Крутящий момент и мощность: Крутящий момент и мощность двигателя. Что важнее? Пару слов про обороты. Простыми словами + формулы и видео

Содержание

Мощность и крутящий момент – что это такое простыми словами

В Интернете куча статей, посвященных объяснению того, что такое мощность и крутящий момент автомобильного мотора. Зачем нам тогда писать еще одну? А дело в том, что имеющиеся очень сложные и непонятные. Формулы, расчеты, заумные слова – если подзабыл курс физики со школы, то понять все очень непросто. Поэтому мы решили осветить очень популярную тему и как говорится «на пальцах» рассказать, что и как. Сразу предупредим, определенное упрощение и аналогии, которые мы используем для наглядности, не являются строго научными, а призваны именно продемонстрировать понятия.

Автомобиль и лошадь

Предыстория

Любой мотор начинается с показателя его мощности – во всех рекламных проспектах и документах указана она, с нее же рассчитывается налог и коэффициент ОСАГО. Показатели крутящего момента же можно встретить только в специализированных справочниках, ими интересуется куда как меньшее количество человек. Но это не значит, что мощность важнее, просто так повелось – все считать в л. с.

Кстати, сама «лошадиная сила» это условное понятие, ее вычисляли как количество работы, которое нужно произвести, чтобы поднять 75 кг на 1 метр, способности лошадей тут ни причем. Более того, если загнать реальное животное на динамометрический стенд, то результат у среднестатистической лошади будет около 15 л.с., правда, пока она не устанет, потом ее «мощность» падает. Интересно также, что тип подсчета л.с. в разных странах отличается. В России, чтобы высчитать л.с., нужно мощность мотора в киловаттах умножить на 1,36, а, например, в Англии на 1,34.

На фото — показатели мощности двигателя V10 5.2 FSI

По-хорошему, мощность давно пора считать в киловаттах, как это и должно быть с точки зрения физики, но привычка и маркетинг непобедимы. Как рассказывать покупателям, что твой мотор в 100 кВт это лучше чем 120 л.с. у конкурентов, никто же не поймет. С крутящим моментом проще. Он никогда не был маркетинговым, поэтому всегда измерялся физическими величинами, а именно ньютоны умножить на метры.

1 КВТ — 1,36 л.с.

Определения

Давайте опишем интересующие нас понятия. Сначала скучные физические определения. Мощность – величина, характеризующая мгновенную скорость передачи энергии от одной физической системы к другой. Крутящий момент –величина, характеризующая действие силы на механический объект, которое может вызвать его вращательное движение.

Теперь рассказываем своими словами. Крутящий момент – то, с какой «силой» мотор может вращать колеса, мощность – как быстро он это может делать. «Силу» мы берем в кавычки, потому что используем как бытовое слово, а не как физический термин. Несмотря на то, что мы максимально упростили, все равно как-то не очень понятно, поэтому теперь прокомментируем, что все это значит для реальных водителей.

Крутящий момент

Когда мы жмем на газ чтобы тронуться, двигатель прикладывает «силу», чтобы преодолеть факторы, которые делают машину неподвижной, например, трение, гравитацию, сопротивление ветра и так далее. Для поддержания движения нужна «сила», для набора скорости тоже, да, в общем, для всего нужна, автомобиль же не в космосе, где можно дать импульс и потом лететь пока не затормозишь. Крутящий момент как раз и показывает как много этой условной «силы» двигатель может дать. Чем больше «силы», тем более тяжелые грузы машина может сдвинуть с места, лучше разгоняться, на более крутые горки заезжать, не вязнуть в сыпучих грунтах и так далее. Тут работает простой принцип «чем больше, тем лучше», но говорить об абсолютной цифре в отрыве от транспортного средства нет смысла – чтобы поднять на высокую гору легкий мопед и 20-тонную фуру нужны совершенно разные усилия.

На фото — Jaguar F-Type

Понятие «мощность» на этом плане немного теряется, ведь мы уже сказали, что «силу» мотора определяет крутящий момент, а что еще нужно? А еще нужна динамика, для реальной эксплуатации это, пожалуй, самый важный фактор. Когда мы представляем характеристики машины, то не думаем может ли она разогнаться до определенной скорости (хватит ли у нее для этого «силы»), а думаем сколько времени она тратит на разгон. Чем быстрее – тем комфортнее и безопаснее ездить. Но «крутящий момент» ничего не говорит про время, понятие времени есть только у «мощности».

Мощность мотора

Если очень грубо, то крутящий момент показывает насколько автомобиль может разогнаться, а мощность – как быстро это делает. Для характеристики максимального разгона на пределе, а именно это обычно интересует покупателей, понятие «мощность» оказывается предпочтительнее.

Братья навек

При этом противопоставлять «мощность» и «крутящий момент», что, мол, каждое отвечает за что-то одно неправильно, это мы просто сильно упростили – на самом деле оба понятия работают в паре, а сама мощность в киловаттах – это показатель крутящего момента, умноженный на количество оборотов и разделенный на 9549 (не спрашивайте почему именно это число, просто так считается). Распределение крутящего момента по оборотам – это особенность характеристик мотора, а вот мощность всегда зависит от оборотов. Неудивительно, что любое транспортное средство быстрее всего разгонится если крутить мотор до отсечки, ведь разгон – это мощность, а она живет именно на максимальных оборотах.

Инфографика — kolesa. ru

Но мы не на гоночной трассе, не ездим постоянно с педалью газа в полу. На комфортную езду в повседневном режиме на низких оборотах уже оказывает влияние показатель крутящего момента, ведь чем он выше, тем больше мощность на данных оборотах. Поэтому спор какой из показателей главнее непродуктивен: и «мощность», и «крутящий момент» важны для мотора, они показывают возможности двигателя в разных ситуациях, и оба пригождаются. Тем более, что отделить один показатель от другого весьма проблематично.

Но можно сравнивать показатели разных моторов. Если у двух двигателей одинаковый крутящий момент, но у первого выше мощность, то он гораздо предпочтительнее. В обратной ситуации тоже самое: если мощность одинаковая, но у второго момент выше, то берем второй. Чисто теоретически возможна ситуация, когда у первого мотора будет выше мощность, а у второго – крутящий момент (хотя на практике это очень редкая ситуация), тогда выбирать нужно исходя из задач. Для гоночных треков мотор, у которого больше мощность, для размеренной повседневной езды – мотор с большим крутящим моментом.

Автор — Александр Нечаев.

Мощность и крутящий момент | Тюнинг ателье VC-TUNING

Мощность и крутящий момент…  Эти термины часто вводят в ступор многих посетителей автомобильных форумов. Энцо Феррари однажды сказал: «Лошадиные силы продают автомобиль, крутящий момент выигрывает гонки».

 

Мы не собираемся представлять здесь все уравнения и формулы, позволяющие рассчитать мощность и крутящий момент: объяснить многие вещи в одной статье достаточно трудно. Да это вам и не понадобится, если, конечно, вы не планируете стать крупным специалистам в данной области. Но мы постараемся доступным языком объяснить, как мощность и крутящий момент соотносятся друг с другом и как они влияют на производительность автомобиля.

 

Лошадиная сила

Термин «лошадиная сила» был впервые использован Джеймсом Уаттом, британским изобретателем, чье имя неразрывно связано с созданием парового двигателя. Строго говоря, лошадиная сила – это скорость, с которой может быть выполнена работа. Уатт использовал этот термин для сравнения мощности парового двигателя с мощью рабочей лошадки. Наравне с лошадиными силами сегодня используется и системная единица измерения мощности – ватт (Вт).

1 л.с. = 746 Вт

Эффективная мощность двигателя измеряется на коленчатом валу с помощью динамометра. Производители автомобилей, как правило, используют для ее обозначения термин «пиковая мощность» (максимальная мощность при определенном числе оборотов в минуту).

 

Мощность рассчитывается путем умножения крутящего момента двигателя на число оборотов и последующего деления на 5252. Откуда взялась последняя цифра? Если вы не хотите скучных и путаных объяснений, просто поверьте на слово и запомните эту константу.

                         крутящий момент * угловая скорость (RPM)

мощность =      —————————————————

                                                    5252

Здесь не мешало бы упомянуть о динамометрических роликовых стендах, но из-за большого разнообразия стендовых динамометров, мы опишем основные из них в другой статье. Следует отметить, что существует немало причин, по которым цифры, наблюдаемые при езде по дороге, оказываются ниже полученных на стенде. Автомобиль на стенде неподвижен, а на открытой дороге свой вклад вносят давление воздуха, перепады температуры и многие другие факторы, которые сложно учесть при испытаниях, хотя многие пытаются компенсировать их отсутствие с помощью вентиляторов и т.д.

 

  

Крутящий момент

Крутящий момент – вращательное усилие, которое будет применено к ведущим колесам автомобиля. Крутящий момент можно рассматривать в качестве меры способности двигателя выполнить работу. Единицы измерения крутящего момента – фунт*фут и Ньютон*метр (Нм). Один фунт*фут крутящего момента представляет собой усилие, необходимое для поворота 1-футовой оси, на конце которой прикреплен груз весом 1 фунт. Если на конце 1-футовой оси находится груз весом 200 фунтов, крутящий момент будет составлять 200 фунтов*фут. Очевидно, что чем больше это число, тем больше вращательное усилие на колесах.

1 фунт*фут = 1.36 Н*м

 

 

Однако важно понимать, что по мере увеличения крутящего момента вашего двигателя возрастает вероятность самопроизвольного поворота колес. Это довольно частое явление у мощных переднеприводных (FWD) автомобилей с большим крутящим моментом. Поскольку в данном случае передние колеса задействованы также и в управлении автомобилем, вы можете столкнуться с эффектом, называемым паразитным силовым подруливанием. В принципе проблема «непослушания» приводных колес свойственна не только переднеприводным машинам, а любым мощным автомобилям с большим крутящим моментом. Однако, разделив крутящий момент на все четыре колеса (в случае полноприводных (4WD) автомобилей), вы можете уменьшить этот эффект и больше мощности передать дороге.  Хотя есть еще много факторов (например, размер и структура шин, настройка подвески и ходовой части, передаточные числа), которые могут помочь переднеприводным (FWD) или заднеприводным (RWD) автомобилям эффективно использовать свою мощность.

 

Сравнение мощности и крутящего момента

(Как мощность и крутящий момент влияют на производительность)

Причина недопонимания ряда вопросов автолюбителями кроется в том, что в качестве характеристики двигателя автомобиля производители, как правило, приводят пиковые показатели мощности. Это ведет к путанице, люди пытаются сравнивать производительность автомобиля с его мощностью. «Моя машина имеет большее количество лошадиных сил, поэтому она будет быстрее вашей» – некорректное, но достаточно распространенное сравнение.

Есть много факторов, влияющих на производительность автомобиля, и крутящий момент, безусловно, один из них. Кроме того, и мощность, и крутящий момент будут зависеть от передаточных чисел. И, конечно же, большую роль играет то, как и для чего используется автомобиль.

Если вы когда-либо управляли машиной с высоким крутящим моментом (например, автомобилем с большим объемом двигателя или турбодизелем), вы, вероятно, заметили, что способны с легкостью ускоряться на большинстве передач. Это является результатом того, что имеется достаточно мощности в виде крутящего момента, чтобы автомобиль двигался при более широком диапазоне оборотов. Ускорение прямо пропорционально крутящему моменту, т.е. машина, будет ускоряться в соответствии с кривой крутящего момента.

Однако, если вы используете численно более высокое передаточное отношение для увеличения крутящего момента, вы на самом деле уменьшаете максимальную скорость вращения привода. Это может привести к тому, что автомобиль с высоким крутящим моментом (допустим, 680 НМ) достигнет своего предела уже при 30 км/ч.

При всем этом разговоры о крутящем моменте не просто игра слов. Следует понять, что лошадиная сила – просто другой способ измерения мощности (вспомните приведенное выше уравнение: лошадиная сила – это крутящий момент, умноженный на угловую скорость и деленный на 5252). Однако двигатель может быть рассчитан на более высокие обороты и более высокую мощность и, таким образом, на создание большего крутящего момента.

Из всего вышесказанного следует, что лошадиные силы и крутящий момент связаны друг с другом, однако это не одно и то же. Автомобиль с большим крутящим моментом будет ускоряться иначе, чем автомобиль с большим числом лошадей под капотом, с разными точками переключения передач и диапазонами оборотов в минуту. Автомобили с меньшим крутящим моментом (большим числом лошадиных сил), как правило, набирают больше оборотов, но максимальная мощность достигается только на больших оборотах. Машины с большим крутящим моментом (меньшим числом лошадиных сил) имеют меньшую мощность, но сравнительно более широкий диапазон оборотов. Все очень запутано: вроде бы крутящий момент и лошадиные силы – это одно и то же, но разгоняют машину по-разному. Хорошим автомобилем можно считать тот, что имеет оптимальное соотношение крутящего момента и лошадиных сил и возможность повышения обоих параметров.

Что еще влияет на ускорение

  • Вес автомобиля. Многие ошибочно полагают, что чем больше весит машина, тем больше нужно энергии, чтобы сдвинуть ее с места.
  • Аэродинамика. Снова требуется много энергии, чтобы машина могла преодолевать сопротивление встречным потокам воздуха.
  • Сопротивление качению. Шины и привод (шестерни, приводные валы, оси и т.д.) требуют энергии, чтобы они могли вращаться с контактирующими поверхностями.
  • Шестерни/передачи. Чтобы автомобиль мог разгоняться и ускорятся, он оборудован коробкой передач. Шестеренки в коробке влияют на крутящий момент, передаваемый на ведущие колеса, но они не могут изменить количество лошадиных сил в машине. В коробке передач все начинается с шестерни, которая запускает крутящий момент. Он позволяет ускоряться в относительно умеренном темпе, но избежать быстрых оборотов двигателя. Каждая последующая передача помогает развить скорость. Вот почему автомобиль, например, может разогнаться от 0 до 96 км/час за 5 секунд, но от 0 до 160 км/час разгон уже займет 13 секунд, поскольку ему нужно еще 8 секунд, чтобы набрать добавочную скорость в 64 км/час. При этом важно учитывать кинетическую энергию и аэродинамику (сопротивление ветру).

Динамометр фиксирует хороший крутящий момент не только на низких оборотах, но и во всем диапазоне оборотов. В сочетании с равномерно возрастающей кривой лошадиных сил, такой двигатель дает возможность машине разгоняться и выжимать педаль газа до упора. Хотя, все зависит от привода и комплектации самой машины. Но в целом, он имеет хорошую мощность и динамику.

