Крутящий момент двигателя, что это такое

Какой крутящий момент лучше

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

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

«Лошадиные силы» — это не самый главный показатель

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

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

Особенности величины момента силы

Крутящий момент для автомобильного мотора не является величиной постоянной, так как его значение зависит от множества факторов. Для примера давайте рассмотрим, как она изменяется в ходе рабочего цикла ДВС. При воспламенении топливной смеси в цилиндре на поршень действует сила максимальной величины, а поскольку длина плеча у нас постоянная, крутящий момент в этот промежуток будет наибольшим. Когда поршень под воздействием силы сгорающей смеси начинает двигаться вниз, свободный объем цилиндра увеличивается, а давление, соответственно, падает. Следовательно, сила, толкающая поршень, достигает своего минимума в тот момент, когда последний оказывается в нижней мертвой точке.

Кроме этого, момент силы имеет зависимость и от оборотов двигателя, а поскольку эта величина также непостоянна, определить его максимальный показатель возможно только при определенных оборотах.

Зависимость момента силы ДВС от его оборотов не является линейной, так как на определенных этапах работы двигателя возникают различные факторы, воздействующие на эту зависимость. Это сила трения, потери, вызванные повышением нагрузки на ДВС и т.п.

Что такое крутящий момент двигателя, обороты и мощность

• 12.08.2015
• Обслуживание и ремонт

Многие начинающие водители слышали о крутящем моменте, но точно не знают, что он обозначает. Обратимся к школьному курсу физики и постараемся разобраться, что к чему.

Немного теории о крутящем моменте двигателя

Итак, важнейшими показателями эффективности авто при движении являются:

1. крутящий момент;
2. ресурс мотора;
3. обороты движка.

Понятие мощности и оборотов двигателя известно всем. А что такое крутящий момент двигателя? Применив понятия из теории физики, мы можем сказать, что это сила (ньютоны), приложенная к рычагу (метры). То есть, произведение ньютона на метр равно крутящему моменту. Импульс движения машина получает от сгорания топлива. «Миссию» рычага выполняет коленчатый вал, а точнее, его кривошип. Схема передачи импульса колесам выглядит так:

• сила, полученная от сгорания бензина/дизеля, передается поршню;
• далее импульс получает кривошип, который передает ее коленчатому валу;
• коленвал посредством трансмиссии и приводных узлов двигает колеса авто.

Увеличение/уменьшение крутящего момента (КМ) зависит от нажима педали: нажимаешь до упора — сила КМ увеличивается, ослабляешь нажим — уменьшается. Другими словами можно сказать, что машина движется по трассе именно с помощью КМ.

Ресурс мотора

Взаимосвязаны ли друг с другом крутящий момент и мощность двигателя? Из курса физики известно, что мощность — это действие, совершенное за установленную единицу времени. Действие (работу) в данном случае совершает силовой агрегат. Тогда мощность показывает, сколько раз мотор произвел КМ за указанное время. Другими словами, создание КМ зависит от двигателя и его силы. Однако мощность определяет силовой ресурс автомобиля, но не его динамику. Динамика машины зависит от КМ.

Обороты мотора

А какую взаимосвязь имеют крутящий момент и обороты двигателя? Согласуясь с физическими понятиями, мы можем вывести такое значение: мощность равняется крутящему моменту, помноженному на обороты силового агрегата. Формула выглядит так: P = Мкр х N/9549; где P — это сила, а N — обороты. Таким образом, зависимость КМ и мощности от оборотов движка налицо.

Взаимодействие элементов

Нам понятно, что мощность помогает преодолевать сопротивление некоторых элементов при движении машины по трассе. Сопротивление может оказывать:

• трение частей мотора;
• трение в приводных системах;
• сила качения колес;
• иное.

Чем мощнее мотор, тем выше сила преодоления сопротивления при движении. А на что влияет крутящий момент двигателя? Он необходим для динамики разгона авто с нуля и при обгоне. От КМ напрямую зависит скорость разгона авто и достижение максимальной величины скоростного режима.

Как это выглядит на практике

Подведем итог всему. Что важнее для авто — КМ или ресурс движка? От мощности мотора зависит показатель максимальной скорости. КМ необходим для набора этой скорости, то есть, силы ускорения. Снова обратимся к физике, теория которой утверждает, что выигрыш в силе снижает мощность.

Для конкретного примера сравним дизельный и бензиновый двигатель. КМ у дизеля в разы превышает показатели бензинового агрегата, то есть, дизель может тронуться практически с холостого хода. Но какую скорость развивает дизельный двигатель на трассе, и сравнима ли она со скоростью авто на бензине? Вывод очевиден: силовой ресурс мотора выигрывает у КМ.

Но на этом история развития двигателей в сторону увеличения КМ не закончилась. Инженеры придумали турбо-дизель! Этот движок полностью удовлетворяет азарт некоторых автолюбителей: теперь интенсивный разгон возможен без ущерба развития максимальной скорости. Турбо-дизели сравнялись с бензиновыми моторами по показателям мощности, но обогнали их в крутящем моменте.

Общее положение

Теперь стоит снова немного поговорить о мощности, то есть взять во внимание то, что данный параметр указывает непосредственно на силу двигателя, при этом запас мощности всегда напрямую связан с количеством оборотов, до которых можно раскрутить мотор. Как правило, все современные машины выдают пиковую мощность в пределах 5-6.5 тысяч оборотов в минуту

На практике никто не раскручивает моторы до таких показателей, так как в городских условиях такое не представляется возможным. В среднем по городу тахометр будет показывать две-три тысячи оборотов. Из этого следует, что если изначально у мотора заявлена мощность в сотню лошадиных сил, то перемещаясь на пониженных оборотах, например, в городе, выдаваемая мощность не превысит и пятидесяти сил.

Может возникнуть необходимость динамичного разгона, и в таком случае хотелось бы получить всю мощность от . Проблема кроется в том, что добиться этого моментально невозможно. Нужно ждать повышения оборотов, а по мере этого будет увеличиваться и мощность. Когда двигатель будет раскручен до своих максимальных оборотов и стрелка тахометра приблизится к красной зоне, он сможет выдать полную, то есть пиковую, мощность, заявленную производителем.

Именно на данном этапе очень важен крутящий момент двигателя, так как именно он распределяет мощность в зависимости от того, как крутится в данный момент ДВС. Чем больше будет КМ, тем в итоге быстрее мотор будет раскручиваться до нужных оборотов. Как следствие, максимальная мощность будет выдаваться намного быстрее.

Как можно увеличить крутящий момент двигателя

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

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

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

Замена коленвала — один из способов увеличения крутящего момента

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

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

Увеличение диаметра цилиндров — еще один способ увеличения крутящего момента

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

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

Турбонаддув — удовольствие не для всех

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

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

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

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

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

Усилитель крутящего момента

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

Обороты двигателя

Разобравшись, что собой представляют два из важнейших показателей характеристик авто, остается еще один невыясненный момент: что означает показатель оборотов двигателя и на что он влияет. Этот параметр также важен при выборе авто, ведь крутящий момент начинает набираться при работающем двигателе через некоторый промежуток времени. Максимальное значение обычно достигается при оборотах в 5000-6000 (на бензиновых двигателях). Для некоторых моделях будет вполне достаточно набрать 1500-200 об/мин, чтобы начал проявляться крутящий момент. Это, безусловно, гораздо лучше и выгодней для автовладельца, поэтому можно сформулировать следующее утверждение: предпочтительней, чтобы крутящим момент возникал на минимальных оборотах двигателя, так авто будет гораздо более маневренным и легче в управлении.

Зависимость мощности двигателя от величины момента силы

Мощность ДВС определяется его работой за определенный промежуток времени. С другой стороны – это производная от момента силы ДВС, выражающаяся его произведением на количество оборотов: P = M*n, где P – максимальная развиваемая мощность, M – момент силы, n – количество оборотов коленвала. Мощность силового агрегата напрямую зависит и от частоты вращения коленчатого вала, и от величины крутящего момента. Чем выше эти показатели, тем мощнее двигатель автомобиля. Таким образом, в процессе оценки основных характеристик мотора, приоритет следует отдавать не мощности, а именно показателю максимального момента силы. Ниже приведена таблица, в которой представлены наиболее популярные марки и модели автомобилей с указанием их мощности и крутящего момента.

Практическое применение

Так что же важнее для автомобилистов – мощность или крутящий момент? Очень часто от них можно слышать, что важнее тяговый момент, а мощность второстепенна.

Пример

Если, к примеру, взять небольшой малолитражный двигатель развивающий мощность 10 л.с. при 6000 об., то крутящий момент на маховике будет равен 11,7 Нм., или 1,2 кгм., Для того чтобы получить 100 Нм. достаточно поставить понижающий редуктор, имеющий передаточное число 8,55, и результат на выходном валу достигнут. Не стоит пока вспоминать о неизбежной потере мощности в редукторе. Хотя мощность если отнять потери останется неизменной. Есть желание получить 1000 Нм.? Используйте редуктор, имеющий передаточное число 85,5 – все дело заключается только в подборе шестеренчатых пар.

Однако следует учитывать, что при крутящем моменте 100 Нм на выходе из редуктора обороты снизятся и будут уже не 6000, а чуть более 700.

Это подтверждает одно из основных правил механики: выигрывая в силе, непременно проиграем в скорости.

Получить 1000 Нм можно и при 70 об. мин., но это будет слишком медленно.

А если сравнить?

Если автомобиль едет по ровной автостраде, имея постоянную скорость 100 км\ч, то тяга двигателя в местах непосредственного контакта ведущих колес с поверхностью дороги в результате будет покрывать силу сопротивления воздуха и качения шин.

В данном случае если учесть аэродинамику, вес и давление в шинах она, к примеру, составит 54 кг. По другому – крутящий момент при радиусе качения колес 265 мм. составит 140 Нм, с оборотами колес около 1000 в минуту и расходуемой мощности 1500 кгм/сек или 20 лошадиных сил. Учитывая потери в трансмиссии – от маховика и до места контакта колеса с поверхностью, для такого движения требуется мощность двигателя около 22.5 лошадиных сил.

У разных двигателей разные конструкторские решения, выбор за потребителями

А если необходимо поехать со скоростью 200 км\час? При увеличении скорости вдвое. Сил сопротивления возрастает в четыре раза – по квадрату. Другими словами это будет означать, что необходимая мощность увеличится в восемь раз – по кубу скорости (4х2). А значит, двигатель должен быть мощностью в 170-180 лошадиных сил на маховике.

Именно поэтому не каждый автомобиль способен развить скорость в 200 км/час. И это при равномерном движении.

Допустим, что те же 22,5 лошадиные силы со скоростью 100 км/час прибавить около 10 л.с для ускорения физического тела (ІІ закон Ньютона), то есть 50 л.с. естественно если последнее, то разгон будет более энергичным.

Литровая мощность — двигатель

Литровая мощность двигателя с прямоточной схемой продувки обычно выше, чем двигателей с петлевыми схемами. Применение при петлевой схеме в выпускных патрубках золотников может не-сколько повысить мощность двигателя.
 

Литровая мощность двигателя показывает, сколько эффективных лошадиных сил снимается с одного литра рабочего объема цилиндра.
 

Литровой мощностью двигателя называют номинальную мощность, отнесенную к 1 л рабочего объема двигателя. Литровая мощность характеризует степень использования рабочего объема двигателя.
 

Литровой мощностью двигателя Мл называют отношение эффективной мощности Ne к литражу двигателя. Литровая мощность двигателя характеризует степень использования рабочего объема цилиндров двигателя.
 

Повышение литровой мощности двигателя навь вается форсированием.
 

Для повышения литровой мощности двигателей, уменьшения их веса и габаритов современные двигатели выпускаются многоцилиндровыыи, с большими числами оборотов и высокой степенью сжатия. Для обеспечения работы таких двигателей необходима надежная система зажигания.
 

По данным литровой мощности двигателей, приведенным в табл. 50 и 51, построен график ( фиг.
 

Зависимость прироста литровой мощности двигателя от давления наддува показана на фиг.
 

Что называется литровой мощностью двигателя.
 

Продолжающееся повышение степеней сжатия и литровых мощностей двигателей вынуждает, однако, заводы отказываться от применения простых и дешевых двигателей с боковыми клапанами, так что в настоящее время большая часть карбюраторных двигателей легковых и грузовых автомобилей выпускается с клапанами, расположенными в головке блока.
 

Постоянными тенденциями в области двигателестроения являются повышение литровой мощности двигателей внутреннего сгорания и увеличение их тепловой напряженности. Экономическими соображениями определяется всемерное снижение расхода масла в двигателе. Принимаются меры к уменьшению удельной емкости системы смазки с целью уменьшения габаритов двигателя и его веса.
 

Постоянными тенденциями в области двигателестроения являются повышение литровой мощности двигателей внутреннего сгорания и увеличение их тепловой напряженности. Принимаются меры к уменьшению удельной емкости системы смазки с целью уменьшения габаритов двигателя и его веса, всемерному снижению расхода масла в двигателе.
 

Вопрос: До каких примерно величин можно довести литровую мощность микролитражных двигателей, если не вводить ограничения на состав горюче-смазочной смеси.
 

При увеличении произведения г — р увеличивается масса заряда и литровая мощность двигателя, так как в этом случае больше сгорает топлива в единице рабочего объема цилиндра.
 

От чего зависит мощность двигателя

Для лучшего понимания этого необходимо знать, как вычисляется его ходовой потенциал. В первую очередь он зависит от количества лошадиных сил. Этот термин ввёл Джеймс Уатт — шотландский изобретатель и инженер. Это было нужно, чтобы подсчитать эквивалентное число лошадей, необходимое для того, чтобы тянуть паровую машину — также проект Уатта. В 1789 году изобретатель произвёл ряд математических расчётов, исследуя возможности лошади, усреднённые на большом промежутке времени. Так, одна лошадиная сила составила эквивалент 735 ваттам. Примечательно, что система измерения мощности в ваттах (W, Вт) была названа именно в честь Джеймса Уатта спустя 64 года после его смерти.

