин, которые поддерживаются при нормальной езде. Здесь-то и теряется время, столь драгоценное при том же обгоне. Другое дело, если максимальный КМ двигатель выдает, скажем, при 2000 об/мин. Тогда нет проблем. Вы просто давите на газ, и машина сразу напористо набирает ход, не теряя времени на раскрутку мотора. Теперь ясно, почему выгодно, чтобы двигатель выдавал много КМ на низких оборотах? И почему «…очень хоpошо, что мотор развивает максимальные 200 Hм всего пpи 1750 об/мин»? В последнем контексте упор делается не столько на КМ как таковой, сколько на завидно малые обороты, при которых он развивается. Такие двигатели называют «тяговитыми». Кстати КМ впрямую зависит от литража. Наименее тяговиты моторы малолитражек. Например, на ВАЗ 2108 с объемом двигателя 1,5 л и ниже хороший КМ не получишь. Их водители часто переключаются на более низкие передачи, чтобы искусственно поддерживать высокие обороты. В противном случае мотор, как говорят автомобилисты, не тянет. Чтобы здесь получить «момент на низах» необходимо увеличивать объем двигателя.

Мощность двигателя согласно различным стандартам

Мощность двигателя является главным показателем для оценки транспортного средства и его эксплуатаци онных характеристик. В некоторых странах этот показатель служит также для расчета налогов и стоимости страхования.

К сожалению, употребляемые в международной практике показатели мощности двигателя во многих случаях не поддаются прямому сравнению друг с другом, хотя и существуют четкие зависимости между отдельными единицами измерения, например:

киловатт (кВт)

1 кВт = 1,35962 л.с. = 1,34102 hp

лошадиная сила (л.с.)

1hp = 1,0139 л.с.

лошадиная сила США (hp)

1 л.с. = 0,9862 hp

И хотя уже достаточно прочно вошел в обиход киловатт, все же мощность продолжают определять согласно различным стандартам и инструкциям по испытаниям. Ниже перечислены организации, разработавшие методы измерения мощности двигателя. От отдельных методов измерения частично уже отказались, с тем чтобы добиться по возможности оптимальной гармонизации в этой сфере.

DIN — Германский институт стандартизации

ЕСЕ — Европейская экономическая комиссия ООН, ЕЭК ООН

EG — Европейское экономическое сообщество, ЕЭС

ISO — Международная организация по стандартизации, ИСО

JIS — Японский промышленный стандарт

SAE — Общество инженеров автомобильной промышленности (США)

В принципе, мощность двигателя (Р) рассчитывают исходя из крутящего момента двигателя (Ма) и частоты вращения двигателя (n):

Р = Ma ? n

Крутящий момент двигателя (Ма) выражается через силу(Р), которая действует на плечо рычага (I):

Р = F ? I ? n

Для определения мощности двигателя эти показатели измеряют на стенде, а не на транспортном средстве, используя гидравлические тормоза или электрогенераторы. При этом произведенная двигателем работа преобразуется в тепло. Чтобы определить характеристику мощности двигателя при полной нагрузке, измерения проводятся, как правило, через 250 — 500 об/мин.

При этом следует различать два метода определения мощности:

Мощность нетто,или реальная

Испытываемый двигатель оборудован всеми вспомогательными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами — генератором, глушителем, вентилятором и пр.

Мощность брутто,или «лабораторная мощность» (стендовая)

Испытываемый двигатель не оборудован всеми вспомогательными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами. Эта мощность соответствует прежней по системе SAE; мощность брутто выше мощности нетто на 10–20%.

В обоих случаях ее называют «эффективной мощностью»:

Рэфф — измеряемая установленная мощность двигателя

Рприв = Рзфф ? К

Рприв — приведенная мощность, или пересчитанная на определенное эталонное состояние

К — поправочный коэффициент.

Эталонное состояние

В связи с различной плотностью воздуха (из-за атмосферного давления, температуры и влажности воздуха) всасываемый двигателем воздух бывает «тяжелее или легче», при этом количество топливно-воздушной смеси, поступающей в двигатель, будет больше или меньше. Поэтому измеряемая мощность двигателя будет выше или ниже.

Колебания атмосферных условий при испытании учитывают с помощью поправочного коэффициента, пересчитывая измеряемую мощность на определенное эталонное состояние. Например, мощность двигателя снижается примерно на 1% на каждые 100 м увеличения высоты, а 100 м высоты соответствуют примерно 8 мбар атмосферного давления.

Различные стандарты и инструкции по испытаниям предусматривают различные эталонные состояния и методы пересчета мощности, измеренной при фактических атмосферных условиях в момент испытаний:

Стандарт DIN 70020

Стандарт ЕЭС 80/1269 (88/195)Стандарт ЕЭК ООН-R 85

Стандарт ИСО 1585

t

20 °C

25 °C

P

1013 мбар

99 кПа

K

1013 / P ? кв.корень (273 + t / 293)

(99 / Ps)1,2 ? (T / 198)0,6

Р — атмосферное давление воздуха

Рs — атмосферное давление воздуха в сухую погоду (за вычетом парциального давления водяного пара)

t — температура, С°

Т — температура, К

Но такой пересчет приемлем только для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием (бензиновых). Для дизелей применяются более сложные формулы. Мощность двигателя по стандарту DIN на 1–3% меньше мощности, пересчитанной по стандарту ЕЭС или по стандартам ИСО/ЕЭК ООН, из — за различных методов расчета поправочных коэффициентов. Прежние довольно существенные отличия в показателях мощности по японскому стандарту JIS или по SAE от германского стандарта DIN объяснялись использованием мощности брутто или смешанных форм мощности брутто/нетто.

Однако действующие современные стандарты все больше соответствуют переработанному стандарту ИСО 1585 (мощность нетто), поэтому прежние существенные различия (до 25%) в настоящее время уже не встречаются.

Источник: Каталог «Автомобиль-Ревю»

Мощность или крутящий момент

Многие считают крутящий момент двигателя, является более важной характеристикой чем максимальная мощность. Приведу несколько логических доводов в пользу максимальной мощности против крутящего момента. 1 мощность напрямую связана с крутящим моментом и рабочими оборотами, так как является их произведением. Соответственно чем выше максимальная мощность, тем выше соотношение крутящего момента и оборотов двигателя на определенных оборотах. Соответственно применив соответствующие передаточные числа, в трансмиссии, можно получить больше крутящего момента на КОЛЕСАХ. В сравнении с двигателем имеющим больший крутящий момент на меньших оборотах и меньшую мощность, на этих оборотах вращения коленвала. Так что заявление Генри форда о том что мощность продает машины, а крутящий момент выигрывает гонки справедливо лишь если крутящий момент мерить с колес, а не с коленвала двигателя. А на колесах, крутящий момент будет выше, если двигатель, при одной и той-же скорости движения, развивает больше мощности. Возьмем два мотора 1 имеет крутящий момент 300 н/м на 3000 об/мин и 200 н/м на 6000 об/мин 2 имеет крутящий момент 200 н/м на 3000 об/мин и 200 или даже 220 н/м на 6000 об/мин (при этом максимальная мощность этого мотора, указанная в технических характеристиках будет выше на 10 %)

Естественно разгон автомобиля с первым двигателем будет значительно интенсивнее, особенно если автомобили имеют одинаковые передаточные числа в КПП и разгон осуществляется в диапазоне 3000-6000 об/мин опять же, потому что суммарно мощность в этом диапазоне у него будет выше. Хотя второй двигатель будет иметь более высокую максимальную мощность по техническим характеристикам, но он будет доходить до нее лишь перед переключением следующей передачи. Но в остальном промежутке оборотов, мощность как произведение момента на обороты, у второго двигателя будет меньше.