Хочется надеяться, что после прочтения статьи о лошадиных силах и крутящем моменте вы не будете путать эти два понятия. Главное – запомнить, что машина с очень хорошим разгоном – это та, у которой двигатель может выдавать постоянно высокую мощность, даже на самых больших оборотах. Например, система газораспределительного механизма VVT-i эффективна для небольших двигателей, она помогает оптимизировать мощность на переменных оборотах. На самом деле не столь важно, с большим количеством лошадей ли машина или с высоким крутящим моментом, потому, что есть много других факторов, влияющих на ее характеристики.

Ускорение
И снова не будем вас утомлять скучными техническими терминами, а просто подсчитаем кое-что. Крутящий момент двигателя зависит от шестерней в коробке передач. Он нарастает по мере того, как вы переключаетесь на другую скорость. На автомобиле с низким крутящим моментом, его можно увеличить путем изменения передаточного числа. В результате этого трансмиссия или коэффициент привода изменяют диапазон оборотов двигателя, а также то, как используется крутящий момент (не оценивайте это в процессе). A V8 и Vtec производят крутящий момент разными способами посредством зубчатой передачи. Эти способы зависят от конструкции двигателя.

При всем этом интересно, как уже упоминалось ранее, что, хорошо набирающая скорость машина, имеет хорошую динамику крутящего момента, которая распространяется в самом широком диапазоне оборотов (высокий диапазон оборотов помогает поддерживать максимальный крутящий момент). Чтобы добиться максимума от машины, нужно знать, как выглядит динамика мощности и какие обороты у двигателя на каждой из передач. Также необходимо знать, как меняются обороты двигателя, когда переключается скорость: повышается или понижается передача. Это поможет вам узнать, что такое динамика крутящего момента на каждой отдельной передаче. Автомобиль разгоняется сильнее всего на пике крутящего момента, но стоит вам переключиться, как падают обороты, и ослабевает крутящий момент. Вся фишка в том, чтобы найти на каких оборотах будет хороший крутящий момент на следующей передаче, без потери динамики на текущей. Конечно, многое зависит от авто и его водителя, но есть наиболее общие рекомендации. Итак, если ваша машина производит максимальный крутящий момент на 4000 оборотах, и вы не хотите переключаться на следующую скорость с этой отметки, поскольку думаете, что потеряете сейчас эти ценные обороты и не сможете сохранить такой же крутящий момент на следующей передаче, а соответственно и скорость движения. Общая рекомендация в этом случае – для максимального ускорения переключаться тогда, когда стрелка тахометра ляжет на красную отметку (у некоторых легковых и гоночных авто есть специальные индикаторы).

Обозначение мощности авто в лошадиных силах
Американские машины

Лошадиные силы (HP Gross)
До 1972 года в Америке мощность двигателя автомобиля измерялась в лошадиных силах следующим образом: на стенде испытывался двигатель, который не оснащен воздушным фильтром, системой выхлопа или системой контроля над выбросами, но иногда оснащенный коллектором. В результате показатели максимальной мощности и крутящего момента отражали только теоретические значения, но не демонстрировали реальную мощность двигателя. Таким образом, измерялась общая мощность двигателя.

Лошадиные силы (HP net)
После 1972 года в Америке стали измерять полезную мощность двигателя. У полностью укомплектованного и установленного двигателя измерялась мощность на маховике, но при этом не учитывались потери при переключении передачи.

Запомните, что американские автомобили оснащены большими двигателями CU, которые выдают высокий крутящий момент и обеспечивают высокую производительность машины.

Лошадиные силы (bhp)
Мощность измеряется в лошадиных силах при помощи динамометра. Замер происходит на испытательном стенде в месте выхода вала из двигателя (коленчатый вал, который соединяется с маховиком). Окончательная цифра получается из крутящего момента, который используется для вычисления мощности в лошадиных силах (bhp).
Обратите внимание, что показатель мощности в лошадиных силах PS, принятый в Германии, отличается от обозначения bhp. Многие производители используют значение PS для лошадиных сил BHP.
Значения приблизительные:

  • 1 Bhp = 1.005 Hp (net) – (разница не существенная)
  • 1 Bhp = 1.0187 PS
  • 1 PS = 0.986 Hp
  • 1 Hp = 1.01387 PS

Иногда происходит путаница потому, что одни говорят о мощности в лошадиных силах, измеренной динамометром, другие об измерении с учетом потерь, а третьи о способе измерения по колесам WHP.


 

Мощность и крутящий момент – что важнее? Разбираемся в деталях

Автоцентр Новости Мощность и крутящий момент – что важнее? Разбираемся в деталях

Марка

Модель

Оставьте ваши контактные данные:

По телефону

На почту

Уточните удобное время для звонка:

День/дата

  • День/дата
  • Сегодня
  • Завтра
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28

Часы

  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20

Минуты

  • 10
  • 20
  • 30
  • 40
  • 50

Отправляя заявку я предоставляю свое согласие на сбор и обработку предоставленных мною личных персональных данных в соответствии с Законом Украины «О защите персональных данных»

Оставьте ваши контактные данные:

Уточните удобное время для звонка:

День/дата

  • День/дата
  • Сегодня
  • Завтра
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28

Часы

  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20

Минуты

  • 10
  • 20
  • 30
  • 40
  • 50

Прямо сейчас

Отправляя заявку я предоставляю свое согласие на сбор и обработку предоставленных мною личных персональных данных в соответствии с Законом Украины «О защите персональных данных»

Оставьте ваши контактные данные:

Выберите машину:

Марка

  • Сначала выберите дилера

Модель

  • Сначала выберите марку

Отправляя заявку я предоставляю свое согласие на сбор и обработку предоставленных мною личных персональных данных в соответствии с Законом Украины «О защите персональных данных»

Sample Text

Оставьте ваши контактные данные:

Выберите машину:

Марка

  • Сначала выберите дилера

Модель

  • Сначала выберите марку

Уточните удобное время для тест-драйва:

День/дата

  • День/дата
  • Сегодня
  • Завтра
  • 23 сентября
  • 24 сентября
  • 25 сентября
  • 26 сентября
  • 27 сентября
  • 28 сентября
  • 29 сентября
  • 30 сентября
  • 01 октября
  • 02 октября
  • 03 октября
  • 04 октября
  • 05 октября

Часы

  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20

Минуты

  • 00
  • 10
  • 20
  • 30
  • 40
  • 50

Отправляя заявку я предоставляю свое согласие на сбор и обработку предоставленных мною личных персональных данных в соответствии с Законом Украины «О защите персональных данных»

X

Оберіть мовну версію сайту. За замовчуванням autocentre.ua відображається українською мовою.

Слава Україні! Героям слава!
Ви будете перенаправлені на українську версію сайту через 10 секунд

Что важнее, крутящий момент или лошадиные силы

Крутящий момент против лошадиных сил, просто о сложном.

Крутящий момент и мощность являются двумя важнейшими техническими условиями, которые касаются самих двигателей, но об этом редко кто рассуждает в логическом и правильном ключе. Обычная точка зрения конкретного обывателя автомобилиста направлена в основнов примерно в одно прямолинейное русло, а именно, все звучит довольно просто: — «Я хочу взять легковой автомобиль, чтобы ездить по обычным дорогам», или: -«Я  люблю иногда погонять, поэтому мне нужна машина с большим количеством лошадиных сил, если в ее двигателе их будет много, то значит она будет быстрой», ну и т. д. и т.п. думают на эту тему некоторые обыватели, хотя это не совсем верные рассуждения.

 

Второй момент. Человек хочет приобрести автомобиль для езды вне дорог. Проходимые настоящие внедорожники всегда оснащаются дизельными двигателями. Моторы на дизельном топливе всегда обладают выдающимся крутящим моментом. Зная эти факты, граждане автомобилисты рассуждают, что «дизель» подходит только для бездорожья и не способен соревноваться с бензиновыми двигателями в их скорости и динамике. А это отчасти не является акссиомой.

 

Что такое крутящий момент? Что такое лошадиная сила?

 

Поэтому мы решили хоть немного просветить своих читателей, то есть, что каждый из этих терминов означает на самом деле, на что нужно обращать внимание при выборе для себя следующего автомобиля, а именно, конкретно на большой крутящий момент или на большее количество лошадиных сил.(?)

Оба этих научных термина существовали задолго до появления самих автомобилей и любых автотранспортных средств в целом, поэтому далее в нашей небодьшой истории мы будем использовать немного определенной научной терминологии из физики.

 

Мощность

Прежде всего друзья давайте изначально вернемся к самому человеку, который научил всех нас измерять мощность. Его звали -Джеймс Уатт. Он был шотландским инженером чье имя стало обозначать стандартизированное название единицы измерения мощности. Ватты, как мы уже знаем используются для измерения конкретной мощности, ок ! Казалось бы, хватит дальше придумывать различную терминологию но, на этом как известно светлые умы человечества не остановились, в обиход ими были приняты еще и лошадиные силы. Зачем? К чему это? А вот к чему. Человеку нужен был реальный эквивалент показателя силы. В те временя им стала обычная лошадь. С тех пор так и повелось, одна метрическая лошадиная сила стала равна 735,5 Вт.

 

Что такое лошадиная сила? Она описывается так, как способность поднимать 75 кг на один метр за одну секунду. Мощность (в лошадиных силах) обозначает следующее, насколько быстро производится работа.

 

Крутящий момент

Между тем сам крутящий момент относится к иному виду силы, которая стремится повернуть объект вокруг оси. С точки зрения не специалиста, этот вращающий момент является мерой силы которая необходима, чтобы повернуть винт или колесо. Когда вы откручиваете крышку пластиковой бутылки, вы обязательно используете крутящий момент.

 

В качестве наглядного примера, продемонстрируем. На заводе сть машина, которая закручивает крышки на пластиковых контейнерах, чтобы прогарантировать, что емкость не будет пропускать жидкость через эту самую крышку, необходима (нужна) настройка под определенный крутящий момент. Последний пример показывает, как сильно машина должна закрутить крышку на контейнере, чтобы убедиться, что она герметична без какого-либо ущерба для резьбы или для крышки. Если необходимое усилие крутящего момента не соблюдается, то жидкость внутри контейнера может протечь или наоборот, резьба так плотно закрутится, что потребитель не сможет добраться до содержимого контейнера, у него, как говорится в простонародье, просто силенок не хватит. Ну а если сказать по- научному, то получится, что его запястье приложит для откручивания крышки недостаточно крутящего момента.

 

Если Вы хотите совсем по-простому понять разницу между этими двумя терминами, то представьте себе следующее, а именно, что этот крутящий момент означает, что вы делаете домашнее варенье в вашем доме и должны разложить его по банкам (положить в банки). Вам потребуется конкретно крутящий момент, чтобы запечатать банки крышками, ну а лошадиные силы будут необходимы для того, чтобы поднять контейнер с наполненными банками в свой шкаф для хранения. Понятно разъясняем.(?)

 

Крутящий момент и мощность в двигателях внутреннего сгорания

И вот уважаемые друзья мы переходим к самой интересной части, которую вы без сомнения от нас ждали. В двигателе внутреннего сгорания крутящий момент совмещается с мощностью, они сообща производят однонаправленную работу. Оба этих вида работают рука об руку, трудятся совместно для вашего автомобиля, чтобы обеспечить его максимальную производительность на дороге.

 

Смотрите также: Топ 5 самых быстрых дизельных автомобилей в 2016 году

 

Формула, которая объясняет все это выглядит таким образом: Мощность (л. с.) = Моменту (Нм) х (помноженное) на обороты в минуту/5,252. Это уравнение может быть применено к каждому двигателю внутреннего сгорания и  проверено при любых оборотах коленчатого вала в минуту, значение в 5,252 является константой.

Простым объяснением этого факта стало бы следующее, а именно, двигатель производит мощность при помощи вращающегося вала (коленчатого вала) который применяет величину крутящего момента к самой нагрузке при заданных оборотах в минуту. Поэтому мощность вычисляется из крутящего момента и оборотов в минуту. При 5,252 (константе) оборотах в минуту мощность и крутящий момент будут равны. Между тем надо заметить, что при более низких значениях крутящий момент будет выше по своему значению, чем сами лошадиные силы, в то время как при более высоких значениях все окажется с точностью до наоборот. Это утверждение относится ко всем двигателям внутреннего сгорания и ко всем его видам.

 

Таким образом получается, что всякий раз, когда измеряется сила двигателя используется динамометр. Крутящий момент и скорость вращения коленчатого вала перемножаются и далее делятся на 5,252 (для наших единиц это значение составляет 7.120), откуда и получается искусственное значение лошадиных сил.

 

Наглядный пример преимущества автомобиля с большим крутящим моментом.

 

Mercedes-Benz C-Класс

Бензин

141 л.с. при 6200 об/мин

176 Н∙м при 3800 об/мин

Коробка передач — Автоматическая

Количество передач —    7

Снаряженная масса —     1500 кг

Время разгона с 0 — 100 км/ч —    8.7 с

 

Chevrolet Cruze Wagon

Бензин

156 л.с. при 5300 об/мин

250 Н∙м при 1200 — 4000 об/мин

Коробка передач — Механическая

Количество передач —    5

Снаряженная масса —     1445 кг

Время разгона с 0 — 100 км/ч —    11 с

 

Мощность или крутящий момент, что важнее?

Вопрос правда не совсем корректный, но мы должны ответить на него, ведь именно за ним вы и пришли на данную статью. Автомобиль с высоким уровнем мощности как правило быстрее, чем с меньшей мощностью, который при ускорении достигает более высокой максимальной скорости, поэтому он может нести больший вес. Значит мы установили, что автомобиль с большим показателем крутящего момента при определенно заданной нагрузке будет иметь лучшее ускорение по передачам при более низких оборотах двигателя (важно, когда речь доходит до экономии топлива), а вместе с тем он будет иметь еще и способность двигаться быстрее и разгоняться с нуля.

 

Так как лошадиные силы возрастают вместе с самим крутящим моментом, то высокомоментный двигатель может достичь более высоких значений мощности, если он будет способен превысить 5,252 оборотов в минуту и конкретно настроен на достижение этой задачи.

 

Что такое диапазон мощности?

Этот термин обозначает именно диапазон оборотов крутящего момента двигателя и его максимальное число мощности. В промежутке этого, по достижению нужного коэффициента, двигатель работает в оптимальном режиме и обеспечивает высокую производительность и экономию топлива.

  

Электродвигатели имеют достаточно обширный диапазон мощности, поскольку они могут достигать максимальной силы крутящего момента при минимальных оборотах оси, а их максимальная сила будет даже больше чем единица, производимая двигателем внутреннего сгорания.

 

Дизельные же двигатели обладают более узким диапазоном мощности. Поскольку их пик крутящего момента меньше, чем в бензиновых двигателях, то максимальная их мощность достигается на меньших оборотах. Бензиновые двигатели наделены более широким диапазоном мощности. По этой самой причине они сегодня так востребованы и пользуются хорошим спросом как у самих потребителей, так и у производителей. Кроме того, все современные бензиновые двигатели с турбокомпрессором, с непосредственным впрыском, с изменяемыми фазами газораспределения а также и другими разнообразными техническими решениями, обеспечивают крайне широкий диапазон мощности.

 

Почему автомобили с высоким крутящим моментом более динамичнее мощных машин?

Сама причина кроется в приводе. Он увеличивает крутящий момент двигателя и улучшает разгон машины на первых передачах. Таким образом это дает преимущество автотранспортным средствам с низким уровнем крутящего момента. При переключении скоростей двигатель приближается к высшей отметке своей мощности, что приводит к постепенному снижению вращающего момента и соответственному росту оборотов.

 

Именно по этой причине дизельные двигатели выигрывают старт с места у своих бензиновых конкурентов. Кроме этого, разница между ними прослеживается еще и в самой массе, но основными показателями все-же являются сцепление и крутящий момент.

 

Почему высокомощные автомобили участвуют в гонках?

Поскольку автомобили, с высокими показателями лошадиных сил оснащены мощной системой передач, то они обладают соответственно способностью достигать более высоких оборотов двигателя за более короткий промежуток времени, так как в моторизованных соревнованиях непременно должны участвовать автомобили, которые обладают достаточно высоким диапазоном мощности.

 

Автомобильный рынок России: результаты 2015 года и перспективы развития

 

Однако известны случаи, когда дизельные автомобили становятся более успешными в определенных видах гоночных соревнований, например таких, как «24 Часа Ле-Ман», где автомобиль марки Audi неоднократно выигрывал большие призы в споре с его TDI гоночными болидами. Последнюю победу команде «Ауди» принесла повышенная топливная эффективность машины, что позволило потратить меньше топлива и меньшее число раз заезжать на дозаправки.

 

Отвечая на риторический вопрос поставленный в начале нашей статьи «о выборе автомобиля» скажем следующее: -Везде и во всем нужна мера. Важно заранее осознавать, для каких целей вам понадобится автомобиль, где и на каких скоростях вы будете его эксплуатировать. Дизельный двигатель или бензиновый мотор с более высоким крутящим моментом (наступающем при более низких оборотах двигателя) и низкой мощностью может быть гораздо динамичнее другого аналогичного по параметрам автомобиля на скоростях до 100 — 140 км/ч.

 

Ну а если этот мотор обладает еще и высокой мощностью с не самым высоким моментом, то проиграв в разгоне он непременно наверстает упущенное за счет более высокой максимальной скорости.

Мощность двигателя, связь с крутящим моментом

Так принято, что во время оценки технических характеристик любого автомобиля, прежде всего, смотрят на его мощность, однако не менее значительным показателем считается крутящий момент. Что представляют собой оба этих понятия, какова история их появления – обо всем этом и многом другом пойдет речь в нашем сегодняшнем материале.

Оглавление

  1. Лошадиная сила и Ватт
  2. Мощность двигателя: как измеряют
  3. Крутящий момент, его соотношение с мощностью
  4. Обороты силовой установки
  5. Что важнее?
  6. Подводя итоги

Лошадиная сила и Ватт

Читайте также: Лошадиная сила — что это такое

Понятие «лошадиная сила» впервые использовал известный изобретатель и инженер конца 18-го – начала 19-го века Джеймс Уатт. Именно он придумал паровой мотор, а также первым просчитал мощность, которую развивает лошадь, поднимая уголь из шахты. 

С тех пор, а это уже более чем 200 лет, развиваемая одной лошадью мощность, то бишь одна лошадиная сила, составляет 33 тыс. футов в мин. Эта мера используется в некоторых мировых государствах, но если говорить о Европе, то большее распространение там получила еще одна единица измерения мощности, именуемая ваттами. Ученые даже вывели формулу, и в соответствии с ней 1 л.с. = 746 Вт. Говоря иными словами, 1 кВт, равный 1 тыс. ваттам, соответствует 1 л.с., которая была умножена на 1,34.

Мощность двигателя: как измеряют

Говоря о понятии «мощность двигателя», важно отметить, что для него существуют не только различные единицы измерения, но и разные их способы, причем, каждый из этих способов измерения демонстрирует другой результат. 

Важно

Стандартным способом измерения считается тот, который использует киловатты, он применяется в большинстве европейских стран. А вот когда мощность силовой установки дана в лошадиных силах, способы измерения могут розниться в зависимости от того, о каком именно государстве идет речь. 

Так, в Японии и Соединенных Штатах для этого привлекают две разновидности показателей:

  •  Нетто. Подразумевается испытание мотора на стенде, причем, мотора, который оснащен всем, что необходимо для полноценной эксплуатации ТС – глушителем, вентилятором, генератором и т.д.
  •  Брутто. Данным способом испытывают обычно силовые установки, которые не оснащены дополнительными агрегатами. Мощность брутто на 10-20 процентов превышает мощность нетто. 

 DIN. Этот способ расчета мощности был внедрен немецким институтом стандартизации специально для измерения показателей моторов с т.н. неотделимым оборудованием, которое присутствует в машине по умолчанию. В этом случае имеется в виду насос и вентилятор системы охлаждения, генератор без нагрузки, топливный и масляный насос. 

Крутящий момент, его соотношение с мощностью

Обе упомянутых выше единицы измерения мощности (лошадиные силы и ватты, а для укрупнения показателей последней единицы принято использовать понятие киловатт) придумал Дж. Уатт, однако движет авто крутящий момент, измеряемый в ньютон-метрах. Почему не от мощности двигателя машины зависит ее способность к движению?

Мощность и крутящий момент – тесно связанные между собой характеристики: мощность, измеряемая в ваттах, представляет собой пример умножения крутящего момента на 0,1047 и на число об./мин.

Говоря иными словами, мощность показывает объем работы, выполняемой за указанный промежуток времени. Крутящий момент демонстрирует саму способность двигателя выполнять эту работу. 

Например, если авто застряло в болоте и перестало двигаться, мощность мотора равняется нулю, т.к. никакая работа не выполняется, тогда как крутящий момент присутствует даже при том, что его показатели окажутся минимальными, недостаточными для начала движения. Таким образом, крутящий момент без мощности бывает, но не наоборот. 

На практике от мощности напрямую зависят скоростные показатели транспортного средства: чем она выше, тем быстрее может двигаться автомобиль. Крутящий момент (его еще называют «момент силы») — показатель силы вращения коленвала и его способность оказывать сопротивление вращению. Высокий крутящий момент двигателя нагляднее всего в процессе разгона или при езде в тяжелых условиях, когда мотор выдерживает критические нагрузки. 

Еще одним важнейшим показателем, отображающим возможности двигателя, по праву считается диапазон оборотов, когда достигается наибольшая тяга. Также немаловажное значение имеет эластичность мотора, то есть его возможность развивать высокие обороты под большой нагрузкой. Имеется в виду соотношение между числом оборотов для наивысшей мощности и для достижения максимально возможного крутящего момента. 

Это влияет на регулировку скорости движения посредством педалей акселератора и тормоза без использования КПП, а также возможность движения с маленькой скоростью на высших передачах.

Так, например, благодаря хорошей эластичности двигателя машина на 5-й передаче ускорится с 75-80-ти км/час до 120-ти, и чем быстрее это произойдет, тем эластичнее силовая установка. Если будет стоять выбор между двумя моторами с аналогичным объемом и мощностью, то лучше тот, который эластичнее, ведь он экономичнее, тише в работе, отличается большей износостойкостью. 

Обороты силовой установки

При указании технических характеристик ТС присутствует понятие не только крутящего момента, но и оборотов двигателя. Понять, как они связаны между собой, можно лишь разобравшись в самой природе ДВС, а он представляет собой агрегат, в котором химическая энергия сгорающего в рабочей зоне топлива превращается в механическую работу. 

Так, из-за возгорания топливной смеси начинается перемещение поршня, влекущее за собой проворачивание коленвала. Получается, что происходящие поочередные циклы расширения и сжатия активируют механизм, а он обеспечивает преобразование движений поршня в обороты коленвала.

Это позволяет нам сделать вывод, что основные характеристики любого ТС – это крутящий момент и мощность двигателя плюс обороты, когда требуемые показатели достигаются. Само понятие обозначает число выполненных коленвалом оборотов в мин. Мощность и крутящий момент – переменные величины, непосредственное воздействие на которые оказывает как раз количество оборотов.

Для расчета мощности специалисты пользуются обычными математическими вычислениями, в частности, существует формула крутящего момента через мощность, которая выглядит так:

 

 

 

Где

  • М — крутящий момент;
  • n — частота вращения, измеряемая в оборотах в минуту;
  • w — угловая скорость вращения вала.

У многих людей возникает вполне логичный вопрос о том, зачем измерять мощность через обороты и крутящий момент. На самом деле это важно по ряду причин и во многих случаях, в частности составление графика крутящего момента двигателя — обязательная процедура в процессе разработки и сертификации каждой новой силовой установки.

Полученные данные нужны для возможного дальнейшего совершенствования двигателя и достижения максимальных эксплуатационных характеристик. Благодаря периодическому проведению всех требуемых замеров и составлению графика можно оценить реальное техническое состояние мотора.

Что важнее?

Ключевым достижением или главной целью любого работающего мотора является тяга, для нее тепловая энергия и трансформируется в механическую. Высокие тяговые показатели больше присущи силовым агрегатам, работающим на дизтопливе, которые отличаются большим ходом поршня. 

Высокий крутящий момент в этом случае сводится на нет сравнительно небольшим максимально допустимым количеством оборотов – это специальное решение конструкторов с целью увеличения ресурса мотора. 

Для бензиновых же агрегатов характерно большее число оборотов, а также определенный крен к мощности, и обусловлено это легкостью деталей и низкой степенью сжатия. Справедливости ради следует отметить, что с каждым годом оба вида моторов (и на дизельном топливе, и на бензине) совершенствуются, поэтому они становятся ближе не только с конструктивной точки зрения, но и в плане показателей, а вот простейшее правило рычага все еще сохраняется: если больше сила, ниже скорость и меньше расстояние и наоборот.

Однозначно никто не скажет, что важнее – мощность или крутящий момент, не существует, ведь оба показателя важны.

Важно

Машины с высокой мощностью мотора способны развивать большую скорость, да и сам скоростной диапазон у них заметно выше, а вот авто с высоким крутящим моментом гораздо быстрее разгоняется до первой сотни. 

Так как с ростом крутящего момента увеличивается мощность, то те силовые установки, обороты которых выше, обычно характеризуются и большим количеством «лошадок». 

Здесь целесообразно упомянуть понятие рабочего диапазона — расстояния, если можно так выразиться, между предельно высоким крутящим моментом и аналогичной мощностью, когда мотор работает наиболее эффективно и демонстрирует высокую производительность в сочетании с экономичным расходом топлива.

Подводя итоги

Подводя итоги, следует отметить, что и мощность двигателя, и крутящий момент неимоверно важны. Касаемо того, какую силовую установку предпочесть – более мощную или ту, у которой выше крутящий момент, то при сравнительно одинаковой мощности лучше взять мотор более «моментный». Это особенно актуально в машинах и механической коробкой передач. 

Мощность и крутящий момент двигателя

Крутящий момент и мощность двигателя особенности и нюансы

Содержание

  • Понятие крутящего момента ДВС. О сложном простыми словами
  • Факторы, влияющие на величину крутящих моментов
  • Влияние крутящего момента ДВС на характеристики автомобиля
  • Крутящий момент vs. мощность. Связь с динамикой автомобиля
  • Дизельный момент. Отличия между КМ бензинового и дизельного двигателей
  • Особенности правильного разгона машины. Как выжать из авто максимум
  • Выбор двигателя. Какой лучше — с высоким моментом или повышенной мощностью?
  • Видео: Мощность и крутящий момент двигателя
  • Видео: Крутящий момент, обороты и мощность двигателя. Простыми словами

Рассуждая о главнейшем автомобильном узле — двигателе, стало принято превозносить мощность превыше других параметров. Между тем, вовсе не мощностные способности являются первостепенной характеристикой силовой установки, а явление, называемое крутящим моментом. Потенциал любого автомобильного двигателя напрямую определяется данной величиной.

 

 

Понятие крутящего момента ДВС. О сложном простыми словами

Крутящим моментом применительно к двигателям автомобилей называется произведение значения силы и плеча рычага, или, простыми словами, сила давления поршня на шатун. Исчисляется эта сила ньютон-метрами, и чем выше ее величина, тем резвее машина.

Более того, мощность двигателя, выражаемая в ваттах, — это не что иное, как умноженное на частоту вращения коленвала значение крутящего момента в ньютон-метрах.

Представим лошадь, которая тащит тяжелые сани и увязает в канаве. Вытянуть сани не получится, если лошадь будет пытаться выскочить из канавы с разбега. Здесь необходимо приложить определенную силу, которая и будет являться крутящим моментом (КМ).

Часто крутящий момент путают с частотой вращения коленвала. В реальности это два совершенно разных понятия. Если вернуться к примеру с лошадью, застрявшей в канаве, частота шага будет символизировать частоту оборотов двигателя, тогда как сила, прикладываемая животным при отталкивании во время шага, олицетворяет в данном случае крутящий момент.

Факторы, влияющие на величину крутящих моментов

Из примера с лошадью легко догадаться, что в данном случае значение КМ будет во многом определяться мышечной массой животного. Применительно к автомобильному двигателю внутреннего сгорания эта величина зависит от рабочего объема силовой установки, а также от:

  • уровня рабочего давления внутри цилиндров;
  • размера поршня;
  • диаметра кривошипа коленвала.

 

Наиболее сильно крутящий момент зависим от рабочего объема и давления внутри силовой установки, и эта зависимость прямо пропорциональна. Другими словами, двигатели с большим объемом и давлением, соответственно, отличаются и большим моментом.

Прямая зависимость наблюдается также между КМ и радиусом кривошипа коленвала. Однако конструкция современных автомобильных двигателей такова, что не позволяет варьировать значения момента в широких пределах, из-за чего возможности добиться повышенного крутящего момента за счет радиуса кривошипа коленчатого вала у конструкторов ДВС невелики. Вместо этого разработчики прибегают к таким способам увеличить момент, как использование технологий турбонаддува, увеличение степени сжатия, оптимизация процесса сгорания топлива, использование впускных коллекторов специальных конструкций, и т.д.

Важно, что КМ увеличивается с ростом оборотов двигателя, однако после достижения максимума на определенном диапазоне крутящий момент понижается несмотря на продолжающийся прирост частоты вращения коленвала.

 

 

Влияние крутящего момента ДВС на характеристики автомобиля

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

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

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

Крутящий момент vs. мощность. Связь с динамикой автомобиля

Мощность — производное такого явления, как крутящий момент, ею выражается работа силовой установки, выполненная за определенное время. А поскольку КМ олицетворяет собой непосредственную работу мотора, то в виде мощности отражается величина момента в соответствующий период времени.

Наглядно увидеть связь между мощностью и КМ позволяет следующая формула:

P=М*N/9549

 

Где: P в формуле означает мощность, М — крутящий момент, N — обороты двигателя за минуту, а 9549 — коэффициент обращения N в радианы в секунды. Результатом вычислений по данной формуле будет являться число в киловаттах. Когда нужно перевести полученный результат в лошадиные силы, полученное число умножают на 1.36.

По сути, крутящим моментом является мощность при неполных оборотах, например, во время обгона. Мощность возрастает по мере роста момента, и чем выше этот параметр, тем больше запас кинетической энергии, тем легче автомобиль преодолевает противодействующие на него силы и тем лучше его динамические характеристики.

При этом важно помнить, что мощность достигает своих максимальных значений не сразу, а постепенно. Ведь с места автомобиль трогается на минимуме оборотов, и затем скорость наращивается. Именно здесь и подключается сила под названием крутящий момент, и именно она определяет тот самый временной отрезок, за который авто достигнет своей пиковой мощности, или, другими словами, скоростную динамику.

 

 

Из этого следует, что машина с силовым агрегатом мощнее, но обладающим недостаточно высоким крутящим моментом, уступит по скорости разгона модели с мотором, который, напротив, не способен похвастать хорошей мощностью, но превосходит конкурента в крутящем моменте. Чем большая тяга, сила передается ведущим колесам и чем богаче диапазон оборотов силовой установки, в котором достигается высокий КМ, тем быстрее происходит ускорение автомобиля.

В то же время существование крутящего момента возможно без мощности, но существование мощности без момента — нет. Представьте, что наша лошадь с санями увязла в грязи. Производимая лошадью мощность в этот момент будет равняться нулю, но крутящий момент (попытки выбраться, тяга), хотя его может быть недостаточно для движения, будет присутствовать.

 

Дизельный момент. Отличия между КМ бензинового и дизельного двигателей

Если сравнивать бензиновые силовые установки с дизельными, то отличительной особенностью последних (всех без исключения) является повышенный крутящий момент при меньшем количестве лошадиных сил.

Бензиновый ДВС достигает своих максимальных значений КМ при трех-четырех тысячах оборотов в минуту, но затем способен стремительно нарастить мощность, раскрутившись за минуту до семи-восьми тысяч раз. Диапазон оборотов же коленчатого вала дизельного двигателя обычно ограничен тремя-пятью тысячами. Однако в дизельных установках больше ход поршня, выше уровень сжатия и другая специфика сгорания топлива, что обеспечивает не только более высокий относительно бензиновых установок крутящий момент, но и доступность этой силы едва ли не с холостого хода.

По этой причине смысла добиваться повышенной мощности дизельных двигателей нет: уверенная, доступная «с низов» тяга, высокий коэффициент полезного действия и топливная эффективность полностью нивелируют отставание таких ДВС от бензиновых как по мощностным показателям, так и по скоростному потенциалу.

Особенности правильного разгона машины. Как выжать из авто максимум

Основа правильного разгона — умение работать с коробкой передач и следование принципу «от максимума момента до пика мощности». То есть, добиться наилучшей динамики разгона машины можно только поддерживая частоту вращения коленвала в том диапазоне значений, при которых КМ достигает своего максимума. Очень важно, чтобы обороты совпали с пиком крутящего момента, но при этом должен оставаться запас по их увеличению. Если разгоняться на оборотах выше пиковой мощности, динамика разгона будет меньше.

Диапазон оборотов, соответствующий максимуму крутящего момента, обусловлен характеристиками двигателя.

Выбор двигателя. Какой лучше — с высоким моментом или повышенной мощностью?

Если подвести итоговую черту под всем вышесказанным, то станет очевидно, что:

  • крутящий момент — ключевой фактор, характеризующий возможности силовой установки;
  • мощность — это производная КМ и, соответственно, вторичная характеристика двигателя;
  • прямую зависимость мощности от момента можно увидеть по выведенной физиками формуле Р (мощность) = М (момент) * n (частота вращения коленвала в минуту).

Таким образом, выбирая между двигателем с большим количеством лошадиных сил, но меньшим крутящим моментом, и двигателем с большим КМ, но меньшей мощностью, приоритетным будет второй вариант. Использовать весь заложенный в автомобиль потенциал позволит только такой мотор.

При этом не следует забывать о взаимосвязи динамических характеристик автомобиля с такими факторами, как отзывчивость педали газа и коробка переключения передач. Лучшим вариантом станет то авто, которое не только оснащено двигателем с высоким крутящим моментом, но и имеет наименьшую длину задержки между нажатием педали газа и реакцией двигателя, а также трансмиссию с короткими соотношениями передач. Наличие этих особенностей компенсирует маломощность силовой установки, заставляя автомобиль разгоняться быстрее, чем машина с двигателем похожей конструкции, но с меньшей силой тяги.

Видео: Мощность и крутящий момент двигателя

Видео: Крутящий момент, обороты и мощность двигателя. Простыми словами

Какой из них важнее в транспортных средствах?

Разница между мощностью и крутящим моментом: что важнее для транспортных средств? | Репрезентативное изображение&nbsp

Основные особенности

  • Автомобиль с большей мощностью в идеале будет иметь лучшее ускорение и более высокую максимальную скорость.
  • Крутящий момент — это «тяговое усилие» двигателя, помогающее при начальном ускорении
  • Мощность влияет на скорость автомобиля, а крутящий момент влияет на грузоподъемность

Мощность и крутящий момент являются одними из наиболее распространенных терминов, используемых в контексте автомобилей, но мало кто знает разницу между ними. Мощность и крутящий момент — два ключевых термина, используемых для определения характеристик автомобиля, но оба они служат разным целям. Теперь, если вам интересно, какую роль они играют и какая из них важнее при покупке автомобиля, то вот кое-что, что вам поможет. Мы поможем вам понять основную роль, которую играют мощность и крутящий момент, а затем объясним разницу между ними.

Давайте сначала разберемся с термином «Энергия».

Энергия — это мощность выполненной работы. Она может расходоваться в виде тепловой или механической энергии или может содержаться внутри объекта в виде потенциальной энергии. Другими словами, энергия необходима для выполнения работы.

Теперь перейдем к крутящему моменту и мощности

Что такое крутящий момент?

Крутящий момент – это вращающая или крутящая сила, создаваемая коленчатым валом двигателя. Проще говоря, крутящий момент можно определить как «тяговое усилие» двигателя, которое помогает автомобилю с начальным ускорением. Вот почему более тяжелые автомобили, такие как внедорожники, часто используют двигатели с высоким крутящим моментом. Высокий крутящий момент помогает силовой установке работать с легкостью, особенно когда автомобиль перевозит тяжелые грузы или движется вверх по крутым склонам.

  • Крутящий момент может быть рассчитан как Сила X Расстояние.
  • Единицей крутящего момента в системе СИ является ньютон-метр, обычно обозначаемый как «Нм»

Что такое сила?

Мощность определяется как скорость работы объекта. В контексте автомобилей мощность часто описывается как лошадиная сила. Автомобиль с большей мощностью в идеале будет иметь лучшее ускорение и более высокую максимальную скорость.

  • Мощность можно рассчитать как крутящий момент X об/мин/5252, где об/мин означает количество оборотов в минуту
  • Единицей лошадиных сил в системе СИ является тормозная мощность (л.с.)

Теперь, когда мы поняли основы физики, связанные с мощностью и крутящим моментом, давайте поговорим об их значении в автомобиле и о той роли, которую они играют.

Мощность и крутящий момент

Крутящий момент относится к способности выполнять работу, а мощность — это скорость выполнения работы за заданный промежуток времени. Основное использование крутящего момента заключается в том, чтобы заставить автомобиль ускоряться на начальных этапах движения, в то время как лошадиные силы определяют скорость ускорения автомобиля.

Для лучшего понимания возьмем два воображаемых автомобиля (А и В) одинакового веса и размера. A имеет мощность 100 л.с. и крутящий момент 250 Нм, а B имеет 150 л.с. и 200 Нм крутящего момента. В этом сценарии у B больше лошадиных сил, чем у A, что означает, что B сможет двигаться с гораздо большей скоростью.

Теперь давайте загрузим в A и B по четыре пассажира и немного багажа. В этом сценарии крутящий момент будет играть более важную роль в поддержании производительности двигателя. Из-за меньшего крутящего момента двигатель автомобиля B будет испытывать большую нагрузку, а характеристики (особенно начальное ускорение) будут ухудшаться по сравнению с двигателем A, который генерирует больший крутящий момент и может относительно легко выдерживать нагрузку. Транспортному средству А из-за более высокого крутящего момента также может быть легче поддерживать частоту вращения двигателя даже в диапазоне низких оборотов.

В двух словах, мощность (л.с.) влияет на скорость автомобиля, а крутящий момент (Нм) влияет на грузоподъемность. Вот почему большинство внедорожников и грузовых автомобилей используют дизельные двигатели, поскольку они способны генерировать больший крутящий момент по сравнению с бензиновыми аналогами.

Но когда дело доходит до покупки автомобиля исключительно на основе характеристик мощности и крутящего момента, баланс смещается в сторону мощности, поскольку она имеет тенденцию влиять на общие характеристики автомобиля, особенно на ускорение (подхват).

Подпишитесь на Times Drive, чтобы быть в курсе всех обновлений Bike News Car News, последних автомобильных новостей, обзоров автомобилей, обзоров велосипедов и другого интересного контента.

Получите экспертные обзоры автомобилей и мотоциклов, дорожные испытания, сравнение автомобилей по номеру

в Facebook Messenger и Telegram!

Facebook Messenger

Подписаться

Телеграмма

Подписаться

  • ВИДЕО
  • ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ
  • Последние новости авто

СЛЕДУЮЩАЯ ИСТОРИЯ

Понимание отношений между двумя, by EPI Inc.

ЧТО
НОВИНКА
ЗДЕСЬ ?EPI
Продукты
и услуги

Технические статьи и описания продуктов

Основы машиностроения Поршень
Engine
TechnologyEPI
Engine
ProjectsAircraft
Engine
ConversionsDetailed
Gearbox TechnologyEPI
Gearbox
ProjectsAircraft
Propeller
TechnologySpecial
Purpose
SystemsRotorWay
Helicopter
Issues

Reference Materials

EPI
Reference
LibraryEPI Manuals
and
PublicationsSome
Interesting
Ссылки

Дополнительные товары

Вещи
На продажу
(иногда)

 

 

Журнал Race Engine Technology

ВВЕДЕНИЕ в Race Engine Technology ПОДПИСАТЬСЯ
на Race Engine TechnologyДОСТУПНО
НАЗАД
ВЫПУСКИ

 

Последнее обновление:

Последнее обновление: 11 марта 2011 г.

ПРИМЕЧАНИЕ. Все наши продукты, конструкции и услуги являются УСТОЙЧИВЫМИ, ОРГАНИЧЕСКИМИ, БЕЗГЛЮТЕНОВЫМИ, НЕ СОДЕРЖАТ ГМО и не будут расстраивать чьи-то драгоценные ЧУВСТВА или тонкие ЧУВСТВА

Для более подробного обсуждения силовых установок необходимо понимать понятия МОЩНОСТЬ и КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ .

ОДНАКО, чтобы понять СИЛА , вы должны сначала понять ЭНЕРГИЯ и РАБОТА .

Если вы какое-то время не рассматривали эти концепции, было бы полезно сделать это перед изучением этой статьи. НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы просмотреть обзор «Энергия и работа».

Часто кажется, что люди не понимают отношения между МОЩНОСТЬЮ и КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ. Например, мы слышали двигатель строители , консультанты по распределительным валам и другие « технические специалисты» спрашивают клиентов:

«Вы хотите, чтобы ваш двигатель производил ЛОШАДЕЙНУЮ МОЩНОСТЬ или КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ?»

И вопрос обычно задается тоном, который убедительно свидетельствует о том, что эти «эксперты» считают, что мощность и крутящий момент как-то взаимоисключающие.

На самом деле все наоборот, и вы должны четко понимать следующие факты:

  1. МОЩНОСТЬ (скорость выполнения РАБОТЫ) зависит от КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ и ОБ/МИН .
  2. КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ и ОБ/МИН — ИЗМЕРЕННЫЕ величины выходной мощности двигателя.
  3. МОЩНОСТЬ РАСЧИТЫВАЕТСЯ по крутящему моменту и частоте вращения по следующему уравнению:
л.с. = крутящий момент x об/мин ÷ 5252

(внизу этой страницы показан вывод этого уравнения для всех, кто интересуется).

Двигатель производит МОЩНОСТЬ количество КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ на нагрузке при заданных об/мин . Величина КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, который может развить двигатель, обычно зависит от оборотов.

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ определяется как СИЛА вокруг заданной точки, приложенная на РАДИУС от этой точки. Обратите внимание, что единица КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ равен одному фунт-фут (часто неверно указывается), в то время как единица РАБОТА равна одному фут-фунт .

Рисунок 1

Ссылаясь на Рисунок 1 , предположим, что ручка прикреплена к кривошипу так, что она параллельна поддерживаемой вала и расположен в радиусе 12 дюймов от центра вала. В этом примере считайте, что вал закреплен на стена. Пусть стрелка представляет собой силу в 100 фунтов, приложенную в направлении, перпендикулярном рукоятке и кривошипу, как показано на рисунке.

Поскольку вал прикреплен к стене, вал не вращается, но есть крутящий момент из 100 фунто-футов (100 фунтов раз 1 фут) применяется к валу.

ПРИМЕЧАНИЕ о том, что ЕСЛИ кривошип на эскизе был в два раза длиннее (т. е. рукоятка располагалась на расстоянии 24 дюйма от центра вал), то же самое усилие в 100 фунтов, приложенное к рукоятке, создаст крутящий момент 90 207 200 90 208 фунт-фут (100 фунтов на 2 фута).

МОЩНОСТЬ

МОЩНОСТЬ является мерой того, сколько РАБОТЫ можно выполнить за указанное ВРЕМЯ. В примере на Страница «Работа и энергия», парень, толкавший машину, проехал 16 500 футо-фунтов. из РАБОТА . Если бы он проделал эту работу за две минуты, он произвел бы 8250 футо-фунтов в минуту МОЩНОСТИ (165 футов x 100 фунтов ÷ 2 минуты). Если вам неясны понятия РАБОТЫ и ЭНЕРГИИ, было бы полезно просмотреть эти понятия. ЗДЕСЬ.

Точно так же, как одна тонна представляет собой большое количество веса (по определению, 2000 фунтов), одна лошадиных силы это большая мощность. Определение одной лошадиной силы: 33 000 фут-фунтов в минуту 9.0191 . Сила, которую произвел парень толкая свою машину через участок (8 250 фут-фунтов в минуту), это равно ¼ лошадиной силы (8 250 ÷ 33 000).

Хорошо, все хорошо, но как толкание машины через парковку связано с вращающимся механизмом?

Рассмотрим следующее изменение в приведенном выше эскизе рукоятки и кривошипа . Ручка по-прежнему находится в 12 дюймах от центра вал, но теперь вместо того, чтобы крепиться к стене, вал теперь проходит сквозь стену, опираясь на подшипники качения, и прикреплен к генератору за стеной.

Предположим, как показано на рис. 2 , что постоянная сила в 100 фунтов. каким-то образом применяется к ручке, так что сила всегда перпендикулярна как рукоятке, так и кривошипу, когда кривошип вращается. Другими словами, «стрелка». вращается вместе с рукояткой и остается в том же положении относительно кривошипа и рукоятки, как показано в приведенной ниже последовательности. (Это называется «тангенциальной силой»).

Рисунок 2

Если эта постоянная касательная сила в 100 фунтов, приложенная к 12-дюймовой рукоятке (крутящий момент 100 фунт-фут), заставляет вал вращаться со 2000 об/мин, затем мощность вал передает на генератор за стеной 38 л.с. , рассчитывается следующим образом:

100 фунто-футов крутящего момента (100 фунтов x 1 фут) умножить на 2000 об/мин, разделить на 5252 и получить 38 л.с.

Следующие примеры иллюстрируют несколько различных значений КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, которые обеспечивают мощность 300 л.
с.

Пример 1 :   Какой КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ требуется для создания 300 л.с. при 2700 об/мин?

, поскольку     л.с. = КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ x ОБ/мин ÷ 5252
            тогда, изменив уравнение:
КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ = л.с. x 5252 ÷ об/мин

Ответ: КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 2700 = 584 фунт-фут.

Пример 2:   Какой КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ требуется для создания 300 л.с. при 4600 об/мин?

Ответ: КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 4600 = 343 фунт-фут.

Пример 3:   Какой КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ требуется для создания 300 л.с. при 8000 об/мин?

Ответ: КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 8000 = 197 фунт-фут.

Пример 4:   Какой КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ развивает турбинная секция газотурбинного двигателя мощностью 300 л.с. при 41 000 об/мин?

Ответ: КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 41 000  = 38,4 фунт-фут.

Пример 5: Выходной вал редуктора двигателя в Примере 4 вращается со скоростью 1591 об/мин. Сколько КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ доступен на этом валу?

Ответ: КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 1591 = 991 фунт-фут.

(без учета потерь в редукторе, разумеется).

Из этих чисел следует сделать вывод, что заданное количество лошадиных сил может быть получено из бесконечного числа комбинаций крутящего момента и оборотов.

Подумайте об этом с другой стороны: в автомобилях одинакового веса 2-литровый двигатель с двумя распредвалами, который развивает мощность 300 л.с. при 8000 об/мин (197 фунт-фут) и 400 л.с. при 10 000 об/мин (210 фунт-фут) выведет вас из поворота так же, как 5-литровый двигатель, который развивает 300 л.с. при 4000 об/мин (394 фунт-фут) и 400 л.с. при 5000 об/мин (420 фунт-фут). Фактически, в автомобилях одинакового веса меньший двигатель, вероятно, будет ЛУЧШЕ участвовать в гонках, потому что он намного легче, поэтому на переднюю часть приходится меньше веса. И в реальности машина с более легким 2-литровым двигателем будет вероятно, весит меньше, чем большой автомобиль с двигателем V8, поэтому он будет лучшим гоночным автомобилем по нескольким причинам.

Измерение мощности

Динамометр определяет МОЩНОСТЬ двигателя путем приложения нагрузки к двигателю выходного вала с помощью водяного тормоза, генератора, вихретокового гасителя или любого другого управляемого устройства, способного поглощать сила. Система управления динамометром заставляет амортизатор точно соответствовать величине TORQUE , которую производит двигатель. в этот момент, то измеряет что КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ и об/мин вала двигателя, а от тех два измерения, он вычисляет наблюдаемых мощностей. Затем применяются различные факторы (температура воздуха, барометрическое давление, относительная влажность) для того, чтобы исправить наблюдаемое мощность до значения, которое было бы, если бы оно было измерено при стандартных атмосферных условиях , называемая , скорректированная мощность .

Недавнее изменение на этой странице

В этом месте страницы раньше был анализ, показывающий, как определить мощность, потребляемую насосом. Это обсуждение имеет была перемещена на более подходящую, недавно обновленную страницу «Системы смазки двигателя».

Общие замечания

Чтобы спроектировать двигатель для конкретного применения, полезно построить оптимальную кривую мощности для этого конкретного применения, затем из этой информации о конструкции определите кривую крутящего момента, которая требуется для получения желаемой кривой мощности. По оценке крутящего момента требования к реалистичным значениям BMEP, вы можете определить разумность целевая кривая мощности.

Как правило, пик крутящего момента возникает при значительно более низких оборотах, чем пик мощности. Причина в том, что в целом кривая крутящего момента не падает (в %) так же быстро, как увеличивается число оборотов в минуту (в %). Для гоночного двигателя часто выгодно (в пределах границ условия применения) для работы двигателя далеко за пределами пиковой мощности, чтобы обеспечить максимальную среднюю мощность в течение необходимый диапазон оборотов.

Однако для двигателя, который работает в относительно узком диапазоне оборотов, такого как авиационный двигатель, обычно требуется, чтобы двигатель выдает максимальную мощность при максимальных оборотах. Это требует, чтобы пик крутящего момента был достаточно близок к максимальным оборотам. Для самолета двигатель, вы обычно проектируете кривую крутящего момента так, чтобы она достигла максимума при нормальных настройках круиза и оставалась неизменной до максимальных оборотов. Такое позиционирование кривая крутящего момента позволила бы двигателю производить значительно больше мощности, если бы он мог работать на более высоких оборотах, но цель состоит в том, чтобы оптимизировать производительность в рабочем диапазоне.

Пример этой концепции показан на рис. 3 ниже. Три пунктирные линии представляют три различные кривые крутящего момента, каждая из которых имеет точное значение одинаковая форма и значения крутящего момента, но с пиковыми значениями крутящего момента, расположенными при разных значениях оборотов. Сплошные линии показывают мощность, вырабатываемую кривыми крутящего момента того же цвета.

Рисунок 3

Обратите внимание, что при пиковом крутящем моменте 587 фунт-футов при 3000 об/мин розовая линия мощности достигает пика около 375 л.с. между 3500 и 3750 об/мин. С та же кривая крутящего момента сдвинута вправо на 1500 об/мин (черный цвет, пик крутящего момента 587 фунт-фут при 4500 об/мин), пиковая мощность подскакивает примерно до 535 л.с. 5000 об/мин. Опять же, перемещение той же кривой крутящего момента вправо еще на 1500 об/мин (синяя, пик крутящего момента 587 фунт-футов при 6000 об/мин) приводит к тому, что мощность снижается. пик около 696 л.с. при 6500 об/мин

Используя черные кривые в качестве примера, обратите внимание, что двигатель развивает мощность 500 л.с. как при 4500, так и при 5400 об/мин, что означает, что двигатель может такое же количество работы в единицу времени (мощность) на 4500, что и на 5400. ОДНАКО, он будет сжигать меньше топлива для производства 450 л. с. при 4500 об / мин. чем при 5400 об/мин, из-за паразитных потерь мощности (мощность, расходуемая на вращение коленчатого вала, возвратно-поступательных узлов, клапанного механизма) увеличивается пропорционально квадрату частоты вращения коленчатого вала.

Диапазон оборотов, в котором двигатель развивает максимальный крутящий момент, ограничен. Вы можете настроить двигатель так, чтобы он имел высокий пиковый крутящий момент с очень узкий диапазон или более низкое значение пикового крутящего момента в более широком диапазоне. Эти характеристики обычно диктуются параметрами область применения, для которой предназначен двигатель.

Пример показан на рис. 4 ниже. Это то же самое, что и график на рис. 3 (выше), ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ, синяя кривая крутящего момента имеет был изменен (как показано зеленой линией), чтобы он не исчезал так быстро. Обратите внимание, как это приводит к увеличению зеленой линии электропередач. далеко за пределами пика крутящего момента. Такого рода изменение кривой крутящего момента может быть достигнуто путем изменения различных ключевых компонентов, в том числе (но не ограничиваясь) профили кулачков, расстояние между кулачками, длина впускных и/или выпускных каналов, поперечное сечение впускных и/или выпускных каналов раздел. Изменения, направленные на расширение пикового крутящего момента, неизбежно уменьшат значение пикового крутящего момента, но желательность данное изменение определяется приложением.

Рис.4 x КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ ÷ 5252 ,   тогда где 5252?»

Вот ответ.

По определению, МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ ÷ ВРЕМЯ ПИТАНИЕ рубрика)

Используя пример на рисунке 2 выше, где постоянная тангенциальная сила в 100 фунтов была приложена к 12-дюймовой рукоятке, вращающейся со скоростью 2000 об/мин, мы знаем задействованную силу , поэтому для расчета мощности нам нужно расстояние рукоятка перемещения на единицу время , выраженное как:

Мощность = 100 фунтов x расстояние в минуту

Хорошо, на какое расстояние рукоятка перемещается за одну минуту? Сначала определите расстояние, которое он проходит за один оборот :

РАССТОЯНИЕ за оборот = 2 x π x радиус

РАССТОЯНИЕ за оборот. = 2 x 3,1416 x 1 фут = 6,283 фута.

Теперь мы знаем, как далеко шатун перемещается за один оборот. Какое расстояние проходит кривошип за одну минуту ?

РАССТОЯНИЕ в мин. = 6,283 фута на оборот. х 2000 об. в мин. = 12 566 футов в минуту

Теперь мы знаем достаточно, чтобы вычислить мощность, определяемую как:

МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ ÷ ВРЕМЯ
    итак
Мощность = 100 фунтов x 12 566 футов в минуту = 1 256 600 фут-фунтов в минуту

Отлично, а как насчет ЛОШАДЕЙ? Помните, что одна ЛОШАДЕЙНАЯ СИЛА определяется как 33000 футо-фунтов работы. в минуту . Следовательно, HP = МОЩНОСТЬ (фут-фунт в минуту) ÷ 33 000. Мы уже подсчитали, что мощность, приложенная к кривошипа выше составляет 1 256 600 футо-фунтов в минуту.

Сколько это HP?

л.с. = (1 256 600 ÷ 33 000) = 38,1 л.с.

Теперь мы объединим уже известные нам вещи, чтобы создать волшебное число 5252. Мы уже это знаем:

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ = СИЛА x РАДИУС.

Если мы разделим обе части этого уравнения на РАДИУС, мы получим:

(a)   СИЛА = КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ ÷ РАДИУС

Теперь, если РАССТОЯНИЕ за оборот = РАДИУС x 2 x π, тогда

(b)   РАССТОЯНИЕ в минуту = РАДИУС x 2 x π x RPM

Мы уже знаем

(c)   МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ в минуту

Итак, если мы подставим эквивалент СИЛЫ из уравнения (a) и расстояние в минуту из уравнение (б) в уравнение (в), получаем:

МОЩНОСТЬ = (МОМЕНТ ÷ РАДИУС) x (ОБ/МИН x РАДИУС x 2 x π)

Разделив обе стороны на 33 000, чтобы найти л.с.,

л.с. Снижение, мы получаем

л.с. = крутящий момент x об / мин x 6,28 ÷ 33 000

с

33 000 ÷ 6,2832 = 5252

Следовательно,

л.с. . При любых оборотах ниже 5252 значение крутящего момента больше, чем значение HP; Выше 5252 об/мин значение крутящего момента меньше значения л.с.

<< Вернуться к: Содержание Перейти к началу страницы ↑ Следующая тема: Тепловая эффективность >>

Простое объяснение технологии: Крутящий момент в автомобилях

Время считывания 6 минут

Мощность двигателя, максимальная скорость, ускорение от 0 до 60 миль в час (от 0 до 100 км/ч) — вот ключевые цифры для автомобилей, которые понравятся даже детям. знать о. Тем не менее, когда дело доходит до крутящего момента, даже заядлым фанатикам моторов может быть трудно объяснить это. Его значение при вождении автомобиля гораздо больше, чем многие думают. Итак, что такое крутящий момент? И как это влияет на автомобили? Читайте дальше, чтобы узнать ответы.

13 апреля 2021 г.

Включите push-уведомления

Инновационная мобильность, захватывающие тенденции будущего и высокие обороты в минуту: подпишитесь сейчас, чтобы получать уведомления о новом контенте.

Подписка успешна .

Подписка  не удалась . Если вам нужна помощь, перейдите по ссылке для получения поддержки.

Как это звучит?

Эту статью также можно прослушать в официальном подкасте BMW «Changing Lanes».

Помимо этой и других статей, «Changing Lanes» каждую неделю предлагает вам свежие новые эпизоды, наполненные эксклюзивными сведениями о технологиях, образе жизни, дизайне, автомобилях и многом другом, которые вам принесут ведущие Ники и Джонатан.

Найдите и подпишитесь на Change Lanes на всех основных платформах подкастинга.

applepodcast googlepodcast Spotify Deezer

  • Объяснение BMW
  • Опыт вождения
  • Технологии

Краткие факты

  • В физике крутящий момент определяется как сила, которая воздействует на тело через плечо рычага.

  • Применительно к двигателям внутреннего сгорания или электродвигателям крутящий момент указывает силу, которой подвергается приводной вал.

  • Крутящий момент выражается в фунт-футах (lb-ft) или ньютон-метрах (Нм).

  • Взаимодействие крутящего момента и частоты вращения двигателя (об/мин) определяет мощность двигателя.

Если вы никогда не путешествовали на электромобиле (➜ Подробнее: Объяснение электромобилей и подключаемых гибридов), время пришло. Это не только хорошо для вашей зеленой совести, но и удовольствие от вождения (➜ Читать далее: Развенчание мифов об электромобилях), безусловно, тоже не осталось без внимания. Одной из причин этого является крутящий момент. Или, точнее: мгновенность, с которой это применяется, когда вы нажимаете на акселератор. Но какую роль в этом играет мощность двигателя, т.е. показатель в кВт или в л.с.?

Чтобы ответить на этот вопрос, вам нужно вернуться на шаг назад, как объясняет эксперт BMW Михаэль Гризе: «Важно то, что вы, как водитель, ожидаете от своего автомобиля. Это высокий уровень мощности двигателя или крутящего момента?» В конце концов, все сводится к тому, действительно ли вам нужна высокая максимальная скорость или быстрая реакция на педаль акселератора.

Начнем с теории. В физике крутящий момент определяется как сила, действующая на точку вращения с помощью плеча рычага. Формула крутящего момента, закон рычага: крутящий момент = сила (Н) х плечо рычага (м). Единицами крутящего момента являются ньютон-метры (Нм) или фунт-футы (фунт-фут). Ньютон (или фунт) обозначает действующую силу, а метры (или футы) обозначают длину плеча рычага. Другое название крутящего момента, которое, возможно, дает более четкое представление о его значении, — вращательная сила. Как следует из этого названия, сила вращения или крутящий момент обеспечивают вращение объекта. Таким образом, он указывает силу, действующую на приводной вал автомобиля при его вращении. Сила (N), с другой стороны, линейно ускоряет объекты. Мощность двигателя есть произведение силы и скорости действия этой силы. Мощность двигателя и крутящий момент являются показателями, которые зависят от частоты вращения двигателя.

Высокий крутящий момент обеспечивает эффективное и энергосберегающее вождение. Высокая мощность двигателя позволяет автомобилю быстро разгоняться и достигать высокой максимальной скорости.

Михаэль Гризе

Руководитель проекта по системам электропривода, BMW Group

Итак, это была теория, а теперь перейдем к практике. В конструкции двигателя внутреннего сгорания цель состоит в том, чтобы обеспечить водителю высокий крутящий момент даже при низких оборотах двигателя (вращения). В то же время крутящий момент следует прикладывать в максимально возможном диапазоне частоты вращения двигателя. С точки зрения опыта вождения, высокий крутящий момент означает максимально короткую задержку между нажатием водителем на педаль газа и реакцией двигателя. Высокий крутящий момент воспринимается водителем как отличная тяга при трогании с места или обгоне.

Таким образом, заблаговременное применение мощного крутящего момента означает высокую степень уверенности (при обгоне), удовольствие от вождения и эффективную тягу для водителя. Тем не менее, со всеми двигателями внутреннего сгорания всегда есть мгновенная задержка (хотя и небольшая, в зависимости от конструкции) перед тем, как крутящий момент начнет действовать — в отличие от двигателя электромобиля, как мы увидим ниже. Короче говоря, высокий крутящий момент, доступный на раннем этапе, дает только преимущества для водителей.

Крутящий момент и его значение для водителей лучше всего иллюстрируется его отличием от термина «мощность двигателя» или «выходная мощность». Здесь также лучше привести краткий теоретический фон в качестве основы для объяснения эксперта BMW: с мощностью двигателя в игру вступает фактор времени. Проще говоря, это указывает на энергию, преобразованную в данный период времени. Физическая формула такова: мощность = сила х скорость. Он указывается в киловаттах (кВт), ранее в лошадиных силах (л.с.). Один ватт (Вт) соответствует одному ньютон-метру в секунду, а 1 лошадиная сила — это мощность, необходимая для подъема 33 000 фунтов ровно на один фут за одну минуту. Двигатель достигает высокой мощности либо за счет высокого крутящего момента, либо за счет высокой скорости вращения двигателя. Максимальная мощность двигателя, заявленная производителями, а также указанная в техпаспорте автомобиля, обычно доступна при высоких оборотах двигателя.

Измерение стандартного ускорения (➜ Подробнее: От 0 до 60: Разогнаться до скорости) Сюда хорошо подходит: передачи полностью выдвинуты, двигатель работает в высоких (вращательных) диапазонах скоростей, максимальные номинальные можно призвать силу. Чтобы понять крутящий момент и мощность двигателя, а также повседневное использование автомобиля, важно знать, что двигатель внутреннего сгорания достигает своего максимального крутящего момента при частоте вращения ниже максимальной выходной мощности. Поэтому, когда мы говорим о хорошей мощности в нижнем диапазоне оборотов двигателя, мы имеем в виду высокий крутящий момент даже при низких оборотах двигателя. Это полезно знать для ограничения переключения передач при вождении автомобилей с механической коробкой передач. Или для буксировки прицепов в вашем автомобиле и для движения в гору.

Пример иллюстрирует разницу между крутящим моментом и мощностью двигателя. Если, как водитель автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, вы будете следить за циферблатами на дисплее, вы увидите, что по мере увеличения частоты вращения двигателя (об/мин) вы достигнете точки, в которой крутящий момент равен его максимум. В то же время мощность двигателя увеличивается с увеличением оборотов двигателя. Когда водитель чувствует, что мощность двигателя, производительность двигателя падает по отношению к оборотам двигателя, он переключается на более высокую передачу (конечно, автомат делает это сам). Затем обороты двигателя падают, и игра начинается сначала.

Вопреки распространенному мнению (то есть тому, что думают ваши друзья), в повседневной жизни с автомобилем крутящий момент двигателя играет более важную роль, чем (максимальная) мощность двигателя. Это потому, что для сохранения ресурсов — окружающей среды, кошельков людей и их нервов — инженеры хотят, чтобы водители ехали с хорошей тягой в диапазоне низких оборотов двигателя. Что подводит нас к двигателю электромобиля. В чем большой плюс электромобилей? Они обеспечивают полный крутящий момент с самого начала. Безо всяких задержек. Вот почему ускорение электромобилей (➜ Подробнее: Факты об электромобилях со всего мира) так запоминается как водителям, так и пассажирам. И не только это, но и без рывков и без переключения передач, так как многие электромобили идут с одноступенчатой ​​автоматической коробкой передач.

При низких оборотах двигателя важен крутящий момент, при высоких оборотах — мощность двигателя.

Михаэль Гризе

Руководитель проекта по системам электропривода, BMW Group

Эксперт BMW Гриз объясняет, что особенного в электромобилях. «Высокий крутящий момент электродвигателя позволяет транспортным средствам с такими двигателями эффективно передвигаться и экономить энергию». Максимально возможная скорость, которая достигается за счет высокой мощности двигателя, — не единственная цель электромобилей. Электромобили обладают отличным сцеплением с дорогой, что обеспечивает комфортное и эффективное вождение, но они также не пренебрегают удовольствием от вождения!

Другими словами, максимальный крутящий момент электродвигателя фактически достигается при низких оборотах. «И она остается близкой к постоянной до тех пор, пока вы не достигнете максимальной мощности двигателя», — поясняет далее инженер Гризе. Оттуда крутящий момент падает, а мощность двигателя остается постоянной. Как только достигается точка максимального крутящего момента, автомобиль больше не разгоняется быстрее. Эксперт BMW Гриз резюмирует следующим образом: «При низких оборотах двигателя важен крутящий момент, при высоких — мощность двигателя».

Что важнее, высокая мощность двигателя или высокий крутящий момент? Все сводится к тому, что вам как водителю нужно. Если, например, вы предпочитаете высокую максимальную скорость, вы найдете ее в автомобиле с высокой номинальной выходной мощностью. Если, с другой стороны, вы предпочитаете эффективный и комфортный стиль вождения с быстрым стартом на светофоре, вы полагаетесь на фактор крутящего момента — как в случае с электромобилями.

Что такое крутящий момент в автомобиле?

Крутящий момент представляет собой физическую величину, которая указывает тяговое усилие в конструкции двигателя. Физической единицей крутящего момента является ньютон-метр (Нм). Для автомобилей с двигателем внутреннего сгорания цель состоит в том, чтобы как можно раньше достичь высокого крутящего момента при низких оборотах двигателя. В электромобилях крутящий момент доступен сразу, и это преимущество.

Автор: Нильс Арнольд; Иллюстрации: Майкл Блосс; Фото/Видео: BMW

  • Automotive Life
  • Insight
  • Performance
  • Technology

Power vs. производится, как рассчитывается мощность двигателя

и какова кривая крутящего момента и мощности . Кроме того, мы собираемся взглянуть на карты крутящего момента и мощности двигателя (поверхности).

К концу статьи читатель сможет понять разницу между крутящим моментом и мощностью, как они влияют на продольную динамику автомобиля и как интерпретировать кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке.

Определение крутящего момента

Крутящий момент можно рассматривать как вращающую силу , приложенную к объекту. Крутящий момент (вектор) — это векторное произведение силы (вектор) и расстояния (скаляр). Расстояние, также называемое плечом рычага , измеряется между силой и точкой поворота. Подобно силе, крутящий момент является вектором и определяется амплитудой и направлением вращения.

Изображение: Момент затяжки колесного болта

Представьте, что вы хотите затянуть/ослабить болты колеса. Нажатие или вытягивание рукоятки ключа, соединенной с гайкой или болтом, создает крутящий момент (крутящую силу), который ослабляет или затягивает гайку или болт.

Крутящий момент T [Нм]  является произведением силы F [N] и длину плеча рычага a [м] .

\[\bbox[#FFFF9D]{T = F \cdot a}\]

Чтобы увеличить величину крутящего момента, мы можем либо увеличить силу, либо длину плеча рычага, либо и то, и другое.

Пример : Рассчитайте крутящий момент, полученный на болте, если плечо ключа имеет 0,25 м и приложенная сила составляет 100 Н (что приблизительно эквивалентно толкающей силе 10 кг )

\[T = 100 \cdot 0. 25 = 25 \text{ Нм}\]

Такой же крутящий момент можно было бы получить, если бы плечо рычага составляло 1 м , а сила только 25 Н .

Тот же принцип применяется к двигателям внутреннего сгорания. Крутящий момент на коленчатом валу создается силой, прикладываемой к шатунной шейке через шатун.

Изображение: Крутящий момент на коленчатом валу

Крутящий момент T будет создаваться на коленчатом валу на каждой шатунной шейке каждый раз, когда поршень находится в рабочем такте. Рычаг a в данном случае это радиус кривошипа (смещение) .

Величина силы F зависит от давления сгорания в цилиндре. Чем выше давление в цилиндре, тем выше усилие на коленчатый вал, тем выше выходной крутящий момент.

Изображение: Функция расчета крутящего момента двигателя по давлению в цилиндре

Длина плеча рычага влияет на общий баланс двигателя . Слишком большое его увеличение может привести к дисбалансу двигателя, что приведет к увеличению усилий на шейках коленчатого вала.

Пример : Рассчитайте крутящий момент на коленце для двигателя со следующими параметрами:

Цилиндр.
Смещение кривошипа, a [мм] 62

Сначала рассчитаем площадь поршня (при условии, что головка поршня плоская и ее диаметр равен диаметру цилиндра): 92\]

Во-вторых, рассчитаем силу, приложенную к поршню. Чтобы получить силу в Н (Ньютон), мы будем использовать давление, преобразованное в Па (Паскаль).

\[F = p \cdot A_p = 120000 \cdot 0,0056745 = 680,94021 \text{ N}\]

Предполагая, что вся сила в поршне передается на шатун, крутящий момент рассчитывается как:

\[ T = F \cdot a = 680,94021 \cdot 0,062 = 42,218293 \text{ Нм}\]

Стандартная единица измерения крутящего момента — Н·м (Ньютон-метр). Особенно в США единицей измерения крутящего момента двигателя является 90 190 lbf·ft 90 191 (фут-фунтов). Преобразование между Н·м и lbf·ft :

\[ \begin{split}
1 \text{ lbf} \cdot \text{ft} &= 1.355818 \text{ N} \cdot \ text{m}\\
1 \text{ N} \cdot \text{m} &= 0.7375621 \text{ lbf} \cdot \text{ft}
\end{split} \]

Для нашего конкретного примера крутящий момент в имперских единицах (США):

\[T = 42,218293 \cdot 0,7375621 = 31,138615 \text{ lbf} \cdot \text{ft}\]

Крутящий момент T [N] также может быть выражен как функция среднего эффективного давления двигателя.

\[T = \frac{p_{me} V_d}{2 \pi n_r}\]

где:
p me [Па] – среднее эффективное давление
V d 3 ] – рабочий объем двигателя (объем)
n r [-] – число оборотов коленчатого вала за полный цикл двигателя (для 4-тактного двигателя n r = 2 )

Определение мощности

В физике мощность — это работа, выполненная за время, или, другими словами, — скорость выполнения работы . В вращательных системах мощность P [Вт] является произведением крутящего момента T [Нм] и угловой скорости ω [рад/с] .

\[\bbox[#FFFF9D]{P = T \cdot \omega}\]

Стандартная единица измерения мощности Вт (Ватт) и скорости вращения рад/с (радиан в секунду). Большинство производителей транспортных средств обеспечивают мощность двигателя в л.с. (тормозная мощность) и скорость вращения в об/мин (оборотов в минуту). Поэтому мы собираемся использовать формулы преобразования как для скорости вращения, так и для мощности.

Для преобразования об/мин в рад/с мы используем:

\[\omega \text{ [рад/с]} = N \text{ [об/мин]} \cdot \frac{\pi} {30}\]

Преобразование из рад/с до об/мин , мы используем:

\[N \text{ [об/мин]} = \omega \text{ [рад/с]} \cdot \frac{30}{\pi}\]

Мощность двигателя также может быть измерена в кВт вместо Вт для более компактного значения. Чтобы преобразовать кВт в л.с. и наоборот, мы используем:

\[ \begin{split}
P \text{ [л.с.]} &= 1,36 \cdot P \text{ [кВт]}\\
P \text{ [кВт]} &= \frac{P \text{ [л.с.]}}{1,36}
\end{split} \]

В некоторых случаях вы можете встретить л.с. (лошадиная сила) вместо л.с. в качестве единицы измерения мощности.

Имея скорость вращения, измеренную в об/мин , и крутящий момент в Нм , формула для расчета мощности :

\[ \begin{split}
P \text{ [кВт]} &= \frac{\ pi \cdot N \text{ [об/мин]} \cdot T \text{ [Нм]}}{30 \cdot 1000}\\
P \text{ [л.с.]} &= \frac{1.36 \cdot \pi \ cdot N \text{ [об/мин]} \cdot T \text{ [Нм]}}{30 \cdot 1000}
\end{split} \]

Пример . Рассчитайте мощность двигателя как в кВт , так и в л.с. , если крутящий момент двигателя равен 150 Нм , а частота вращения двигателя составляет 2800 об/мин .

\[ \begin{split}
P &= \frac{\pi \cdot 2800 \cdot 150}{30 \cdot 1000} = 44 \text{ кВт}\\
P &= \frac{1,36 \cdot \pi \cdot 2800 \cdot 150}{30 \cdot 1000} = 59,8 \text{ л.с.}
\end{split} \]

Динамометр двигателя

Частота вращения двигателя измеряется датчиком на коленчатом валу (маховике). В идеале, чтобы рассчитать мощность, мы должны также измерить крутящий момент на коленчатом валу с помощью датчика. Технически это возможно, но не применяется в автомобильной промышленности. Из-за условий работы коленчатого вала (температуры, вибрации) измерение крутящего момента двигателя датчиком не является надежным методом. Кроме того, стоимость датчика крутящего момента довольно высока. Поэтому крутящий момент двигателя измеряется во всем диапазоне скоростей и нагрузок с использованием динамометр (испытательный стенд), и проецируется (хранится) в блок управления двигателем.

Изображение: Схема динамометра двигателя

Динамометр представляет собой тормоз (механический, гидравлический или электрический), который поглощает мощность, производимую двигателем. Наиболее часто используемым и лучшим типом динамометра является электрический динамометр . На самом деле это электрическая машина , которая может работать как генератор или двигатель . Изменяя крутящий момент нагрузки генератора, двигатель можно перевести в любую рабочую точку (скорость и крутящий момент). Кроме того, при остановке подачи топлива (без впрыска топлива) генератор может работать как электродвигатель для вращения двигателя. Таким образом, можно измерить потери на трение в двигателе и насосный момент.

В электрическом динамометре ротор соединен с коленчатым валом. Связь между ротором и статором электромагнитная. Статор крепится через плечо рычага к датчику веса . Чтобы сбалансировать ротор, статор будет давить на тензодатчик. Крутящий момент T рассчитывается путем умножения силы F , измеренной датчиком силы, на длину плеча рычага a .

\[T = F \cdot a\]

Параметры двигателя: тормозной момент, тормозная мощность (л. с.) или удельный расход топлива при торможении (BSFC) содержат ключевое слово «тормоз», поскольку динамометр (тормоз) используется для измерить их.

Результаты испытаний двигателя на динамометрическом стенде представляют собой карты крутящего момента (поверхности), которые дают значение крутящего момента двигателя при определенной частоте вращения и нагрузке (стационарные рабочие точки). Нагрузка двигателя эквивалентна положению педали акселератора.

Пример карты крутящего момента для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :

Двигатель
крутящий момент
[Нм]
Положение педали акселератора [%]
5 10 20 30 40 50 60 100
Engine
speed
[rpm]
800 45 90 107 109 110 111 114 116
1300 60 105 132 133 134 136 138 141
1800 35 89 133 141 142 144 145 149
2300 19 70 133 147 148 150 151 155
2800 3 55 133 153 159 161 163 165
3300 0 41 . 0745 33 116 150 160 167 170 175
4300 0 26 110 155 169 176 180 184
4800 .0536
5300 0 12 96 147 167 175 181 187
5800 0 4 84 136 161 170 175 183
.0745 153 159 171

Пример Power Map для бензина, Spark Egnition (Si) двигатель :

Engine Engine Engine. %]
5 10 20 30 40 50 60 100
Engine
speed
[rpm]
800 5 10 12 12 13 13 13 13
1300 11 19 24 25 25 25 26 26
1800 9 23 34 36 36 37 37 38
2300 6 23 44 48 48 49 49 51
2800 1 22 53 61 63 . 0103 3300 0 19 59 71 76 78 78 80
3800 0 18 63 81 87 90 92 95
4300 0 16 67 95 103 108 110 113
4800 0 12 72 106 119 122 126 130
5300 0 9 72 111 126 132 137 141
5800 0 3 69 112 133 140 145 151
6300 0 0 65 108 130 137 143 153

Электронный модуль управления (ECM) двигателя ICE хранит в памяти карту крутящего момента. Он вычисляет (интерполирует) функцию крутящего момента двигателя от текущей частоты вращения двигателя и нагрузки. В ECM нагрузка выражается давлением во впускном коллекторе для бензиновых двигателей (искровое зажигание, SI) и временем впрыска или массой топлива для дизельных двигателей (воспламенение от сжатия, CI). Стратегия расчета крутящего момента двигателя имеет поправки, основанные на температуре и давлении воздуха на впуске.

График данных крутящего момента и мощности, функции частоты вращения двигателя и нагрузки дает следующие поверхности:

Изображение: Поверхность крутящего момента двигателя SI

Изображение: Поверхность мощности двигателя SI Для лучшей интерпретации карт крутящего момента и мощности можно построить двухмерную линию крутящего момента для фиксированного значения положения педали акселератора.

Изображение: Кривые крутящего момента двигателя SI

Изображение: кривые мощности двигателя SI

Крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке

Как вы видели, крутящий момент и мощность двигателя внутреннего сгорания зависят как от частоты вращения двигателя, так и от нагрузки. Обычно производители двигателей публикуют характеристики крутящего момента и кривой (кривые) при полной нагрузке (100% положение педали акселератора). Кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке показывают максимальное распределение крутящего момента и мощности во всем диапазоне частоты вращения двигателя.

Изображение: параметры крутящего момента и мощности двигателя при полной нагрузке

Форма кривых крутящего момента и мощности, приведенных выше, не соответствует реальному двигателю, а предназначена для объяснения основных параметров. Тем не менее, формы аналогичны реальным характеристикам двигателя с искровым зажиганием (бензин), портового впрыска, атмосферного двигателя.

Частота вращения двигателя Н и [об/мин] характеризуется четырьмя основными точками:

Н мин – минимальная устойчивая частота вращения двигателя при полной нагрузке
N Tmax – частота вращения двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
N Pmax – частота вращения двигателя при максимальной мощности двигателя; также называется номинальная частота вращения двигателя
N max – максимальная стабильная частота вращения двигателя. Двигатель также должен позволять работать на максимальных оборотах без каких-либо повреждений конструкции.

крутящий момент двигателя при полной нагрузке кривая T e [Нм] характеризуется четырьмя точками: крутящий момент или номинальный крутящий момент )
T P – крутящий момент двигателя при максимальной мощности двигателя
T M – крутящий момент двигателя при максимальных оборотах двигателя

В зависимости от типа всасываемого воздуха (атмосферный или с турбонаддувом) пиковый крутящий момент может быть либо точкой, либо линией. Для двигателей с турбонаддувом или наддувом максимальный крутящий момент может поддерживаться постоянным между двумя значениями частоты вращения двигателя.

мощность двигателя при полной нагрузке кривая P e [л.с.] характеризуется четырьмя точками:

P 0 – мощность двигателя при минимальных оборотах двигателя
– максимальная P 90 мощность (пиковая мощность или номинальная мощность )
P T – мощность двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
P M – мощность двигателя при максимальных оборотах двигателя

Область между минимальными оборотами двигателя N min и максимальный крутящий момент оборотов двигателя N Tmax называется нижней границей зоны крутящего момента. Чем выше крутящий момент в этой области, тем лучше стартовые/разгонные возможности автомобиля. Когда двигатель работает в этой области, при полной нагрузке, если увеличивается сопротивление дороги, частота вращения двигателя будет уменьшаться, что приведет к падению крутящего момента двигателя и остановке двигателя. По этой причине эту область также называют областью нестабильного крутящего момента 9.0022 .

Область между частотой вращения двигателя с максимальным крутящим моментом Н Tmax и частотой вращения двигателя с максимальной мощностью Н Pmax называется диапазоном мощности . Во время разгона автомобиля для достижения наилучших результатов переключение передач (вверх) следует выполнять при максимальной мощности двигателя. В зависимости от передаточных чисел коробки передач, после переключения выбранная передача будет снижать частоту вращения двигателя при максимальном крутящем моменте, что обеспечит оптимальное ускорение. Переключение передач при максимальной мощности двигателя будет поддерживать частоту вращения двигателя в пределах диапазона мощности.

Область между частотой вращения двигателя максимальной мощности Н Pмакс и максимальной частотой вращения двигателя Н макс называется зоной верхнего предела крутящего момента. Более высокий крутящий момент приводит к более высокой выходной мощности, что приводит к более высокой максимальной скорости автомобиля и лучшему ускорению на высокой скорости.

Когда частота вращения двигателя поддерживается между максимальным крутящим моментом оборотов двигателя Н Tmax и максимальной частотой вращения двигателя Н max , если сопротивление дороги автомобиля увеличивается, частота вращения двигателя падает, а выходной крутящий момент увеличивается, таким образом компенсация увеличения дорожной нагрузки. По этой причине эта область называется 9-й. 0021 область стабильного крутящего момента .

Ниже приведены примеры кривых крутящего момента и мощности при полной нагрузке для различных типов двигателей. Обратите внимание на форму кривых в зависимости от типа двигателя (с искровым зажиганием или с воспламенением от сжатия) и типа впуска воздуха (атмосферный или с турбонаддувом).

Двигатель Honda 2.0, крутящий момент и мощность при полной нагрузке

Структура цилиндров 4 рядных

Изображение: Двигатель Honda 2.0 SI – кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Fuel gasoline (SI)
Engine capacity [cm 3 ] 1998
Fuel injection valve port
Air intake атмосферный
Фаза газораспределения переменная
T макс. 0165
N Tmax [rpm] 4500
P max [HP] 155
N Pmax [rpm] 6000
N MAX [RPM] 6800

SAAB 2,0T DENGIN0745 4 in-line

Image: Saab 2.0T SI engine – torque and power curves at full load

Fuel gasoline (SI)
Engine capacity [cm 3 ] 1998
.0745 fixed
T max [Nm] 265
N Tmax [rpm] 2500
P max [HP] 175
N Pmax [rpm] 5500
N max [rpm] 6300

Audi 2.

0 TFSI engine torque and power at full load
Cylinders architecture 4 in-line

Image: Audi 2.0 TFSI SI engine – torque and power curves at full load

Fuel gasoline (SI)
Engine capacity [cm 3 ] 1994
Fuel injection direct
Air intake turbocharged
Valve timing fixed
T max [Nm] 280
N Tmax [rpm] 1800 – 5000
P max [HP] 200
N Pmax [rpm] 5100 – 6000
N max [RPM] 6500

TOYOTA 2,0 D-4D Курт двигателя и мощность на полной нагрузке

Architecture
. and power curves at full load

Fuel diesel (CI)
Engine capacity [cm 3 ] 1998
Fuel injection direct
Air intake turbocharged
Valve timing fixed
T max [Nm] 300
N Tmax [rpm] 2000 – 2800
P max [HP] 126
N Pmax [rpm] 3600
N max [rpm] 5200

Mercedes-Benz 1.8 Kompressor engine torque and power at full load

Архитектура цилиндров 4 рядных

Изображение: Двигатель Mercedes Benz 1. 8 Kompressor SI – кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке

Топливо gasoline
Engine capacity [cm 3 ] 1796
Fuel injection valve port
Air intake supercharged
Valve timing фиксированный
T макс. [Нм] 230
Н 9 об/мин Tмакс.0022 2800 – 4600
P max [HP] 156
N Pmax [rpm] 5200
N max [rpm] 6250

BMW 3.0 Twinturbo Engine Tooting and Power на полной нагрузке

COLINDER ARCHICETURE 67 6. GINVE .GINGINBE

010101010102BRINBINBINGINBINGINGINGINGINBE
.GINGINBE

01010101010102BRINBINGINBE
. полная загрузка

Fuel gasoline
Engine capacity [cm 3 ] 2979
Fuel injection direct
Air intake dual
с турбонаддувом
Фаза газораспределения переменная
T макс. [Нм] 400
N Tmax [rpm] 1300 – 5000
P max [HP] 306
N Pmax [rpm] 5800
N MAX [RPM] 7000

MAZDA 2.

6 КОРНАЯ ДВИГАТЕЛЬНАЯ ДВИГАТЕЛЬНА и POWER AT AT FULLAP LOAL LATE

MAZDA 2.6 КОРНАЯ ДВИГАТЕЛЬНАЯ ДВИГАТЕЛЬНА и POWER AT AT FULLAP LATE AT AT FULLAT LOAK LOAL LATE

MAZDA 2.6.0022

2 Wankel

Image: Mazda 2.6 SI engine – torque and power curves at full load

Fuel gasoline Engine capacity [cm 3 ] 1308 (2616) Впрыск топлива Порт клапана Воздухозаборник Атмосферный

030022 fixed T max [Nm] 211 N Tmax [rpm] 5500 P max [HP] 231 N Pmax [rpm] 8200 N max [rpm] 9500

Porsche 3.

6 engine torque and power at full load
Cylinders architecture 6 flat

Image: Porsche 3.6 SI engine – torque and power curves at full load

Fuel gasoline
Engine capacity [cm 3 ] 3600
Впрыск топлива Порт клапана
Воздухозаборник

0165

Valve timing variable
T max [Nm] 405
N Tmax [rpm] 5500
P max [HP] 415
N Pmax [rpm] 7600
N max [rpm] 8400

Ключевые утверждения, касающиеся мощности и крутящего момента двигателя:

Крутящий момент

  • крутящий момент является составной частью мощности потери крутящего момента (трение, прокачка)
  • при более низком максимальном крутящем моменте, распределенном в диапазоне частот вращения двигателя, это лучше с точки зрения тяги, чем при более высоком максимальном крутящем моменте в точке
  • низкий крутящий момент очень важен для пусковых способностей автомобилей
  • высокий крутящий момент полезен в условиях бездорожья, когда транспортное средство эксплуатируется на больших уклонах дороги, но на низкой скорости

мощность

  • мощность двигателя зависит как от крутящего момента, так и от скорости
  • мощность может быть увеличена за счет увеличения крутящего момента или частоты вращения двигателя
  • высокая мощность важна для высоких скоростей автомобиля, чем выше максимальная мощность, тем выше максимальная скорость автомобиля
  • распределение мощности двигателя при полной нагрузке в диапазоне оборотов двигателя влияет на способность автомобиля к ускорению на высоких скоростях
  • для достижения наилучших характеристик ускорения автомобиль должен эксплуатироваться в диапазоне мощности между максимальным крутящим моментом двигателя и мощностью

Если у вас есть какие-либо вопросы или замечания относительно этого урока, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Не забудьте поставить лайк, поделиться и подписаться!

В чем разница между мощностью и крутящим моментом?

16 Авг 2019

Галерея2

ПОСМОТРИТЕ на характеристики современного турбодизельного двигателя, и вы не сможете не заметить того, какой большой крутящий момент они производят.

*Впервые опубликовано в выпуске 4X4 Australia за сентябрь 2015 г.

2,3-литровый турбодизель Nissan NP300 Navara развивает крутящий момент 450 Нм, неслыханный показатель для относительно небольшого четырехцилиндрового дизеля. несколько лет назад, в то время как хороший 3,0-литровый дизель в наши дни развивает 600 Нм и более. А если этого недостаточно, то 4,4-литровый турбодизель V8 в Range Rover претендует на 740 Нм!

Но что на самом деле означают 450 Нм, 600 Нм или даже 740 Нм? И является ли такой огромный крутящий момент более важным, чем наличие приличной мощности?

Простые законы физики на самом деле неразрывно связывают мощность и крутящий момент, потому что мощность — это просто математическое произведение крутящего момента, умноженного на частоту вращения двигателя. Таким образом, если крутящий момент — это сила вращения, мощность — это скорость, с которой эта сила может быть приложена.

Рассмотрим простую аналогию: у вас есть старый полноприводный автомобиль с сильно заржавевшей колесной гайкой на шпильке. К счастью, у вас есть огромная колесная скоба длиной в метр и еще более крупный приятель, чья диета с пиццей и пивом позволяет ему весить до 100 кг, чтобы помочь открутить колесную гайку.

Чтобы гайка проворачивалась, необходимо преодолеть трение между гайкой и шпилькой, приложив достаточное усилие к концу колесного ключа.

Если ваш напарник поместит все свои 100 кг веса на конец колесной скобы, когда она находится в горизонтальном положении, этот вес в 100 кг соответствует направленной вниз (линейной) силе в 980 ньютонов; Ньютон является стандартной мерой силы в метрической системе. Эта сила в 980 ньютонов получается путем умножения 100-килограммовой массы вашего напарника на 9,8 м/с — ускорение свободного падения.

Эта сила в 980 ньютонов, действующая на конец рычага (колесной скобы), который находится в метре от гайки, затем создает крутящий момент на гайке в 980 ньютон-метров (Нм), рассчитанный путем умножения 980 (ньютонов) на один (метр).

Крутящий момент на колесной гайке прикладывается независимо от того, двигается гайка или нет. Если гайка не двигается, мощность не вырабатывается. Но как только орех начинает двигаться, ваш партнер также начинает производить энергию.

Предположим, что 980 Нм достаточно, чтобы начать движение гайки и что трение остается постоянным по всей длине заржавевшей шпильки. Также предположим (с помощью какой-то магической ловкости), что ваш партнер может поддерживать 9Крутящий момент 80 Нм на гайке при ее вращении, независимо от положения колесного ключа.

Если он поворачивает гайку колеса со скоростью один оборот в минуту, простая формула (см. «Волшебную формулу» ниже) определяет, сколько энергии он производит. В этом сценарии он будет производить чуть более десятой доли киловатта.

Если бы он мог вращать гайку 10 раз в минуту, он произвел бы чуть более 1 кВт. Таким образом, большой крутящий момент в этом случае не приводит к большой выработке мощности.

Урок, который следует здесь усвоить, заключается в том, что большие числа крутящего момента ничего не стоят, если ваш «напарник» или рассматриваемый двигатель не могут обеспечить такой крутящий момент с приличной скоростью или скоростью. Даже если бы ваш напарник смог закрутить гайку на типичных оборотах двигателя на холостом ходу 800 об/мин, его выходная мощность достигла бы гораздо более полезных 82 кВт.

В реальном мире мощность — это то, что вам нужно, потому что мощность, а не крутящий момент — это то, что вам нужно, чтобы преодолеть вес вашего 4×4, его аэродинамическое сопротивление и другие второстепенные факторы, такие как сопротивление качению колес. При прочих равных, большая мощность даст вам большее ускорение, более быстрый подъем в гору и более высокую максимальную скорость, независимо от крутящего момента двигателя.

2

Значит, крутящий момент завышен?

Вовсе нет, так как чем больше у вас крутящий момент, тем меньше оборотов двигателя вам нужно для получения хорошей мощности.

Когда дело доходит до двигателей, самый простой способ получить больший крутящий момент — построить двигатель большего размера. С большим двигателем, который производит большой крутящий момент, вам не нужны высокие обороты двигателя для получения приличной мощности. Если вы объедините большой двигатель с большим количеством оборотов, вы получите большие показатели мощности.

Двигатели меньшего размера с трудом развивают большой крутящий момент, поэтому им требуется больше оборотов для получения приличной мощности. Другой простой способ увеличить крутящий момент двигателя — использовать принудительную аспирацию, а именно наддув или турбонаддув.

Простое соотношение, состоящее в том, что мощность равна крутящему моменту, умноженному на частоту вращения двигателя, справедливо для всех двигателей, дизельных или бензиновых, любой мощности и с любым количеством цилиндров, с турбонаддувом или без него.

ВОЛШЕБНАЯ ФОРМУЛА

Соотношение между мощностью и крутящим моментом сводится к простой формуле: мощность равна крутящему моменту, умноженному на частоту вращения двигателя.

Формула также содержит «константу» для настройки используемых единиц измерения. Например, в метрической системе мощность (в кВт) равна крутящему моменту (в Нм), умноженному на частоту вращения двигателя (в об/мин), деленному на 9. 549.

В имперской системе, когда-то использовавшейся в Австралии и до сих пор используемой в некоторых частях мира, где мощность измеряется в лошадиных силах (л.с.), а крутящий момент – в фунт-футах (фунт-фут), применяется следующая формула: л.с. фунт-фут, умноженный на об/мин, разделенный на 5252.

ЕЩЕ 4X4 Australia Мнения

Стандартная единица крутящего момента (Нм) в метрической системе отдает дань уважения великому английскому физику и математику Исааку Ньютону, поскольку Нм означает ньютон-метр. Ньютон стал отцом понимания гравитации и основ физики движения.

Стандартной единицей мощности в метрической системе является кВт или киловатт, и она относится к шотландскому изобретателю и инженеру Джеймсу Ватту. Уатт разработал паровой двигатель, который сыграл ключевую роль в так называемой промышленной революции. Приставка «килограмм» используется в метрической системе для обозначения умножения на 1000. Таким образом, двигатель мощностью 50 кВт фактически производит 50 000 Вт.

Фрейзер Стронах

Журналист

В чем разница между лошадиными силами и крутящим моментом? — Журнал Auto Trends

9 акции

Мощность и крутящий момент являются важными показателями с общей идеей о том, что чем больше, тем лучше, поскольку это делает вашу машину быстрее. Но что именно они представляют?

Проще говоря, мощность и крутящий момент — это несколько цифр, которые могут указывать на производительность двигателя. Важно отметить, что их на самом деле не следует принимать за чистую монету, и их всегда следует анализировать. Поэтому проанализируем их по отдельности.

Содержание

Крутящий момент означает тяговое усилие

Этот Challenger развивает мощность 707 лошадиных сил и крутящий момент 650 фунто-футов.

Крутящий момент двигателя указывает, с общими упрощениями, тяговое усилие двигателя. В частности, чем больше число, тем больше двигатель может тянуть или буксировать. Крутящий момент — это сила, приложенная к руке, какой бы она ни была, заставляющая указанную руку вращаться.

Сила показывает, насколько мощным является указанное вращение. Конечно, не то, насколько быстро это вращение, а именно то, насколько оно мощное. Другими словами, чем больше сила и чем больше рука, тем больше поворот.

Сила — это взрыв топлива, который толкает поршень вниз, а плечо — это радиус подшипника шатуна на коленчатом валу (представьте, что рука на этой гифке — это поршень, а длина ключа — это радиус, о котором я говорил ).

Чем больше радиус, тем большую силу он производит. Также имейте в виду, что при обсуждении веса буксировки не обязательно имеется в виду прицеп. Ведь шасси автомобиля – это еще и буксирный вес.

Различные виды крутящего момента

Этот C7 Corvette Gran Sport развивает мощность 460 лошадиных сил и крутящий момент 465 фунт-футов.

Крутящий момент двигателя и крутящий момент колес сильно различаются. Передаточное отношение также умножает крутящий момент на упомянутое передаточное число. Кроме того, крутящий момент можно умножить на радиус колеса.

Например, если у вас общее передаточное число 5, колесо диаметром 15 дюймов (для простоты мы не будем учитывать высоту боковины шины) и крутящий момент двигателя 100 фунто-футов при 2000 об/мин, крутящий момент колеса будет 312,5 фунт-фут.

Это важно, поскольку, возможно, у автомобиля низкий крутящий момент двигателя, но указанная сила значительно увеличивается, из-за чего меньшее число может выглядеть хуже, чем кажется. Кроме того, как правило, дизельные двигатели создают большой крутящий момент, поскольку их шатуны обычно длиннее, чем у обычного бензинового двигателя.

Таким образом, упомянутый радиус увеличивается, что приводит к большему крутящему моменту. По этой причине дизельные двигатели используются для грузовиков и полуприцепов. Они должны буксировать прицепы и перемещать их в приличном темпе, но не на гоночных скоростях.

Мощность в л.с. и крутящий момент

Мощность в л.с. показывает, насколько быстро двигатель производит указанный крутящий момент. Крутящий момент, умноженный на время, — это мощность. Проще говоря, это показывает, насколько быстро двигатель может буксировать указанный вес. В частности, чем быстрее он может буксировать этот вес, тем быстрее автомобиль, по крайней мере, обычно это так. Время в случае двигателя — это обороты в минуту, а высокие обороты создают больше мощности.

Это объясняет, почему дизельные двигатели не обладают большой мощностью. Действительно, у дизельного двигателя красная черта составляет около 4000 об/мин, а у Honda S2000 с газовым двигателем красная черта составляет 9.000 об/мин.

Даже если S2000 имеет низкий крутящий момент, когда он вращается более чем в два раза быстрее, чем дизельный двигатель, можно ожидать, что он будет выдавать значительную мощность.

Этот Dodge Durango SRT Hellcat выпущен только в 2021 году.

Мощность и вес транспортного средства

Мощность имеет множество собственных оговорок. Одним из них является отношение мощности к весу, которое люди обычно игнорируют. Помните, мощность развивает двигатель, а не сам автомобиль. Привязав вес к двигателю, можно увидеть, насколько быстро конкретный автомобиль может буксировать тонну груза. Теперь давайте рассмотрим два примера, чтобы доказать небольшую мысль.

Начнем с простого Dodge Challenger с 3,6-литровым двигателем V6. Максимальная мощность этого автомобиля составляет 295 лошадиных сил. Challenger весит около 3800 фунтов. Примечательно, что если вы разделите 295 лошадиных сил на 1,7 тонны, вы обнаружите, что отношение мощности к весу составляет 174 лошадиных силы на тонну.

Теперь давайте рассмотрим Mazda MX-5, которая представляет собой гораздо меньший автомобиль с почти соответствующим двигателем меньшего размера. В частности, ND2 MX-5 с 2,0-литровым четырехцилиндровым двигателем.

Этот двигатель выдает 181 лошадиную силу, а вес автомобиля составляет всего 2300 фунтов. Это означает, что удельная мощность составляет 181 лошадиную силу на тонну, что также означает, что MX-5 потенциально быстрее, чем базовый Challenger.

Кривые мощности

Еще одна оговорка заключается в том, что мощность и крутящий момент являются относительными. Если вы немного разбираетесь в автомобилях, вы знаете, что у двигателей есть кривые крутящего момента и мощности, кривые, которые основаны на оборотах двигателя. Поэтому крайне важно знать, как выглядит эта кривая.

Если кривая мощности больше похожа на иглу, не ждите, что она будет двигаться безумно быстро. Что касается крутящего момента, если у вас есть автомобиль с высокой красной чертой, есть значительная вероятность того, что у вас будет небольшой крутящий момент при 2000 об / мин, а также практически не будет мощности, поэтому автомобиль будет чувствовать себя как слизняк на низких оборотах.

Кривая крутящего момента и мощности также может показать вам, когда ваша турбина начинает работать полностью, поэтому вы должны стремиться объехать турбину и не захлебывать двигатель. По умолчанию вы можете найти очень мало информации об этом, например, об оборотах, при которых крутящий момент и мощность максимальны.

Каждая модель Ford Mustang выдает не менее 300 лошадиных сил.

Как производители устанавливают рейтинги

Наконец, есть кое-что, на что стоит обратить внимание — как производители находят эти рейтинги мощности и крутящего момента?

В законодательной сфере стандарты испытаний не запрещают производителям использовать бензин или топливо премиум-класса. Таким образом, большинство производителей настраивают свои автомобили с возможностью обнаружения таких видов топлива и адаптации двигателя к их использованию.

При этом они могут использовать большую степень сжатия (поскольку премиальный газ более устойчив к детонации и детонации), чтобы получить немного больше мощности, в некоторых случаях до 20-30 лошадиных сил. Ford хорошо известен тем, что делает это со своей линейкой двигателей Ecoboost с турбонаддувом, но другие производители также практикуют это.


Ссылки

  1. Стикмен Физика. Крутящий момент. [Онлайн] https://stickmanphysics.com/stickman-physics-home/universal-gravitation-and-circular-motion/torque/.
  2. Как это работает. Передаточное число. science.howstuffworks.com. [Онлайн] https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio.htm.
  3. Dodge Challenger третьего поколения (2008 – настоящее время). [Онлайн] https://en.wikipedia.org/wiki/Dodge_Challenger#Third_generation_(2008%E2%80%93 присутствует).
  4. Мазда МХ-5 (НД). [Онлайн] https://en.wikipedia.org/wiki/Mazda_MX-5_(ND).
  5. лексетер. Кривая крутящего момента современных бензиновых двигателей с турбонаддувом. [Онлайн] https://i.stack.imgur.com/BshX5.jpg.
  6. Форд. Топливо и заправка – Качество топлива. [Онлайн] https://www.fordservicecontent.com/Ford_Content/vdirsnet/OwnerManual/Home/Content?variantid=7543&languageCode=en&countryCode=USA&Uid=G1886307&ProcUid=G1717126&userMarket=USA&div=f&vFilteringEnabled=False.

См. также — Получите усиление! Сравнение наддува и турбонаддува

Фотографии защищены авторским правом Auto Trends Magazine.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.