Так или иначе, мощность мотора — величина непостоянная. Она зависит от оборотов двигателя. Максимальная мощность среднего мотора составляет примерно 6000 оборотов в минуту. Разумеется, на таких оборотах никто не ездит — при передвижении по городу тахометр показывает примерно 3000 об/м. При езде с показателем, равным половине потенциала двигателя, его мощность также сокращается вдвое. Для повышения количества оборотов необходимо понизить передачу трансмиссионной коробки.

Набор оборотов занимает некоторое время, что не позволяет мобилизовать все лошадиные силы мгновенно. За время набора оборотов отвечает крутящий момент — третий показатель, от которого зависит реальная мощность двигателя.

Таким образом, реальная мощность двигателя зависит не только от количества лошадиных сил. Не менее важным фактором является количество оборотов, позволяющих реализовать потенциал, а также крутящий момент, который определяет затраченное на это время. Кроме того, мощность зависит и от массы машины — количество л. с. на тонну веса называется «удельным показателем».

Об оборотах мотора и пике КМ

Было бы намного проще, если бы кто-то придумал датчик крутящего момента. Мы имели бы возможность в реальном времени видеть и прогнозировать, как будет проходить ускорение машины. На практике их еще не существует. Например, если производитель указал, что максимальный крутящий момент будет достигнут непосредственно на 5-ти тысячах оборотов, то до этого значения его нужно будет раскрутить, а делать такое придется всего с нескольких тысяч. Именно тут и приходится сталкиваться с существенными временными потерями, которые порой так нужны во время обгона.

Если же крутящий момент двигателя достигает своего максимального значения уже при этих же двух тысячах оборотах, то никаких проблем не может возникнуть, поскольку разгон автомобиля будет уверенным при нажатии на педаль газа, что дает возможность комфортно чувствовать себя при маневрировании. Теперь становится понятным, почему многие опытные автомобилисты предпочитают ездить на авто, у которых КМ начинает активно развиваться с низких оборотов.

Если при 1600 оборотах мотор развивает двести ньютон-метров, то это отличный показатель. Эти силовые агрегаты в народе принято называть тяговитыми, так как они очень хорошо едут с низов. Жаль, но датчики крутящего момента пока не созданы, поэтому автомобилист может только догадываться, какой он у автомобиля в тот или иной момент времени.

Стоит заметить, что КМ зависит непосредственно от . Малолитражки славятся тем, что тяга на низких оборотах у них минимальна. Если для примера рассмотреть обычный ВАЗ 2108 с мотором в полтора литра, то здесь невозможно добиться хорошего крутящего момента. Водители, передвигающиеся на таких авто, отмечают, что приходится без конца переключаться на пониженные передачи, дабы искусственно крутить мотор, иначе тяги может не хватать при обгонах или подъеме на крутые уклоны.

Итог

Что ж, надеемся, вы получили ответы на свои вопросы. Теперь-то вы наверняка знаете, какой двигатель больше всего подошел бы для вас? И все последующие разы, садясь за руль, спрашивая характеристики авто или отвечая на вопросы коллеги-автолюбителя, будете более осведомлены в деталях технических параметров машины. Удачи на дорогах!

• Далее Полировка фар своими руками в домашних условиях
• Назад Выбираем лучший толщиномер лакокрасочных покрытий автомобилей

• Налоги и штрафы / Справочная информация

  27 Авг, 2019

• Рейтинги / Сравнение кроссоверов

  26 Авг, 2019

• 26 Авг, 2019

• Двигатель / Рейтинги

  23 Авг, 2019

• Кроссоверы Hyundai / Новости

  23 Авг, 2019

• 22 Авг, 2019

• 13 Апр, 2019

• 12 Мар, 2019

• 17 Фев, 2019

• 11 Апр, 2019

• 27 Июл, 2017

Популярные кроссоверы

Кроссоверы Acura Кроссоверы Audi Кроссоверы BMW Кроссоверы Cadillac Кроссоверы Chevrolet Кроссоверы Chery Кроссоверы Citroen Кроссоверы Dodge Кроссоверы Ford Кроссоверы Honda Кроссоверы Infiniti Кроссоверы Jeep Кроссоверы Hyundai Кроссоверы Kia Кроссоверы Lexus Кроссоверы Lada Кроссоверы Land Rover Кроссоверы Mazda Кроссоверы Mercedes Кроссоверы Mini Кроссоверы Mitsubishi Кроссоверы Nissan Кроссоверы Porshe Кроссоверы Peugeot Кроссоверы Opel Кроссоверы Renault Кроссоверы Ssang Yong Кроссоверы Skoda Кроссоверы Subaru Кроссоверы Suzuki Кроссоверы Toyota Кроссоверы Volkswagen Кроссоверы Volvo