1 имеет все тот же крутящий момент 300 н/м на 3000 об/мин и 200 н/м на 6000, 150 н/м 7500 об/мин 2 имеет крутящий момент всего лишь 100 н/м на 3000 об/мин 220 н/м на 5000 6000 и 7500 об/мин (двигатель обладает очень малым максимальным крутящим моментом 220 н/м но зато он сохраняется до 7500 об/мин. Максимальная мощность на 30-40% выше чем у первого варианта) Если использовать оба двигателя в том же диапазоне оборотов и с одинаковой трансмиссией, то очевидно, что первый двигатель будет опять показывать лучшую динамику в диапазоне оборотов от 3000 до 6000 об/мин. Если второй двигатель использовать в режиме оборотов с 5000 до 7500 об/миню, применяя соответствующую трансмиссию (кпп со сближенными передачами и более короткую главную пару) автомобиль с таким мотором, будет гораздо быстрей разгоняться, малый момент компенсируется более короткой главной парой и соответственно КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ НА КОЛЕСАХ, на всем протяжении разгона будет выше. Как итог всего вышесказанного: Не важно, что выше, максимальная мощность или максимальный крутящий момент, важно суммарное количество мощности, вырабатываемое в определенном (боевом) диапазоне работы двигателя. Визуально параметры более разгонного двигателя, можно определить по графику мощности, посчитав площадь между оборотами переключения передач. Автомобиль будет разгоняться быстрее с тем двигателем, у которого эта площадь больше при прочих равных условиях.

Тюнинг двигателя

Надеюсь статья будет полезна! Если есть сомнения давайте обсудим их в комментариях.

Мощность двигателя или крутящий момент? Какая

Большинство автолюбителей судят о ходовых характеристиках авто по мощности двигателя. Обычно ее измеряют в киловаттах или лошадиных силах. Чем она больше, тем солиднее. Максимальную мощность двигатель внутреннего сгорания развивает на определенных оборотах. Обычно для бензиновых автомобилей это около 6000 оборотов в минуту, для дизельных – около 4000 об./мин. Именно поэтому дизельные движки относятся к классу низкооборотных, бензиновые – высокооборотные. Однако и среди бензиновых двигателей есть низкооборотные, и наоборот – есть дизельные высокооборотные.

Часто водитель сталкивается с ситуацией, когда необходимо придать авто значительное ускорение для выполнения очередного маневра. Жмешь педалью акселератора в пол, а автомобиль практически не ускоряется. Вот тут-то и нужен мощный крутящий момент на тех оборотах, на которых работает в данный момент двигатель. Именно он характеризует приемистость автомобиля. Поэтому каждый автовладелец должен знать, на каких оборотах его авто имеет максимальный крутящий момент перед тем, как садить красивую девушку в свою машину и показывать чудеса пилотирования.

Крутящий момент двигателя, что это?

Из курса физики за 9 класс многие помнят, что крутящий момент М равен произведению силы F, прикладываемой к рычагу длиной плеча L. Формула:

М = F * L

Длина в системе СИ измеряется в метрах, сила – в ньютонах. Нетрудно определить, что момент измеряется в ньютон на метр.

Основная сила в двигателе внутреннего сгорания вырабатывается в камере сгорания в момент воспламенения смеси. Она приводит в действие кривошипно-шатунный механизм коленвала. Рычагом здесь является длина кривошипа, то есть, если эта длина будет больше, то и крутящий момент тоже увеличивается. Однако, увеличивать кривошипный рычаг бесконечно нельзя. Во-первых, тогда надо увеличивать рабочий ход поршня, то есть размеры движка. Во-вторых, при этом уменьшаются обороты двигателя. Двигатели с большим рычагом кривошипного механизма применяют в крупномерных плавательных средствах. В легковых авто с небольшими размерами коленвала не поэкспериментируешь.

В технических характеристиках, указанных на модель двигателя, параметр максимального крутящего момента указывается совместно с величиной оборотов (либо пределами величин оборотов), при которых такой крутящий момент может быть достигнут. Обычно считается: если максимальный крутящий момент может быть достигнут на оборотах до 4500 об./мин., то двигатель низкооборотный, более 4500 – высокооборотный.

От величины крутящего момента напрямую зависит характеристика мощности двигателя автомобиля. Почему считается, что бензиновые движки заведомо могут обеспечить большую, чем дизельные, мощность. Дело в том, что в силу конструктивных особенностей и управляемости системы зажигания бензиновые двигатели могут длительное время работать на оборотах 8000 об./мин и более. Дизельные движки достигают максимального крутящего момента на более низких оборотах. В городском ритме движения, когда нет необходимости развивать предельные обороты, дизельные авто нисколько не уступают бензиновым, наоборот, на малых и средних оборотах спокойно можно двигаться в ритме от 30 до 60 км/час, не переключая третью либо 4-ю передачу.

Пересчитать крутящий момент в мощность двигателя и наоборот можно, руководствуясь упрощенной физической формулой:

Р=М*n/ 9549

По этой формуле получится мощность Р в киловаттах. Вводить надо М – крутящий момент двигателя в ньютон на метр, n– величина оборотов двигателя. Здесь 9549 — число, которое получается после упрощения основной формулы в результате перемножения констант (ускорения свободного падения, числа Пи и т.п.).

Для перевода киловатт в лошадиные силы следует результат умножить на 1,36.

В некоторых случаях в технических характеристиках указывается крутящий момент на холостых оборотах.

Зависимости мощности двигателя и крутящего момента от количества оборотов

Типовые характеристики зависимости мощности и крутящего момента от оборотов двигателя приведены на рис.1

Из графика видно, что крутящий момент стабильно увеличивается до 3000 оборотов, затем наступает относительно пологий участок. На оборотах около 4500 об/мин достигается максимум крутящего момента около 178 ньютон*метр. В то же время мощность двигателя продолжает расти до достижения оборотов около 5500 об/мин, и на этих оборотах достигает около 124 лошадиных сил. Это понятно, если обратиться к формуле, в которой видно, что мощность пропорциональна произведению крутящего момента на величину оборотов. После 5500 оборотов в минуту уменьшение крутящего момента превышает крутизну увеличения оборотов, и мощность начинает уменьшаться.

Как это объяснить физически, то есть, без формул. На малых оборотах в область сгорания поступает небольшое количество воздушно-топливной смеси в единицу времени, соответственно, крутящий момент и мощность небольшие. Увеличивая обороты, количество смеси (а вслед за ним и мощность, крутящий момент) возрастает. Достигая больших значений, мощность уменьшается по следующим причинам:

  • механические потери на трение механизмов;
  • инерционные потери;
  • недостаточное нагнетание воздуха (кислородное голодание).

Из соображений обеспечения максимального количества поступающего воздуха (кислорода) в камеру сгорания даже на небольших оборотах двигателя применяют системы турбонаддува с электронным регулированием. Используя такие системы можно обеспечить равномерность характеристик крутящего момента в широком диапазоне оборотов двигателя, как показано на рис.2

Уровень максимального крутящего момента около 242 ньютон на метр поддерживается в пределах от 2000 до 5000 об/мин коленвала. Это значит, что можно без волнений начинать обгон, двигаясь на относительно низких оборотах двигателя

Высокооборотные движки позволяют максимально увеличивать мощность за счет уверенной работы на предельно высоких оборотах вплоть да 8000 об/мин, как показано на рис.3

Если вы серьезно подходите к динамическим характеристикам своего или вновь приобретаемого автомобиля, знать характеристики крутящего момента и мощности двигателя в зависимости от оборотов просто необходимо. Их можно найти, покопавшись на различных форумах, сайтах автодилеров и производителей.

Для городского ритма движения лучше подойдут низкооборотные двигатели с турбонаддувом. Если вы любите попалить резину, посоперничать на трассе, лучше выбрать автомобиль с высокооборотным бензиновым движком.

Можно ли увеличить крутящий момент двигателя

Величину необходимого крутящего момента определяют конструкторы еще на предварительном этапе конструкторской разработки двигателя внутреннего сгорания. От нее зависят и другие элементы автомобиля: подвеска, тормозная и рулевая система, аэродинамика. Поэтому, прежде чем приступить к самостоятельному форсированию двигателя, убедитесь, что ваша машина не развалится или не улетит в космос на умощненном двигателе.

Способов увеличения крутящего момента и, соответственно, мощности много:

  • изменение геометрических свойств поршневой группы, увеличение компрессии;
  • замена форсунок или инжекторов;
  • внесение изменений в систему воздухозабора;
  • чип-тюнинг путем перепрограммирования топливной карты блока управления двигателя.

Опыт показывает, что принудительное увеличение крутящего момента и мощности двигателя на 20% уменьшает ресурс его работы приблизительно в два раза. Поэтому, если вы не фанат дрэг-рейсинга, дрифтинга и красивых девушек, лучше не экспериментировать.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости