⚙️❓ Крутящий момент и мощность двигателя — в чём разница?
На ряду с многими характеристиками машины особое место занимают мощность и крутящий момент двигателя. Несмотря на интерес к этим параметрам, для рядового автолюбителя при выборе авто они никогда не являются решающими. Его куда больше волнует марка, модель, комплектация, тип и расход топлива, стоимость. Даже цвет обычно важнее каких-то лошадок и ньютонов. Тем не менее, для многих эта тема интересна хотя бы в теоретическом аспекте. Задача данного материала на Авто без СТО — простыми словами объяснить, что такое мощность и крутящий момент, чем они принципиально отличаются, и на что влияют на практике.
Мощность
Мощность механизма начали измерять задолго до появления автомобилей — в 1789 году. Она была названа термином «лошадиная сила», и предназначалась, чтобы показать превосходство паровых машин перед реальными живыми лошадями. Обсчитали её эмпирически — наблюдая за лошадьми. Способов было несколько, но наиболее понятным является следующий.
На практике было установлено, что одна здоровая лошадь могла длительное время тянуть груз весом 75 кг с постоянной скоростью 1 м/с. Подставив полученные значения в фундаментальную формулу из физики, вычислили, что мощность одной лошади — 735,5 Вт.
Лошадиная сила до наших дней осталась единицей измерения мощности, однако, официальной единицей, всё же, является ватт (Вт). Кстати, обе единицы были придуманы и обсчитаны Джеймсом Уаттом, который отличился многими достижениями, включая изобретение парового двигателя, пришедшего на замену лошадям.
Мощность двигателя внутреннего сгорания — обозначает, сколько и какой работы сможет выполнить агрегат за единицу времени. Она зависит от объёма, технологичности, типа и других критериев. Мощность ДВС сильно зависит от оборотов. Чем они выше, тем больше топлива сжигается в камерах сгорания, тем больше энергии выделяется, тем больше работы может выполнить мотор, и тем выше его мощность.
В характеристиках автомобилей всегда указывается максимальная мощность.
Выражается она сразу двумя единицами — кВт и л. с. (киловатты и лошадиные силы). Эти две единицы взаимосвязаны, как, например, метр и фут (100 см и 30 см). Выше было сказано, что 1 л. с. — это 735,5 Вт (или 0,736 кВт). Соответственно, 1 кВт — это 1,36 л. с.
На что влияет максимальная мощность? На максимальную скорость, которую может развивать машина. На динамику разгона. Мощность влияет на расход топлива, так как чем больше мы его сожжём, тем больше полезной работы сможет выполнить двигатель.
Как можно увеличить мощность? Для этого надо «заставить» двигатель сжигать больше топлива за одну и ту же единицу времени. И не просто сжигать, а делать это эффективно. Чтобы добиться этого, применяется несколько способов. Например, можно увеличивать объём двигателя за счёт увеличения объёма камеры сгорания (чем больше диаметр поршня, тем выше объём) или наращивания их количества. Ещё можно подать в камеру сгорания больше топливовоздушной смеси на рабочий цикл. Это делается при помощи турбин и другими методами.
Крутящий момент
Крутящий момент тесно взаимосвязан с мощностью. Чтобы узнать мощность конкретного мотора, сначала измеряют крутящий момент. Как и мощность, крутящий момент сильно зависит от оборотов двигателя, но немного по-другому принципу.
Для начала выясним, что собой представляет понятие — крутящий момент. Для наглядности возьмём затянутый болт, который нам надо выкрутить. Чтобы сделать это, нам надо приложить к нему определённую силу так, чтобы заставить его вращаться. Если мы попробуем открутить болт голыми руками, у нас мало что получится. Мало силы. Чтобы решить проблему, можно позвать богатыря, у которого силы в руках больше. А можно взять ключ, который является ничем иным, как рычагом, увеличивающим нашу силу по закону Архимеда.
Крутящий момент в физикеКрутящий момент — это сила, прикладываемая в данном случае на тело, которое надо вращать. У двигателя внутреннего сгорания эта сила, наоборот, выделяется. На коленчатом валу. А используется она для вращения ведущих колёс автомобиля.
Чем больше эта сила, тем лучше у двигателя получится преодолевать силы, сопротивляющиеся вращению колеса. Этих сил очень много — трение, качение, масса автомобиля, уклон и даже встречный ветер.
О крутящем моменте надо знать ещё кое-что. Если мощность неуклонно растёт с холостых и до отсечки, то крутящий момент сначала повышается, стабилизируется, а ближе к максимальным оборотам начинает снижаться. Происходит это из-за увеличивающихся потерь на трение, нагрев и прочее.
Синий график — мощность, красный — крутящий моментОба параметра принято отображать на одном и том же графике в виде двух кривых. Как правило, кривая мощности постоянно и стабильно идёт вверх, а в районе отсечки стабилизируется. Кривая крутящего момента сначала резко подскакивает, затем держится в диапазоне средних оборотов на одном уровне, а ближе к отсечке начинает снижаться.
Измеряется крутящий момент в ньютон-метрах (Н*м), и в теории может быть вычислен, если известна мощность. Для этого надо мощность в кВт умножить на коэффициент 9549 и разделить результат на количество оборотов коленвала в минуту.
Хотя на практике всё делается наоборот. Машина ставится на стенд, который создаёт сопротивление колёсам. Двигатель преодолевает это сопротивление, и какую силу он для этого приложил — измеряется приборами. Дальше дело техники. Полученный момент умножается на коэффициент 9549 и на обороты в минуту. Получаются киловатты мощности, которые легко преобразовать в более привычные народу лошадиные силы.
Мощность и крутящий момент измеряются на стендеЕсли вы читаете этот материал не на сайте Авто без СТО, значит его украли и, скорее всего, сократили для мнимой уникальности. Чтобы прочитать полную версию статьи и поблагодарить тем самым автора за проделанную работу — посетите указанный ресурс. Его несложно найти через любой поиск. К тому же, на Авто без СТО есть ещё что почитать полезного и интересного.
Что важнее на практике?
Если бы все двигатели имели одинаковую конструкцию и принцип работы, то этого вопроса никогда бы не возникло.
Была бы стабильная прямая зависимость, одинаковая для всех автомобилей — чем больше крутящий момент, тем и мощность для его создания нужна большая. Однако на практике всё намного сложнее.
Один двигатель при максимальной мощности 180 л. с. выдаёт 240 Н*м крутящего момента, а другой помощнее (200 л. с.), но крутящего момента выдаёт всего 200 Н*м. Какой из этих двигателей лучше?
Чтобы ответить на подобные вопросы, надо сначала определиться, зачем нам нужен двигатель. Так, если мы хотим разгонять автомобиль до максимальной скорости, то нам нужен, тот у которого двигатель более мощный. Если же нам надо максимально интенсивно ускоряться, то для этих задач нужен более тяговый мотор, то есть, у которого больше крутящий момент. Это слишком упрощённое объяснение, игнорирующее множество факторов. Но именно по такому принципу это и работает.
Второстепенные факторы
Мощность и крутящий момент, как голые цифры, ещё не делают один автомобиль лучше, быстрее, динамичнее от другого.
В расчёт надо также брать такие факторы:
- Масса автомобиля — чем машина легче, тем быстрее она будет ускоряться и до большей максимальной скорости сможет разогнаться. Существует даже такие понятия, как лошадиные силы или ньютон-метры на килограмм. Например, мотоцикл массой 300 кг и с двигателем мощностью 300 л. с. легко скроется за горизонтом, если за ним гнаться на машине с двигателем той же мощности, но массой под 2 тонны.
- Трансмиссия — коробка передач в значительной степени оказывает влияние на максимальную скорость и динамику автомобиля. Тип трансмиссии — механика, автомат, вариатор — тоже в значительной степени влияют на эти показатели.
- Сцепление с дорожным покрытием
- Диаметр колёс — даже это влияет на динамику автомобиля.
Принцип следующий. Чем большего диаметра колёса (ведущие), тем выше максимальная скорость и хуже ускорение. И наоборот.
Принцип следующий. Чем большего диаметра колёса (ведущие), тем выше максимальная скорость и хуже ускорение. И наоборот.Таких факторов можно привести несколько десятков, и все они в той или иной степени будут влиять на динамику и максимальную скорость автомобиля. Некоторые даже позначительнее будут, чем мощность и крутящий момент двигателя.
Для рядового же автолюбителя важно усвоить, что двигатель автомобиля наиболее эффективен и экономичен тогда, когда работает на максимальном крутящем моменте. У бензиновых двигателей это диапазон между 1500 и 3000 об/мин. У дизелей чуть пониже. Именно в таких диапазонах и нужно держать обороты при езде, и тогда расход топлива будет минимальным, а запас динамики — максимальным.
ВИДЕО: о крутящем моменте и мощности двигателя простыми словами
Мощность и крутящий момент
Автолюбители постоянно спорят о том, чей двигатель мощнее, но не все знают, из чего складывается этот параметр
Двигатель
Всем знакомый термин «лошадиная сила» был предложен изобретателем Джеймсом Уаттом в восемнадцатом веке.
Идея появилась у изобретателя, пока он наблюдал за лошадью, запряженной в машину, поднимавшую уголь из шахты. Расчеты показали, что одна лошадь способна за минуту поднять 150 кг угля на высоту 30 метров.
Н·м (Ньютон-метр) — единица измерения момента силы, входящая в международную систему единиц (СИ)
Лошадиная сила стала «несистемной» величиной для измерения мощности. Одна лошадиная сила равна 735,5 Вт (Ватт — системная единица измерения, названная в честь того же английского ученого). Впоследствии лошадиные силы стали применять для обозначения мощности двигателя автомобиля.
Крутящий момент
Чтобы автомобиль сдвинулся с места, «тягу» двигателя необходимо передать на ведущие колеса. На официальном научном языке «тяга» называется крутящим моментом, и мощность двигателя напрямую зависит от этой характеристики.
Характеристики Lamborghini Aventador LP1600-4 Mansory Carbonado GT 2014 года выглядят так: 1600 л.с. и 1200 Н/м крутящего момента при 6000 об/мин.
Крутящий момент это вектор силы, описывающий вращение объекта вокруг своей оси.
Предельно упрощенно понятие можно представить как силу, с которой вращается объект, например, маховик двигателя. Завинчивая болт гаечным ключом, который с точки зрения физики является рычагом, рука прикладывает к болту силу — то есть крутящий момент.
При работе двигателя каждый поршень, двигаясь вниз, придает крутящий момент коленчатому валу. Ситуация осложняется тем, что, в силу особенностей конструкции двигателя, крутящий момент не постоянная величина. Он постепенно увеличивается на низких оборотах, затем стабилизируется, и на высоких оборотах вновь начинает снижаться. Обычно крутящий момент максимально стабилен в промежутке между 5000 и 6000 об/мин., поэтому при указании «максимального крутящего» момента используется именно этот режим вращения коленвала.
Мощность двигателя и ее связь с крутящим моментом
Мощность двигателя — физическая величина, которая вычисляется по простой формуле, в которой крутящий момент умножается на так называемую «угловую скорость», измеряемую в радианах.
Строго говоря, формула для вычисления мощности автомобиля несколько сложнее, так как угловую скорость принято измерять не в радианах, а в оборотах в минуту. Тем не менее, зная, как перевести одну единицу в другую, вычислить мощность несложно.
Эластичность двигателя и связанные с ней изменения в мощности
Стоит обратить внимание на еще одну важную характеристику двигателя – его эластичность. Под эластичностью понимают соотношение максимальной мощности и крутящего момента. Проще говоря, чем ниже будут обороты двигателя в момент достижения максимального крутящего момента, тем ровнее будет тяга, и для увеличения скорости не придется понижать передачу, достаточно будет нажать на педаль газа.
Пересчёт кВт в лошадиные силы производится умножением киловатт мощности двигателя на множитель, равный 1,35962
Можно проверить эластичность мотора, если засечь время разгона с 60 до 110 км/ч. Чем быстрее автомобиль будет разгоняться, тем эластичнее его двигатель. Не стоит забывать, что для сравнения нужны автомобили равные по весу и объему двигателя.
Проще всего почувствовать разницу, если сравнивать одни и те же автомобили, укомплектованные разными по объему двигателями. В случае с двигателем 1,6 л., автомобиль будет ускоряться значительно ровнее, а двигатель 1,4 заметно «тормозит» при разгоне с 60 до 100 км/ч, и хорошая динамика наблюдается лишь по достижении более высоких оборотов.
Влияние особенностей конструкции автомобиля на мощность и крутящий момент
Такие величины, как крутящий момент и мощность, могут варьироваться, исходя из конструктивных особенностей автомобиля. Множество факторов влияют на динамику разгона и максимальную скорость: вес автомобиля, конструкция трансмиссии, объем двигателя, величина клиренса, аэродинамические характеристики кузова и многое другое.
Крутящий моментпротив мощности — в чем разница между мощностью и крутящим моментом?
В: В чем разница между крутящим моментом и мощностью?
A: Это извечный вопрос, который до сих пор ставит в тупик многих автолюбителей, но на самом деле это не так уж сложно, если разобраться.
Как в: Крутящий момент — это сила, создаваемая (в легковых и грузовых автомобилях) либо сжиганием углеводородного топлива в двигателе, либо (в наши дни все чаще) подачей электрического тока на электродвигатель. Мощность — это просто крутящий момент, умноженный на частоту вращения двигателя.
По сути, крутящий момент двигателя является мерой его мускулов и того, насколько он может сгибаться. Мощность — это то, насколько быстро он может сгибать его в течение заданного периода времени. Для боксера крутящий момент будет означать, насколько сильно он или она может ударить; сила — это то, как быстро они могли наносить эти удары.
В автомобильном мире фундаментальное различие между лошадиными силами и крутящим моментом заключается в том, что крутящий момент реален. В то же время мощность является теоретическим результатом математического уравнения, которое составляет крутящий момент, умноженный на скорость вращения.
Узнайте больше о мощных автомобилях
- Думаете, ваш Ranger Raptor крепок? Ram TRX — самый мощный и самый дорогой пикап в Австралии!
- Jeep Grand Cherokee Trackhawk 2018 обзор
- Mercedes-AMG E 63 S 2021 обзор
Хотите копнуть глубже? Итак, крутящий момент — это скручивающая (в отличие от линейной) сила, которая стремится что-то вращать.
В случае с двигателем вашего автомобиля это коленчатый вал. Именно крутящий момент фактически заставляет автомобиль двигаться и ускоряться (поскольку этот крутящий момент передается от коленчатого вала через трансмиссию, дифференциал и, наконец, оси).
Насколько быстро он разгоняется, зависит от мощности, которая, опять же, является мерой того, насколько быстро двигатель может создать этот крутящий момент. (Уравнение также называется соотношением лошадиных сил и крутящего момента, лошадиных сил и крутящего момента, а также мощности и крутящего момента, но это та же наука.)
Подумайте об этом как об огромном грузовом корабле. Если вы хотите разогнать его в воде, вам нужен двигатель, который производит огромный крутящий момент, чтобы заставить всю эту массу двигаться и поддерживать ее движение. Он не будет быстрым (относительно), но он будет перемещать тысячи тонн по воде, которая (в макросмысле) довольно липкая и создает сильное сопротивление. Если, с другой стороны, вы хотите покататься на водных лыжах, вы используете меньшую лодку, которой не требуется такая же сила, чтобы привести ее в движение, и приводите ее в действие двигателем, который производит большую мощность, которая может двигать судно.
быстро.
Автомобили с большим крутящим моментом, как правило, легко управляются и не требуют слишком большой нагрузки ни от вас, ни от коробки передач.
Крутящий момент в зависимости от мощности в автомобилях интересен, потому что он сильно влияет на ощущения от вождения автомобиля. Низкооборотный двигатель (например, турбодизель) с большим крутящим моментом для своего объема не будет вращаться, как бензиновый двигатель, поэтому он не будет такой большой мощности (даже если он может показаться мускулистым из-за его крутящего момента). .
Обратная сторона представляет собой бензиновый двигатель небольшой мощности, который не развивает большого крутящего момента, но развивает скорость до 9000 об/мин, тем самым умножая этот скромный крутящий момент на огромный коэффициент, чтобы получить приличную цифру лошадиных сил.
Понятия соотношения крутящего момента и мощности для обычных бензиновых двигателей и электродвигателей не отличаются.
В обоих случаях крутящий момент создается на коленчатом валу (или выходном валу двигателя) и затем передается на колеса. На самом деле, эта теория верна для любого источника энергии, о котором мы говорим. Даже когда вы крутите ленивую сьюзен на столе, вы прилагаете для этого крутящий момент (от своей руки). Ветрогенератор? Да, этот ветер, ударяющий о лопасти турбины, тоже создает крутящий момент.
Именно крутящий момент заставляет автомобиль двигаться и ускоряться. (Изображение: Том Уайт)
На самом деле, аналогия с ветряной мельницей также является хорошим способом объяснить, как мощность зависит от скорости приложения крутящего момента. Чем быстрее вращается ветряная турбина, тем больше энергии (в данном случае электричества) она производит. Это действительно настолько просто.
Возвращаясь к автомобилям, транспортные средства с высоким крутящим моментом, как правило, легко управляются и не требуют слишком большой нагрузки ни от вас, ни от коробки передач.
Тем временем автомобиль с меньшим крутящим моментом, но большой мощностью (типичное расположение для гоночных автомобилей) потребует большего использования передач, чтобы двигатель вращался быстро и производил много лошадиных сил.
Здесь также имеет значение то, где двигатель развивает максимальный крутящий момент. Опять же, меньшие двигатели, которые любят обороты, делают это, потому что их пик крутящего момента высок в диапазоне оборотов. Это контрастирует с электродвигателем, который может развивать свой максимальный крутящий момент в состоянии покоя, поэтому электромобили чувствуют себя такими резвыми, когда вы покидаете зеленый свет.
Электродвигатель может развивать максимальный крутящий момент в состоянии покоя. (Изображение: Том Уайт)
Наличие максимального крутящего момента на сверхнизких оборотах также является причиной того, что электромобилям (как правило) не требуется более одной передачи, чтобы они могли преодолевать весь диапазон повседневных скоростей.
Сравните это с 50-кубовым мотоциклом Гран-при из 19-го поколения.60-х и 70-х годов. Очевидно, что с рабочим объемом всего 50 куб. см эти двигатели никогда не будут крутящими, а тот крутящий момент, который они создавали, был сконцентрирован в очень узком диапазоне оборотов. Таким образом, чтобы двигатель производил как можно больший крутящий момент (и, следовательно, мощность) в течение как можно большего времени, производители выпускали эти велосипеды не менее чем с 14 передачами. Гонщики были заняты, но, что удивительно, эти крошечные двигатели разгоняли машину и водителя до скорости около 180 км/ч.
В чем разница между ними?
В брошюре каждого автомобиля термины «Мощность» и «Крутящий момент» упоминаются в технических характеристиках. Их часто размещают рядом друг с другом, что делается для того, чтобы заинтересованные покупатели могли оценить максимальную скорость и ускорение автомобиля. Это два ключевых выходных параметра, которые определяют качество работы автомобиля.
Теперь у вас могут возникнуть вопросы относительно Power Vs. Крутящий момент: что это такое и чем они отличаются друг от друга? Как они влияют на производительность и эффективность автомобиля? И многое другое.
В этом посте мы постараемся ответить на все эти вопросы. Наряду с самым большим вопросом из всех: какой из них лучше? И в конце мы также поговорим о том, как велосипедный кредит дает вам средства для покупки подходящего велосипеда.
Дополнительная информация: Двигатели с длинным и коротким ходом поршня
Двигатели создают крутящий момент и мощность, когда вы поворачиваете ключ, заводите автомобиль и нажимаете на педаль акселератора. Воздух и топливо, которые воспламеняются в камерах сгорания, заставляют коленчатый вал, трансмиссию и ведущие оси вращаться. Этот процесс является примером преобразования энергии: потенциальная энергия, содержащаяся в масле и системе, эффективно преобразуется в необходимую кинетическую энергию.
Энергия (определение):
Энергия – это способность выполнять работу.
Здесь двигатели преобразуют одну форму (потенциальную энергию) энергии в другую форму (кинетическую энергию).
Работа (определение):
Работа – это результат действия особой силы на объект на некотором расстоянии.
Единица СИ: Ньютон-метры (Нм)Мощность (определение):
Мощность – это скорость, с которой выполняется работа. По словам шотландского изобретателя Джеймса Уатта: одна лошадиная сила — это мощность, необходимая для того, чтобы поднять 33 000 фунтов ровно на один фут за одну минуту.
Это скалярная величина, т. е. она не имеет множественных значений, таких как направление приложенной силы, связанное с ее измерением. Проще говоря, мощность рассчитывается только с точки зрения величины и не имеет связанного с ней направления.
Единица СИ: Киловатт (кВт)Крутящий момент (определение):
Крутящий момент – это сила вращения, создаваемая коленчатым валом.
Чем больше крутящий момент выдает двигатель, тем выше его способность выполнять работу. Это векторная величина, которая подразумевает, что она имеет и может быть рассчитана с использованием как величины, так и направления.
Проще говоря, крутящий момент — это сила, необходимая для вращения объекта. В отличие от мощности, крутящий момент имеет направление; это означает, что эффективность приложенного крутящего момента напрямую связана с направлением его приложения.
Применительно к двигателям крутящий момент представляет собой вращающую силу, которая толкает поршень вниз, поворачивает коленчатый вал и вращает маховик при движении поршня. Принимая во внимание, что лошадиная сила может быть определена как произведение крутящего момента и скорости выполненной работы. Итак, крутящий момент — это сила, возникающая при сгорании топливовоздушной смеси, а скорость производства этого крутящего момента — мощность.
Чтобы ответить на самый важный вопрос: Power Vs.