Крутящий момент двигателя на что влияет

Крутящий момент двигателя, что это такое? Как его увеличить?

maksimalnyj-krutyashchij-moment

В сопроводительной документации любого транспортного средства имеются данные о том, какую максимальную мощность развивает силовой агрегат. Но там не всегда можно встретить информацию о величине крутящего момента конкретного двигателя внутреннего сгорания. Известно, что по величине крутящего момента двигателя определяется, сколько потребуется времени, чтобы разогнать машину до максимальной скорости.

Крутящий момент двигателя, что это такое?

Автомобиль является сложным устройством, в состав которого входит большое количество узлов, систем, агрегатов, мелких и крупных деталей. Каждый из перечисленных элементов играет важную роль в слаженной работе авто. Среди большого разнообразия механизмов двигатель внутреннего сгорания выполняет главную функцию, он полностью обеспечивает энергией движения каждый подвижный элемент транспортного средства.

Мотор работает по следующему алгоритму:

  1. Топливо, поступающее в рабочие цилиндры, сжигается в камере сгорания.
  2. Поршень приходит в движение под воздействием расширяющихся газов.
  3. Через кривошипно-шатунный механизм энергия движения передается на коленчатый вал.
  4. Вращающийся коленвал передает вращение через трансмиссию на ходовую часть.
  5. Крутящий момент, получаемый от силового агрегата, приводит в движение колеса автомобиля.

Крутящий момент двигателя – расчетный параметр, характеризующий силу, передаваемую поршнем на коленвал. Единица измерения крутящего момента – ньютон метр (сокращенно Н*м).

Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач производится при помощи элементов механизма разрыва мощности (фрикционных дисков сцепления, гидромуфты, гидротрансформатора).

Как увеличить крутящий момент двигателя?

Krutyashhiy-moment

При стабильной работе двигателя внутреннего сгорания машина выполняет следующие функции:

  1. Быстро набирает скорость и движется в заданном режиме.
  2. Может изменять тяговые усилия.
  3. Может свободно маневрировать на ходу в соответствии с дорожными условиями (обгонять, тормозить, ускоряться и пр.).

В момент нажатия на педаль акселератора, возрастает объем подачи топлива, усилие давления поршня на коленвал и, соответственно, момент вращения. Процесс продолжается в заданном алгоритме.

По величине крутящего момента оценивается эффективность двигателя внутреннего сгорания. С его помощью определяют динамические характеристики разгона, максимальное ускорение транспортного средства.

Разработчики и производители автомобильных ДВС постоянно работают над проблемой увеличения крутящего момента и мощности двигателя. Существует несколько способов, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы:

  • замена существующего коленвала на новый экземпляр с коленом большей длины (это влечет за собой необходимость менять рабочие цилиндры с учетом изменившегося хода поршня);
  • увеличение объема двигателя за счет расточки стенок цилиндров и замены поршней.

Rastochka-cilindrov-DVS

В отличие от бензиновых силовых агрегатов, дизели не раскручивают коленвал до высоких оборотов, максимум до 3 – 5 тыс. об/мин. При этом крутящий момент дизельного двигателя на низких оборотах превышает карбюраторные в несколько раз, но в то же время отмечается сравнительно меньшая мощность. Чтобы улучшить динамику разгона, мощностные характеристики дизельного мотора, а также предотвратить возникновение «эффекта турбоямы», применяется специальная система турбонаддува с изменяемой геометрией турбины.

Примечание: турбояма – это частое явление, мешающее водителям совершать своевременные обгоны на дороге. При нажатии на педаль газа двигателю не всегда хватает объема для быстрого ускорения.

От чего зависит крутящий момент двигателя?

Не каждый водитель сможет дать определение, что такое крутящий момент двигателя автомобиля. Физический смысл данного понятия можно встретить в учебниках школьной программы. Там же дается формула крутящего момента двигателя. Данный параметр измеряется в ньютоно-метрах. Для определения его величины требуется умножить усилие поршня на расстояние между коленчатым валом и точкой крепления поршня (длина плеча).

Формула момента кручения двигателя:

Отсюда следует ответ на вопрос – как повысить крутящий момент двигателя? Чтобы момент вращения силового агрегата стал больше, нужно увеличить либо усилие, либо плечо, а лучше всего оба показателя.

Крутящий момент и мощность двигателя находятся в прямой зависимости:

Р = М кр х n, где

М кр – момент вращения;

n – количество об/мин коленвала.

Что такое максимальный крутящий момент двигателя?

На представленном графике можно наблюдать две рабочие характеристики двигателя внутреннего сгорания: мощность и момент кручения в сравнении.

Первичным показателем является крутящий момент, развиваемый коленчатым валом. Именно от значения Мкр зависит вторичный рабочий параметр – мощность силового агрегата. Из графика становится понятно, что мощность возрастает на фоне максимального значения момента вращения при росте количества оборотов коленвала.

Момент вращения тоже увеличивается с ростом оборотов, но не до бесконечности. После достижения максимального значения этот параметр остается постоянным при определенных оборотах. Если же скорость вращения коленчатого вала постоянно наращивать, парабола графика момента резко идет на снижение. Это обусловлено механическими потерями в двигателе на преодоление силы трения между кольцами поршней и боковыми стенками рабочих цилиндров. Коэффициент полезного действия силового агрегата резко снижается, энергия начинает уходить на преодоление возрастающих нагрузок.

Производители автомобилей предпочитают устанавливать двигатели, у которых кривая графика максимального крутящего момента находится в наибольшем диапазоне оборотов коленчатого вала. То есть, когда отрезок верхней горизонтальной линии (полка крутящего момента), имеет наибольшую длину.

Крутящий момент двигателя – просто о сложном

При выборе автомобиля многие обращают внимание на две вещи – дизайн и эксплуатационные характеристики. Идеальная машина должна иметь приятный вид, расходовать мало топлива и быть динамичной. Под последним обычно подразумевают мощность – чем ее больше, тем лучше. Но это не совсем так. Многое меняет крутящий момент двигателя. Почему маломощные дизельные авто лучше разгоняются, чем бензиновые? Можно ли увеличить крутящий момент без вреда для двигателя? Давайте разбираться.

Что такое крутящий момент

Говоря простым языком, это усилие, что развивает коленчатый вал при работе ДВС. Данный показатель зависит от давления газов на днище поршня. Чем больше давление, тем выше момент. Измеряется показатель в Ньютон-метрах (Н/м).

Крутящий момент

Крутящий момент

Крутящий момент двигателя

Следует знать, что тяговое усилие ДВС относится к коленчатому валу или маховику. Тяговое усилие на колесах – это «переработанный» коробкой момент двигателя. Его показатели отличаются в зависимости от передаточного числа трансмиссии.

Как рассчитать

Чтобы узнать тяговое усилие у конкретного автомобиля, нужно иметь данные о мощности и оборотах коленчатого вала. Для измерения следует брать пиковую мощность и обороты. Максимальный крутящий момент двигателярассчитывается по следующей формуле:

Где Р – мощность ДВС, измеряемая в кВт;

N – число оборотов двигателя автомобиля в минуту;

9550 – постоянный коэффициент в формуле.

От чего зависит крутящий момент ДВС

Чтобы легче разобраться в этом вопросе, посмотрим на график внешней скоростной характеристики (ВСХ) одного из двигателей Jeep Grand Cherokee.

График ВСХ двигателя Jeep

График ВСХ двигателя Jeep

График ВСХ двигателя Jeep Grand Cherokee

На картинке видно, что величина момента меняется при увеличении скорости оборотов ДВС. После частоты 3500 об/мин показатель резко падает. Почему так происходит? Суть в наполнении цилиндров горючей смесью. Объем новой смеси не всегда равен объему камеры сгорания. Данная характеристика называется коэффициентом наполнения цилиндров. Величина может быть выше или ниже 1.

Изменение коэффициента происходит ввиду строения впускного коллектора и настройки фаз газораспределения. В нашем примере впускные клапаны ДВС открываются на 10° до верхней мертвой точки и закрываются на 60° после прохождения нижней мертвой точки. Это сделано, чтобы сбалансировать «полку» момента и получить оптимальные значения для средних оборотов (частота вращения 2500-3500 в минуту), которые нам и нужны для повседневной эксплуатации.

Что происходит с нашим мотором, когда он работает на малых оборотах? В теории при уменьшении скорости поршня должна улучшится наполняемость цилиндра. На практике при частоте вращения 1600 об/мин значение тягового усилия падает до 260 Ньютон-метров. Причина тому – слишком позднее закрытие клапана и малая степень сжатия (7.4/1 вместо 9/1). Как итог – меньшее давление газов в конце такта сгорания, и соответственно, малый крутящий момент двигателя.

Как зависит мощность от крутящего момента

Давайте взглянем на график работы ДВС Saab 9-3. Как видно, кривая мощности круто возрастает на пике момента и слабо поднимается, когда он падает.

График ВСХ

График ВСХ

График ВСХ автомобиля Saab

Таким образом, мощность определяет объем работы, который мотор может выполнить за единицу времени. Величина мощности на определенных оборотах зависит только от тягового усилия на этих же значениях. И чтобы увеличить максимальную мощность, нужно поднять момент на больших оборотах.

Особенность дизельных двигателей

В последнее время дизельные ДВС набирают большую популярность среди любителей авто. Поводом является не только малый расход топлива, но и технические характеристики. Такие машины обладают «паровозной» тягой и крайне надёжны. Причин этому несколько:

  • Большая степень сжатия мотора, во многом определяющая тяговое усилие. Бензиновые ДВС имеют степень сжатия от 8 до 12, тогда как у дизельных данное число составляет от 18 до 22.
  • Дизтопливо сгорает раньше, чем бензин. Таким образом, ДВС может поглотить больше топлива и произвести больше работы за единицу времени.
  • Длина хода поршня. Дизельные ДВС имеют больший ход поршней, что увеличивает тяговое усилие.
  • Наличие наддува и усиленная конструкция цилиндропоршневой группы. Такие моторы имеют больший запас прочности, а за счет турбины – большой КПД.
  • Дизтопливо более энергоемкое. Из одной порции дизтоплива можно извлечь больше энергии, чем из такого же количества бензина.

Теперь перейдем к цифрам. Примером послужит дизельный и бензиновый двигатель БМВ.

Как видно, дизельная «пятерка» слабее на 48 лошадиных сил, но выигрывает у бензиновой по крутящему усилию. Что это дает на практике? Имеем неплохие показатели динамики: дизельная БМВ разгоняется до сотни за 5,7 секунд, бензиновая – за 5,6.

Крутящий момент в легковом и коммерческом транспорте

Интересно знать, что «кривые» ВСХ дизельных двигателей легковых авто отличаются от грузовиков.

Читайте также  Бустер для запуска двигателя

Разница дизельного ДВС легковушки и грузовика

Разница дизельного ДВС легковушки и грузовика

Разница дизельного ДВС легковушки и грузовика

Как можно увидеть, у грузового ДВС нет выраженной «полки» момента. Это сделано неспроста. Для таких авто важен пик тягового усилия, когда ему нужно тронуться с места и набрать скорость. Дальше этот показатель не так важен – в ход идут лошадиные силы. Разогнавшись, грузовик лишь поддерживает заданную скорость. «Размазав» полку тягового усилия как у легкового ДВС, не получится нормально тронуться с места груженым.

Как увеличить крутящий момент?

Автопроизводители применяли разные способы увеличения крутящего момента двигателя, но каждый из них имел свои недостатки:

  • Увеличение рабочего объема поршневой. Цель доработки – чем больший объем камеры, тем большее количество топлива в ней сгорит. Но стоит учитывать, что такая доработка влечет увеличение расхода топлива, что недопустимо в современных условиях.
  • Увеличение степени сжатия. Для этого производители уменьшают объем камеры сгорания, что позволяет получить избыток давления. Но чем большая степень сжатия, тем выше вероятность детонации. Сегодня наибольший параметр среди бензиновых ДВС – 14.
  • Турбирование. Позволяет увеличить мощность и тяговое усилие автомобиля на 30 %. Но установка турбины подразумевает большие нагрузки на цилиндропоршневую группу. Мотор нуждается в технической доработке, что отображается на конечной цене автомобиля. Это недопустимо для машин бюджетного и среднего класса.

Как же удалось производителям увеличить тяговое усилие двигателя, не прибегая к подобным доработкам?

Принцип работы системы состоит в повороте распредвала по ходу вращения, что обеспечивает раннее открытие клапана. Для этого задействуется гидромуфта с системой управления. Это системы VANOS, VVT и VVT-i. В системе VTEC применяются кулачки разной формы, что позволяет ступенчато изменить высоту и время открытия клапанов.

Как влияет система изменения фаз на характеристики ДВС? За счет лучшего наполнения цилиндров, крутящее усилие продолжает расти с увеличением частоты оборотов. Спад происходит только после 7 тысяч.

Что в приоритете – мощность или крутящий момент

При выборе автомобиля с примерно равной мощностью, в приоритете будет стоять более «моментный». Почему? Мощность авто – это косвенный показатель тяговых характеристик, и максимальные его значения проявляются только при пиковых оборотах. В повседневной эксплуатации мы не доводим стрелку тахометра до красной шкалы, поэтому нас интересует тяговое усилие двигателя на средних оборотах. Для этого достаточно взглянуть на «полку» крутящего момента.

Сравнение характеристик

Сравнение характеристик

Сравнение характеристик бензинового и дизельного двигателя

Важно знать, что пиковое значение у разных двигателей достигается при разных оборотах. Одни авто развивают весь потенциал уже при 1500-2500 об/мин, другие раскрываются только после 4500. Это зависит от устройства впускного коллектора и системы газораспределения.

Еще один параметр, который следует учитывать – эластичность двигателя внутреннего сгорания. Это способность автомобиля набирать обороты под нагрузкой.

Эта характеристика существенно зависит от полки крутящего усилия.

Таким образом, идеальным для нас является автомобиль, способный не только быстро набирать «сотню», но и уверенно разгоняться в движении. Необходимо учитывать и полку момента – чем меньше она падает после пика с ростом оборотов, тем лучше. Для повседневной эксплуатации не стоит выбирать двигатель, который раскрывается только на «верхах» (если, конечно, вы не заядлый гонщик). Тот самый «подрыв» должен наступать уже после 1200 для дизельных и 2500 об/мин для бензиновых ДВС. С таким автомобилем вы уверенно будете чувствовать себя в городе и на трассе.

Мощность и крутящий момент – что важнее? Разбираемся в деталях

Энцо Феррари как-то сказал: «Лошадиные силы продают автомобили, а крутящий момент выигрывает гонки». И наверняка создатель одних из лучших гоночных автомобилей своего времени что-то да знал. Но так ли все однозначно? Неужели и впрямь количество лошадиных сил – не более, чем красивая цифра для маркетологов, в то время как крутящий момент – по-настоящему важный показатель мотора, на который обращают внимание истинные автомобилисты?

Сегодня с этим можно поспорить. Со времен, когда Энцо Феррари начинал создавать свои прекрасные машины, автомобильный мир изменился. Дизельные моторы вышли из тени и неслабо так подвинули бензиновые. Даже несмотря на пресловутый “дизельгейт” моторы на тяжелом топливе продолжают пользоваться популярностью, а для некоторых, в том числе и новых моделей их предложено больше, нежели бензиновых. И каждый второй владелец дизеля (по крайней мере, у нас в стране) готов ткнуть носом своих «бензиновых» коллег в превосходство Ньютоно-метров над лошадиными силами (он, конечно, еще и про расход вспомнит). Получается, теперь крутящий момент продает машины, и он же еще и гонки может выигрывать? А на кой черт нам тогда сдались эти лошадиные силы? Ну что же, будем разбираться!

Энцо Феррари

Энцо Ансельмо Феррари — итальянский конструктор, предприниматель и автогонщик. Основатель автомобильной компании «Феррари» и одноимённой автогоночной команды.

Для начала давайте немного познакомимся с нашими сегодняшними противниками. Крутящий момент измеряется в Ньютоно-метрах (Н·м) или килограмм-силах на метр (кгс·м). 1 килограмм-силы на метр приблизительно равен 10 Ньютоно-метрам. Чтобы понять сколько это, давайте представим, что нам нужно закрутить гайку с усилием, скажем, в те самые десять Ньютоно-метров. Для этого необходимо надеть на нее гаечный ключ и приладить к нему рычаг длиной в один метр, а на его край повесить гирьку массой в 1 кг. Тогда на гайке мы получим крутящий момент равный как раз 10 Н·м. Нетрудно посчитать, что для получения усилия в 1 Н·м нам необходима гирька массой 0,1 кг.

Крутящий момент

Так создается крутящий момент

С моментом немного разобрались, давайте перейдем к мощности. С ней все несколько сложнее. Согласно определению: «Мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени». Значит, мощность характеризует скорость выполнения работы. Чтобы лучше это понять, давайте немного позанудствуем и взглянем на формулу расчета мощности двигателя:

где Mk – это крутящий момент в Н·м; n – это количество оборотов двигателя за минуту; а число 9549 помогает нам привести результат к нормальным значениям.

Благодаря этой формуле, мы можем рассчитать мощность при любых оборотах, только для этого необходимо знать значение крутящего момента при этих оборотах. Выходит, эти два показателя взаимосвязаны? Да, так и есть. На движение автомобиля влияет усилие, которое генерирует двигатель (крутящий момент), и частота, с которой он его генерирует (обороты). Соотношение этих показателей характеризуется значением мощности мотора. Мощность измеряют в киловаттах или лошадиных силах. В чем между ними разница мы уже разбирались в одном из наших материалов:

Теперь давайте рассмотрим две крайности двигателестроения: дизель от трактора МТЗ-80 и великолепный бензиновый мотор автомобиля Honda S2000. На тракторе установлен четырехцилиндровый дизель объемом 4,75 л. Его максимальная мощность всего лишь 80 л.с, зато крутящий момент – целых 422 Н·м, которые доступны уже с 1500 об/мин. Максимальные же обороты этого двигателя – скромные 2200 об/мин. Дизели, как мы знаем, вообще не любят высокие обороты.

Эти две машины созданы для совершенно разных задач. Трактор – работяга. Ему важен высокий крутящий момент уже на малом ходу. Хонда же – автомобиль для удовольствия. Здесь нужно, чтобы двигатель вез на все деньги.

Бензиновый же мотор Honda S2000 наоборот – обожает их. Он способен крутиться аж до 9200 об/мин, и при объеме всего в два литра выдает целых 250 л.с при 8300 об/мин и немаленькие 218 Н·м при 7300 об/мин. И это без наддува (долгое время этот агрегат был самым высокофорсированным атмосферным двигателем в мире). Выходит, что мотор Honda при меньшем в 2,37 раза объеме имеет почти в два раза меньший момент, и это вполне логично. При этом он почему-то мощнее тракторного в 3,1 раза. Как так получилось? Ведь мы помним, что мощность зависит от крутящего момента. Но зависит она еще и от оборотов, а у трактора они совсем невысокие. Его задача тягать тяжелые веса, для этого нужно большое усилие на колесах и совсем неважна скорость – трактора неспешные ребята.

И вот мы и подошли к сути вопроса. У трактора двигатель большого объема с большой площадью днища поршня и объемом камеры сгорания, давление в которой у дизельного мотора выше, чем у бензинового. Детали этого двигателя достаточно тяжелые, а кривошипно-шатунный механизм имеет более длинные рычаги. Все это приводит к тому, что дизель уже на невысоких оборотах будет создавать много крутящего момента. Гораздо больше, чем компактный двигатель Хонды. Если провести аналогию, то дизельный мотор трактора – это большой и сильный пауэрлифтер. А двигатель Honda S2000 – это, скорее, спортивный гимнаст. Он не может поднять за раз большой вес, зато он гораздо более быстрый, проворный и может выполнить много работы в короткий промежуток времени.

Только не нужно эту аналогию считать применимой для любого бензинового и дизельного двигателя. Современные дизели далеко ушли от своих предков. Сегодня хорошо настроенный дизель – это тихий, быстрый и очень тяговитый агрегат. Хорошим примером является четырехлитровый V8 с тремя нагнетателями на 435 л. с. и 900 Нм от концерна VAG. Этот мотор превращает Audi SQ7 в самый мощный дизельный кроссовер на планете и катапультирует его с нуля до первой сотни за 4,8 секунды – проворный, однако, пауэрлифтер!

Audi engine

Этот двигатель делает Audi SQ7 самым мощным серийным дизельным кроссовером в мире

Теперь, когда мы поняли, кто есть кто, давайте разберемся с еще одним обстоятельством. Крутящий момент двигателя, проходя через трансмиссию, изменяется. Например, максимальный крутящий момент мотора ВАЗ-2108 равен 98.4 Н·м. Но на первой передаче на колёсах этот показатель будет увеличен в 14,157 раз (при максимальной нагрузке двигателя и без учета потерь в трансмиссии). Как правило, в традиционных пятиступенчатых коробках передач первые три передачи являются понижающими (т.е они понижают обороты и увеличивают момент), четвертая – прямая, а остальные уже наоборот повышают обороты и понижают момент. Влияние передаточного отношения трансмиссии хорошо известно тем, кому доводилось заниматься доработкой ВАЗовских переднеприводников. Для них доступны различные комплекты рядов КПП и главной пары. При установке «короткого» ряда (с большим передаточным отношением) автомобиль быстрее разгоняется на первых передачах и лучше преодолевает подъемы, но максимальная скорость уменьшается. Если же наоборот установить комплект с меньшим передаточным числом, то можно несколько увеличить “максималку”, но потерять в разгоне на низших передачах.

Читайте также  Тяжело заводится двигатель

Mazda 3

Понять, насколько хороший двигатель автомобиля, помогут не значения мощности и момента, а ощущения за рулем

Из этого всего можно сделать вывод, что для автомобиля важны не цифры мощности и момента, а сочетание характеристик двигателя (будь то бензиновый мотор, дизельный или даже гибридная силовая установка) и трансмиссии, и то, насколько они подходят конкретной машине. Только по одним цифрам вообще тяжело выбрать двигатель, ведь в них указывают лишь максимальные значения мощности и момента. Возвращаясь к характеристикам Honda S2000, можно отметить, что максимальный момент у нее достигается при 7300 об/мин. Но это же не значит, что, скажем, при 3500 об/мин тяги вообще не будет. Многие журналисты, которым посчастливилось поездить на этой машине, и вовсе отмечают, что несмотря на явно высокооборотистый характер ее двигателя, он приемлемо тянет и на низких оборотах. И это подводит нас к неожиданному выводу. Если вы выбираете трактор, то вам нужно знать не его мощность и крутящий момент, а то сколько он способен потянуть (для этого даже специальная характеристика есть: сила тяги на крюке). Мы же, в первую очередь, говорим про легковые авто. И здесь тоже сами по себе цифры момента и мощности мало что значат. Важно то, как машина едет: хороший мотор может быть испорчен плохой коробкой и наоборот. И все это не будет иметь смысла, если установлено на неудачном шасси. Поэтому наш совет: выбирая машину, не зацикливайтесь на цифрах. Проедьтесь на ней, и вам все станет ясно! А также читайте наши тест-драйвы – в них мы детально разбираемся со всеми важнейшими характеристиками автомобиля в деле!

Разберёмся, что такое мощность и крутящий момент

Что же может заинтересовать потребителей, желающих изучить технические характеристики машины? Как правило, автолюбителей интересует сперва мощность, затем наверняка расход топлива, а также максимальная скорость, развиваемая бывшим владельцем на этом авто. Такое понятие, как крутящий момент, затрагивается не так часто, как можно было бы.

Общие сведения

Двигатель автомобиля BMW

Возможность тяги двигателя принято оценивать в лошадиных силах

Возможности тяги двигателя принято оценивать ещё со времён создания самоходной техники. И принято эту меру выражать в лошадиных силах. Вплоть до 1907 года мощность двигателя измерялась ориентировочно: обозначалась в пределах от и до (к примеру, от 16 до 25 лошадиных сил). А с 1907 года показатель был разделен на две составляющие, например 7/23. Первая цифра отражала значение ставки по налогу, а вторая — непосредственно значение мощности. Величина «лошадиная сила» сопоставлялась по значению с рабочим объёмом силового агрегата автомобиля. У четырёхтактных силовых агрегатов — это 261,8 кубического сантиметра, для двухтактных моторов — 174,5. Мощность обозначать начали в киловаттах (кВт), как принято сейчас по международной системе SI, гораздо позже.

В реальной же работе понятие «мощность двигателя» не раскрывает способности автомобиля совершать тяговые усилия. Если, ради сравнения, взять автомобили одного класса с относительно равными мощностями и объёмами моторов, то только тогда можно говорить о том, что для некоторых авто резвость характерна на небольших оборотах, для других же — на высоких. Точно так же как на бензиновом агрегате мощностью в 110–130 лошадиных сил можно уступить в разгоне такому же дизельному легковику с мощностью не более 70–80 л. с.

Конечно, всему есть разумное объяснение и подобный случай не исключение. Объяснение этому найти весьма просто: в каждом случае сила тяги на ведущих колёсах различная по своему значению. Всё объясняется весьма несложно. Достаточно взять формулу, где сила тяги F=M×i×h/r; M — крутящий момент, i — передаточное число, h — коэффициент полезного действия трансмиссии, r — радиус колеса. Разбирая формулу, напрашивается вывод: чем выше значения крутящего момента и передаточного числа, а также процент потерь в трансмиссии меньше, то значение силы тяги будет выше.

Двигатель автомобиля

КПД трансмиссии, колёсный радиус и передаточное чисто у авто одного класса схожи, поэтому большое влияние на силу тяги и оказывает крутящий момент силового агрегата.

Крутящий момент — что это?

Вспоминая уроки физики, напрашивается вывод о том, что крутящий момент демонстрировали с помощью папки и груза. В реальном же автомобиле нет никаких ни грузиков, ни папок, там есть целые сложные устройства. Процесс работы, называемый крутящим моментом, в двигателе образуется в результате сгорания смеси топлива, расширяющейся при сгорании и проталкивающей поршень. Сквозь шатун поршень поддавливает на участок коленвала.

Ориентировочно крутящий момент рассчитывается следующим путём: поршень подталкивает шатун с силой порядка двухсот килограмм на плечо в пять сантиметров, в результате чего образуется крутящий момент порядка 10 кг·м или 98 Н·м. Для увеличения крутящего момента увеличивается радиус кривошипа либо изменяются настройки механизма так, дабы сила надавливания поршня была больше. Радиус кривошипа увеличивается до определённого порога. Ввиду этого размер двигателя также нужно увеличивать.

У кого силы больше?

Величина крутящего момента значительно больше у многоцилиндровых моторов, агрегатов с турбированным и механическим наддувом. Наибольшего же показателя крутящего момента можно достигнуть в дизельных двигателях. Большинство из них могут обеспечить авто повышенную динамику даже при 800 или 1000 оборотах за 60 секунд. Если же есть большое желание приобрести дизельный оборотистый автомобиль с повышенной динамикой, но ввиду каких-то причин на это нет возможности — следует выбирать авто с таким силовым агрегатом, у которого максимальный крутящий момент достигается на меньших оборотах. Подобные автомобили легче поддаются разгону. Иначе придётся «насильно душить» двигатель оборотами, значительно увеличивая при этом расход топлива. Детали при такой езде также быстрее изнашиваются.

Современные разработки в области автопрома указывают на то, что создатели новых моделей всячески пытаются избежать «пропасти» в рамках разгона и сделать его более-менее равномерным на всём диапазоне оборотов. Это все модернизируется, дабы избежать ситуации, в которой величина крутящего момента не способна передать колёсам большую силу тяги. Одним из представителей подобных силовых агрегатов является 6-цилиндровый турбированный двигатель Ауди объёмом 2,7 литра V-образной формы. Мощность двигателя двести пятьдесят лошадиных сил. В диапазоне от 1700 до 4600 он развивает крутящий момент в пределах 350 Н·м. Ещё один немецкий автомобиль, Фольксваген, с турбированным двигателем объёмом 1,8 литра и мощностью в 180 лошадиных сил развивает крутящий момент в 228 Н·м в пределах от 2000 до 5000 оборотов. Несомненно, большое удовольствие приносит езда на подобных авто — невзирая на количество оборотов при нажатии на «газ», железный конь послушно и резво начинает разгоняться. Это приносит удовольствие не только любителям скоростной езды, но и может сделать движение более уверенным при выходе на обгон в нужный момент.

Повышать и «выравнивать» крутящий момент в новых двигателях пытаются несколькими способами:

  • устанавливаются несколько (от трёх до пяти) клапанов на один цилиндр;
  • меняются механизмы распределения газов;
  • впускной тракт двигателя делается меньшей длины;
  • турбинная крыльчатка выполняется из керамики и остаётся возможным изменять угол наклона лопаток.

Двигатель автомобиля Chevtolet Corvette ZR-1

Все эти манипуляции создателей имеют одну цель — всеми возможными способами совершенствовать и модернизировать процесс насыщения цилиндров. В данных разработках наибольшего успеха достигли специалисты-разработчики компании Сааб. В один из новых своих моторов объёмом 1,6 л была умещена мощность в 225 лошадок, а также крутящий момент в 305 Н·м. Шведские инженеры сумели добиться столь высокого прогресса благодаря изменению вместимости камеры сгорания топлива и уменьшению степени сжатия при различных режимах работы. Этому также способствовали и изменения в системе наддува высокого давления и система промежуточного охлаждения, а также использование четырёх клапанов на один цилиндр.

Немного о понятии «мощность»

А как же можно забыть о таком немаловажном показателе, как мощность. С этим понятием дело обстоит немного иначе, нежели с крутящим моментом. Во множестве источниках и на интернет-ресурсах рядом с характеристикой мощности указывается количество оборотов коленчатого вала, требуемых для достижения указанного параметра. Как правило, количество указываемых оборотов приближается к максимальному значению. В любой другой ситуации двигатель выдаёт лишь часть величины указанного параметра.

Найти этому всему объяснение совершенно несложно. Исходя из формулы расчётов мощности двигателя, исчисляемой в киловаттах, мощность (N) представляет собой произведение среднего крутящего момента двигателя (Mкр) и оборотов коленчатого вала (n, об/мин), и в дальнейшем все разделённое на 9549 (N=Mкр×n/9549). Из приведённой формулы ясно, что на величину мощности влияют и обороты силового агрегата и крутящий момент. Однако, сравнивая эти два значения даже усреднённо, можно сделать вывод, что значение величины крутящего момента гораздо меньше оказывает влияние на мощность, нежели количество оборотов (2900 оборотов против 110 Н·м). Это является ещё одним подтверждением того, что сила мотора не выражается в значении мощности.

Читайте также  Датчик охлаждения двигателя

Это также легко подтверждается с помощью наглядного примера. Во время езды по трассе с постоянной скоростью сила тяги двигателя расходуется на несколько противодействующих факторов (аэродинамика, потоки воздушных масс, качение колёс), а также на возникающее трение в некоторых узлах. Но если появляется необходимость пойти на обгон, ускориться не всегда удаётся, так как нужно ещё преодолеть и возникшую силу инерции. В таких случаях очень часто говорят о том, что двигателю недостаёт мощности. Однако это утверждение неверно. Сила тяги противостоит всем противодействующим силам, а зависит она именно от крутящего момента. Именно от его величины зависит, сможет ли автомобиль быстро ускориться.

Чтобы добиться более резкого ускорения, можно попросту переключиться на передачу ниже. Но в подобном случае может возникнуть непредвиденная опасность «перекрутить» мотор. Похожая ситуация может случиться и в момент подъёма на гору, где переход на пониженную передачу более вероятен.

Подведём итоги

Jaguar XF с открытым капотом

Проанализировав все нюансы, можно сделать вывод о том, что двигатель автомобиля может обладать абсолютно любой мощностью, всё равно за качество разгона и способность «вытащить» авто из подъёма отвечает крутящий момент. А в понятие мощности можно включить следующие показатели: количество расходуемого топлива, энергоёмкость, способность повышенной тяги и несколько других показателей.

Крутящий момент двигателя автомобиля

Важно знать, что такое понятие, как крутящий момент автомобиля является одной из важнейших характеристик движка. Он не имеет постоянной величины, ему свойственно увеличиваться при нажатии на педаль акселератора, а при отпускании снижаться. Крутящий момент напрямую зависит от объема силового агрегата. Чем больше литраж, тем выше его значение, что делает возможным резкое ускорение и резкий старт авто с места.

Крутящий момент величина непостоянная и зависит от объема движка

Крутящий момент величина непостоянная и зависит от объема движка

Поскольку научное определение гласит, что крутящий момент – это воздействие некоторой силы на плечо рычага, то из этого видно, в чем он измеряется – Нм (произведение Ньютонов на метры). Эта сила передается от воспламенившегося топлива к поршню, далее по цепочке кривошипному механизму, а уже от него коленчатому валу, который раскручивает колеса, за счет работы приводов и трансмиссии.

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.

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 можно определить крутящий момент

Наиболее простой вариант узнать крутящий момент – внимательно просмотреть техническую документацию, в которой должен быть указан этот параметр. В случае отсутствия такой информации измерение крутящего момента выполняется при помощи специальных датчиков.

Датчики крутящего момента

Датчики крутящего момента

Датчики крутящего момента служат для динамических и статистических его измерений, а также позволяют контролировать частоту скорости вращения и угол поворота. Они подсоединяются непосредственно к тензометрической станции и питаются от генератора, встроенного в эту тензостанцию. Результаты измерений обрабатываются программным обеспечением (энкодер, тахометр, тензометр, торсиограф и множество других), а результаты, как правило, отображаются в виде параметрической зависимости либо графиков и заносятся в журнал.

Главной особенностью датчиков крутящего момента является то, что они с выхода передают готовые данные, которые не требуют дополнительной обработки.

Какой крутящий момент лучше?

Чтобы это понять, какой крутящий момент лучше, сравним бензиновые и дизельные движки. Крутящий момент бензинового двигателя не очень большой, а максимальное значение достигается, как правило, при 3-5 тыс. об/мин, но при этом он может довольно быстро повысить мощность и набрать 7-8 тыс. об/мин.

Дизельному агрегату высокие обороты не присущи, в большинстве случаев они не превышают 5000 об/мин. Но его крутящий момент значительно выше, а доступен он практически с холостого хода.

"Лошадиные силы" - это не самый главный показатель

«Лошадиные силы» — это не самый главный показатель

К примеру есть два движка с одинаковым объемом 2,0-литра – дизель с мощностью 140 «лошадок» и 320 Нм крутящего момента, а также инжектор мощностью 150 «лошадок» и моментом 200 Нм – можно увидеть явное преимущество максимального крутящего момента при минимальных оборотах. Во время испытаний дизель в пределах 1-4 тыс. об/мин мощнее на целых 30-40 «лошадей», а это существенная разница.

Поэтому не стоит верить лишь количеству лошадиных сил (т.е. мощности), так как больший крутящий момент свидетельствует о большей динамике двигателя. Также достижение максимального момента при минимальном числе оборотов позволяет уменьшить расход топлива, экономить время и многое другое.

Как можно увеличить крутящий момент двигателя?

Существует несколько способов, при помощи которых можно добиться увеличения крутящего момента двигателя:

  • увеличение рабочего объема движка;
  • величины наддува;
  • изменения в газодинамике.

Увеличения рабочего объема можно достичь путем замены штатного коленвала на коленчатый вал с большим значением эксцентриситета либо же путем расточки цилиндров, что обеспечит установку поршней большего диаметра.

Замена коленвала - один из способов увеличения крутящего момента

Замена коленвала — один из способов увеличения крутящего момента

Замена коленвала требует много времени и нервов, так как найти нужный коленвал с большим значением эксцентриситета очень сложно. Их изготавливают под заказ некоторые фирмы, которые также найти нелегко, а стоимость работ очень высока. Проще купить коленчатый вал серийного производства, а поршневую группу и шатуны подбирать уже под него, но это тоже нелегко. Хотя загвоздка в другом. Использование более коротких шатунов предполагает лишние механические потери в работе движка, а также на такие шатуны воздействуют большие нагрузки.

Более выгодно увеличение диаметра цилиндра, так как стенка цилиндра толщиной 7-8 мм допускает расточку на несколько миллиметров, и это не будет влиять на ее прочность.

Увеличение диаметра цилиндров - еще один способ увеличения крутящего момента

Увеличение диаметра цилиндров — еще один способ увеличения крутящего момента

А поршни в большинстве случаев можно подобрать серийные. Но не факт, что расточка цилиндров будет стоить намного дешевле замены коленвала. Эти 2 способа следует рассматривать применительно к каждому отдельному движку.

Увеличение крутящего момента при помощи увеличения наддува применительно лишь к турбированным двигателям.

Турбонаддув - удовольствие не для всех

Турбонаддув — удовольствие не для всех

Этот способ не предполагает изменений ни моментной кривой, ни объема, и двигатель трогать не нужно. Изменить величину наддува можно путем поднятия планки стравливания лишнего давления. Это позволит увеличить давление, которое посылает топливо-воздушную смесь в объем цилиндра. Но при этом требуются дополнительные усовершенствования: увеличение объема камеры сгорания, изменение системы охлаждения (установка дополнительного радиатора, воздухозаборников и многого другого).

Изменение в газодинамике предполагает увеличение заряда топливо-воздушной смеси, за счет удаления дефектов серийной сборки. При помощи специального инструмента убрать неровности на впускных и выпускных клапанах, снять острые углы в местах стыковки деталей, произвести замену седел и клапанов, а в камере сгорания устранить зоны, которые не продуваются.

Устранение дефектов серийного производства влечет ха собой изменения в газовой динамике автомобиля, но проводить работы "на глаз" рискованно, нужен точный расчет

Устранение дефектов серийного производства влечет ха собой изменения в газовой динамике автомобиля, но проводить работы «на глаз» рискованно, нужен точный расчет

Чтобы достичь определенного успеха, необходимо совершить массу математических вычислений, которые связаны с аэродинамическими процессами, проистекающими в движке. А это сделать очень сложно, так как именно по результатам этих вычислений выполняются операции по подрезке, отрезке, зачистке, загибанию и т.д. Если же выполнять это «на глаз», то очень высока вероятность достичь результата, противоположного ожидаемому.

Известны также специальные усилители крутящего момента, способствующие увеличению крутящего момента вала отбора мощности за счет уменьшения его оборотов относительно скорости вращения коленвала. Но во избежание скорейшего износа и поломок коробки, увеличив передаточное число необходимо уменьшать величину максимальных оборотов.

Усилитель крутящего момента

Усилитель крутящего момента

Существуют усилители, которые оснащены валом отбора мощности, коленвалом и механической передачей, которая их соединяет. Но такие усилители не увеличивают крутящий момент, они предназначены для плавного его изменения при постоянных оборотах коленвала.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: