Крутящий момент двигателя: что это такое простыми словами, в чем измеряется, на что влияет, чем он важнее лошадиных сил

Крутящий момент двигателя автомобиля (момент силы) — это векторная физическая величина, равная произведению силы на плечо рычага, к которому она приложена.

В чём измеряется крутящий момент? В общепринятой системе единиц величина обозначается в ньютон-метрах (Н·м). Следовательно, 1 Н·м это 1H (Ньютон), приложенному к рычагу, равному 1 м. Эти понятия имеют тесную связь с мощностью и оборотами, которые совершают коленчатый вал и мотор. Чем длиннее рычаг, тем больше тяга у двигателя.

Крутящий момент имеет разную величину, он увеличивается, когда к плечу приложена большая сила, и слабеет, когда эта сила не действует. Приведу пример. Когда нога водителя давит на педаль акселератора, то сила, приложенная к плечу, возрастает, что ведёт к повышению крутящего момента мотора.

Зачем нужен момент в автомобиле? Физический смысл крутящего момента на примере: если крутящий момент прикладывается к колесу радиусом 0,7 м, то крутящий момент составит 2300 Н·м, то есть сила двигателя автомобиля будет составлять 6440 H. Чем больше значение крутящего момента, тем сильнее двигатель будет тянуть автомобиль.

Мощность – это количество работы, совершаемой за определённое время, то есть это скорость выполнения. На примере: трактор сможет за минуту накосить больше травы, чем газонокосилка. Измеряется мощность в ваттах (Вт), что означает работу в 1 джоуль (Дж), совершённую за 1 секунду. А самая известная внесистемная единица – это лошадиная сила (л.с.), которая равна 0,736 кВт. Например, мощность мотора 200 кВт равна 272 л.с. Оба показателя тесно связаны: мощность равна произведению крутящего момента на угловую скорость.

Как ни странно, но, несмотря на то, что гужевые средства передвижения остались в истории, показатель «л.с.» до сих пор является неофициальной важной единицей измерения. Причём это касается не только производителей авто, но и государственных законов (помните про квитанцию об уплате транспортного налога?).

«Лошадиная сила» — это не совсем точный показатель производительности, который равен количеству усилий стандартной лошади для подъёма груза в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. Этот показатель придумали в период промышленной революции для сравнения превосходства механизмов над лошадьми. Джеймс Уатт, инженер из Шотландии, ввёл официальную единицу измерения мощности, которая была названа в честь его имени – «Вт» — ватты. 1 кВт равняется 1,36 л.с., но этот показатель измерения мощности не прижился, в обиходе остался привычная всем лошадиная сила. Тем не менее, автомобиль толкает впёрёд не мощность, а крутящий момент.

В современном мире лошадиные силы не совсем точно определяют параметры автомобиля. Транспорт с малой мощностью может быть резвее, чем другая более мощная машина. А вот автомобили на дизельном моторе показывают лучше тягу и динамику, чем на бензиновом. В результате производители придумали более интересную характеристику, которая бы лучше описывала современный двигатель. Этот параметр называется крутящий момент.

В статье – что такое крутящий момент, в чём измеряется, от чего зависит, на что влияет, в чём разница между мощностью, лошадиными силами и крутящим моментом.

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля простыми словами

Для понимания термина «крутящий момент» стоит рассмотреть основную информацию:

1. Номинальная мощность. Механический показатель, измеряемый на валу в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт). В отдельных случаях эту величину измеряют лошадиными силами, но это не совсем правильно.
2. Номинальное напряжение. Передаётся на клеммы двигателя соответственно со спецификацией.
3. Пусковой или статический крутящий момент. Минимальный показатель, обеспечиваемый двигателем на холостом ходу при номинальной подаче напряжения определённой частоты.
4. Промежуточный крутящий момент ДВС. Минимальное значение, развивающееся от питания двигателя с номинальным напряжением и частотой. Величина показателя колеблется от 0 оборотов в минуту и может достигать определённого пика.
5. Максимальный крутящий момент. Величина, достигаемая ДВС при эксплуатации с обозначенной подачей напряжения.
6. Номинальный крутящий момент. Всегда соответствует мощности и числу оборотов ДВС в минуту.

Приведённые термины – это простая физика, и в них стоит разобраться, чтобы понять, как работает ДВС, что достигается за счёт мощности и какой показатель является основным для динамики автомобиля.

В каких единицах измеряется крутящий момент – ньютон-метр.

Часто крутящий момент (КМ) двигателя внутреннего сгорания соизмеряют с силой или скоростью вращения. Чтобы разобраться с этим понятием, следует понять, какую работу выполняет мотор за один оборот. Именно величина этой силы измеряется в ньютон-метрах (Н·м). Сам крутящий момент любого двигателя можно представить в виде простой формулы с множителем, где сила умножается на движение и на выходе получается работа.

Крутящий момент на холостом ходу и при переходе на нейтральную передачу будет разным. Его величина не является постоянной и сильно зависит от интенсивности работы ДВС. Именно поэтому технические характеристики транспорта определяют максимальный крутящий момент коленчатого вала, при которых показатель достигает, например, 200 Н·м при 3000 об/мин. — вот что значит ньютон на метр крутящего момента.

При рассмотрении возможностей ДВС, этот показатель является бессмысленным, поскольку итоговое число может быть умножено на конкретную передачу. Следовательно, даже при минимальных оборотах мотор будет производить больше энергии.

Примеры

Если автомобиль увяз в песке и не может из него выехать, то мощность мотора в этом случае будет нулевая, поскольку никакой работы не происходит. А крутящий момент в этом случае будет присутствовать. Поэтому вывод: крутящий момент без мощности существует, а мощности без крутящего момента не бывает.

Без высокого крутящего момента автомобиль не сможет выбраться из песка

Представим, что автомобиль упёрся колёсами в стену и не может тронуться с места. Мощность здесь будет нулевая, при этом крутящий момент увеличивается. То есть крутящий момент – это та сила, которую производит мотор, преобразуя тепловую энергию в механическую.

Когда авто едет по прямой дороге и резко начинается подъём, то сопротивление на колёсах станет больше, обороты мотора снизятся, причём топливо будет подаваться в прежнем количестве. Если мотор работает исправно, то крутящий момент в этом случае увеличится. ДВС как бы приспособится к нагрузке и водителю не потребуется переключить более низкую передачу. А во время спуска авто будет разгоняться, тяга уже не так важна, как тот факт, чтобы мотор смог успевать её производить. Мощность становится важнее крутящего момента.

Следующий пример. Лошадь с тяжёлыми санями в дороге застревает в канаве. Если животное будет с разбегу пытаться выскочить из канавы, то у него ничего не получится. Здесь понадобится приложить такую силу, которая будет являться крутящим моментом. Сила шага лошади при отталкивании будет являться олицетворением крутящего момента. А частота шага будет сравнима с частотой оборотов мотора.

Ещё более простой пример. Работник, обрабатывающий мотыгой поле. Здесь количество ударов мотыгой в минуту приравнивается к числу оборотов мотора. А сила, с которой человек ударяет мотыгой о землю, олицетворяет крутящий момент мотора. Таким образом, мощность ДВС – это совокупность числа оборотов и крутящего момента, то есть, сколько полей человек может обработать за определённый период времени. Работник может применять небольшую мотыгу (малый крутящий момент) и работать ей быстро (повышенные обороты мотора), либо бить медленно большой мотыгой (малые обороты), но сильно (большой крутящий момент). Отмечу, что количество проделанной работы может быть равным при самых разных значениях крутящего момента.

Чем раньше достигается пиковое значение крутящего момента, и чем позже максимум мощности, тем больше двигатель раскрывает свой потенциал. Оптимальные показатели в этом случае имеют электрические моторы. Они обладают пиковой тягой почти сразу после начала движения. А вот мощность увеличивается постепенно. Также одним из главных свойств, влияющих на мощность и крутящий момент, являются обороты ДВС. Чем больше оборотов мотора, тем он больше мощности выдаёт.

Немного расскажу про моторы, устанавливаемые на гоночные автомобили. Такие двигатели имеют небольшой размер и небольшой показатель крутящего момента. Но эти моторы могут набирать до 20 000 об/мин., то есть на выходе получается просто сверхмощность. Если обычный мотор при 4 тыс. об./мин. выдаёт 250 Н·м при 140 л.с., то суперкар при 18 тыс. об./мин. выдаёт почти 650 л.с.!

Гоночные авто имеют невысокий показатель крутящего момента

Но на практике сильно повысить частоту мотора тяжело, ведь в противовес вступают трение и инерционные нагрузки. Если попытаться раскрутить мотор от 4000 до 8000 об./мин., то инерционные силы увеличатся в 4 раза, что может вывести мотор из строя. Турбонаддув способен неплохо повысить КМ, но это зачастую приводит к сильному нагреву мотора.

Сила в моторах, которая толкает поршни, возникает в результате энергии микровзрывов топливно-воздушной смеси. То есть поршень схож с лошадиной силой. Благодаря поршню происходит раскручивание коленвала и передача через систему валов трансмиссии энергии для раскручивания колёс автомобиля. Чем быстрее вращается коленвал, тем больше мощность ДВС.

При высоком крутящем моменте колёса автомобиля вращаются быстрее, то есть транспортное средство получает больше динамики, оно становится более «резвее».

От чего зависит крутящий момент двигателя

Чтобы понять, какой крутящий момент для автомобиля лучше, стоит разобраться, какие основные факторы влияют на его образование. Физический смысл КМ понятен, но он изменяется зависимо от нескольких факторов:

1. Механические свойства материалов изготовления деталей. Нейлоновые шестерни более легки по сравнению с металлическими, но при воздействии на них большого КМ произойдёт их поломка.
   ДВС изготавливаются из разных материалов, но, как правило, те, что изготовлены из металла, имеют более больший крутящий момент, чем те, что изготовлены из пластмассы
2. Максимальное напряжение, на которое рассчитан ДВС. Более высокие показатели повышают мощность, и это позволяет крутящему моменту достичь максимальных отметок. Несмотря на это, отсутствие баланса способно приводить к перегреву и даже сгоранию, потому важно делать поправку на материал. Главным в этом случае является номинальное напряжение, которое двигатель может получить без сбоев и других деформаций.
   Максимальное напряжение мотора прописывается в технических характеристиках. Связь между рабочим напряжением и крутящим моментом
3. Тепловыделение. Именно этот фактор ограничивает максимальный крутящий момент ДВС. Он проявляется, потому что мотор при работе вырабатывает ненужное тепло и в процессе функционирования его становится больше. Рассматриваемый показатель будет снижаться, если применяется современная система охлаждения.
4. Конструкция ДВС. Большая площадь поршня и сильнее давление газов в цилиндрах, тем сильнее крутящий момент.
5. Рабочий объём ДВС. Значение предельного крутящего момента зависит от характеристик самого двигателя, в первую очередь от его вместимости. Если рассмотреть на примере – машину с объёмом двигателя 1,3 и 1,5 л сходу разогнать сложно, а двухлитровый – вполне реально, даже на низких оборотах.
6. Радиус кривошипа коленвала. В современных моторах это значение можно регулировать в небольших пределах, поэтому значительно увеличить крутящий момент за счёт этого показатели инженерам довольно сложно. Поэтому разработчики автомобилей пытаются повысить КМ такими методами, как внедрение турбонаддува, повышение сжатия, улучшение процесса сгорания горючего, применение впускных коллекторов определённой формы.

Показатели КМ и мощности достигают максимальных показателей при конкретных оборотах двигателя. Но, это значение – совершенно неважно для рядового автовладельца. Генри Форд сказал: «лошадиные силы продают автомобиль, а крутящий момент выигрывает гонки». И эта фраза как нельзя лучше позволяет разобраться в проблеме – первое, на что стоит обращать внимание при выборе мотора – это его объём.

Крутящий момент увеличивается при увеличении оборотов мотора, но после достижения своего максимального значения КМ снижается, несмотря на увеличение частоты вращения коленчатого вала.

На что влияет крутящий момент

Высокие показатели КМ помогают быстрее разогнать автомобиль, но так происходит не всегда. В отдельных случаях, даже при повышенных значениях момента, машина набирает скорость в движении довольно медленно. Связано это с тем, что двигателю нужно время на прогрев (простыми словами – «набрать обороты»).

Простой пример крутящего момента можно увидеть, когда применяется гаечный ключ для закручивания гайки

При сравнении с организмом человека можно сказать что мощность – это выносливость, а крутящий момент – это сила. Мощность мотора напрямую зависит от того, какую максимальную скорость может набрать транспортное средство, а крутящий момент определяет, насколько быстрее будет достигнут максимальный показатель скорости. Поэтому авто с мощными двигателями не особо быстро разгоняются, а в тех машинах, где моторы послабже, быстрее набирают скорость.

Специалисты со стажем прекрасно понимают, что лучше выбрать машину с таким мотором, в котором значение крутящего момента при стандартных оборотах является наилучшим. Это максимально раскрывает потенциал мощности двигателя внутреннего сгорания.

В моторах автомобиля крутящий момент прикладывается в центре вращения для создания линейной силы

Как крутящий момент влияет на разгон? Этот показатель прямо влияет на динамику разгона, причём маломощные моторы показывают лучшие результаты, чем те, которые на порядок мощнее при одинаковом весе и размере автомобиля. Всё дело в крутящем моменте, который является важнее при разгоне, чем мощность ДВС и лошадиные силы. Но сам по себе КМ может не обеспечить хорошую динамичность авто, поскольку это зависит от других факторов, таких как передаточные числа трансмиссии, диапазоны силового агрегата и прочие внешние условия.

Плюсы максимального крутящего момента

Максимальный крутящий момент позволяет эффективно разогнать машину, но без других важных для динамики показателей, он не эффективен. Именно эта сила обеспечивает ускорение после нажатия на педаль газа.

Главное преимущество максимального показателя – быстрый разгон с места (при условии достаточного объёма двигателя) и простота обгона в движении. При выборе нового автомобиля стоит обращать внимание именно на этот показатель, потому что он существенно упрощает вождение. В тоже время, реализовать и применить доступные лошадиные силы в полную силу в городских условиях – практически невозможно.

Как создаётся подъемная сила крутящим моментом

Для оценки роли крутящего момента учитываются следующие факты:

• авто с мощным мотором, но низким крутящим моментом будет иметь невысокий показатель разгона по сравнению с машиной с высоким крутящим моментом и ДВС меньшей мощности;
• большой показатель крутящего момента поможет автомобилю быстро ускориться даже при небольших оборотах мотора;
• максимальное значение скорости автомобиля зависит только от мощности ДВС, крутящий момент на это никак не влияет. Таким образом, максимальная скорость транспортного средства с очень большим крутящим моментом может быть невысокая. Например, мощные джипы обладают огромным крутящим моментом, но имеют невысокую максимальную скорость, а спортивные авто могут иметь малый крутящий момент, но очень высокую максимальную скорость.

Вывод – скорость разгона автомобиля зависит только от крутящего момента, а не от мощности мотора. Чем больше крутящий момент, который передаётся на ведущую ось автомобиля, и чем быстрее он достигнет максимальных значений, тем легче преодолевать сложные участки пути.

Как можно повысить крутящий момент?

1. Улучшение системы воздухозабора и системы выпуска выхлопных газов.
2. Увеличение площади поршней.
3. Установка наддува на атмосферный мотор.
4. Повышение компрессии.
5. Чип-тюнинг. Перепрошивка топливной карты блока управления ДВС.
6. Смена форсунок или инжекторов.

Важно понимать, что самостоятельное повышение крутящего момента путём внесения изменений в заводскую конструкцию автомобиля сильно снижает ресурс мотора.

Что такое мощность двигателя

Мощность – это физическая величина, отражающая совершаемую двигателем работу за определённую единицу времени. При вращательном движении она устанавливается как произведение крутящего момента на скорость коленвала. Чаще всего она определяется в лошадиных силах, но могут применять и другие единицы измерения, например кВт.

Для установления основных характеристик авто используются следующие показатели мощности:

• литровая;
• эффективная;
• индикаторная.

Индикаторная мощность – это такая сила, с которой газ оказывает давление на поршень. Другие факторы в расчёт не берутся – только приложенная сила в момент сгорания топливной смеси. Она является пропорциональной объёму мотора и среднему показателю давления газов в цилиндрах

Эффективная мощность передаётся коленчатому валу и КПП. А литровая мощность представлена соотношением объёма мотора к его максимальной мощности. У дизельных ДВС она составляет 10-15 кВт/л.

Мощность не является величиной постоянной. Каждый двигатель имеет собственную кривую линию, отображающую на графике зависимость от частоты вращения коленвала. До достижения пиковых отметок проходит примерно 4-5 тысяч оборотов, мощность возрастает пропорционально им, а далее начинает плавно отставать, что приводит к наклону кривой. Перекрытие клапанов при максимальной частоте вращения и коэффициенте полезного действия возникает из-за недостаточного газообмена.

Узнать мощность мотора, установленного на конкретной машине можно при помощи инструкции по эксплуатации авто. В разделе с техническими показателями будет указана вся информация в виде пиковых значений. Если мощность установлена производителем в кВт, как рассчитать число лошадок становится понятно (1 кВт = 1,36 л.с.).

Что такое «лошадиные силы» и откуда они появляются

Понятие «лошадиной силы» придумал инженер из Шотландии Джеймс Уатт, который внёс свой вклад в историю. Его именем сейчас измеряют мощность бытовых приборов. Он жил в первой половине 19 века и объяснял, что измерять мощность на примере лошадей его «научили» пони, которые в то время долго использовались в горной промышленности. Он заметил, что каждая лошадь может поднять примерно 150 кг массы за 1 минуту на расстояние 30 м. Это и натолкнуло его на расчёт.

Животное массой почти 500 кг ходило по кругу и натягивало канат через систему блоков, что имитировало работу крана, который бы поднимал груз кг со скоростью 1 м/с. Груз имел массу 140-190 кг каждый. Таким образом, за 8-часовой рабочий день лошадь могла без особого труда со скоростью 3 км/ч поднять около 14 тонн груза.

В основных европейских странах одну лошадиную силу сравнивают с 75 кг/с – это поднятие груз весом 75 кг на высоту, равную 1 метру за секунду. В физике единица измерения, именующаяся лошадиными силами – не прижилась, чаще её используют в автомобильной сфере. Технологии развиваются, но сам термин остался в обращении.

Если в технической документации транспортного средства, его мощность описывается в кВт, установить количество л.с не сложно. Показатель, имеющийся в паспорте достаточно разделить на стабильную величину, равную 0,735. Так и получают количество лошадиных сил.

Но, надо помнить, что мощность не является постоянной величиной. Она сильно зависит от количества оборотов двигателя, потому рядом с ней указывают их показатель. Современные ДВС проявляют максимальную тяговую силу при 5-6 тыс. об/мин, но в таком режиме в условиях города никто не ездит. Показатели на тахометре чаще всего едва достигают 3 тыс об/мин, соответственно в этом случае мотор показывает половину от своей силы.

Крутящий момент и лошадиные силы: в чем разница

Рассмотрим такой вопрос, как разница между крутящим моментом и лошадиными силами. Сразу заметим, что важны оба показателя, но установить степень их ценности можно при рассмотрении конкретных примеров.

Если вам нужно ускориться, чтобы совершить обгон или успеть проехать светофор на мигающий зелёный свет, понадобиться использовать именно лошадиные силы. Безусловно, «запустить» их в один момент не получится, потому что двигателю придётся сначала разогнаться до определённых оборотов, а для этого необходимо время. Тут к делу подключается именно крутящий момент, благодаря которому удаётся совершить быстрый разгон.

Мощность мотора это продуцируемая энергия, которая преобразуется на валу двигателя, изменяется в коробке переключения передач и редукторе, а потом переходит на ведущее колесо. Следовательно, крутящий момент и является той самой толкающей силой.

Если двигатель имеет малую мощность, машина тронется с места с грузом при правильном выборе позиции в КПП. Но, чтобы ехать с большей скоростью потребуется именно достаточный крутящий момент и хороший запас мощности мотора.

Приведу пример. Давайте сравним трактор и гоночный болид. При равном объёме двигателя и количестве лошадиных сил болид использует крутящий момент для увеличения скорости – большое количество мощности применяется для увеличения скорости. А трактор использует мощность для выработки тяги, а не для скорости, чтобы он мог передвигать тяжёлый груз, пахать землю и др.

Что важнее: мощность или крутящий момент для динамики авто

На этом показателе стоит остановить внимание при выборе автомобиля. Если мощность двух ДВС различается несущественно, стоит выбирать самый моментный, особенно если используется механическая коробка переключения передач. Именно этот показатель в промежуточных режимах сыграет ключевую роль. Если мотор всё время будет работать на пределе, мощность ничего не даст. Она важна, но только не при максимальных оборотах. В остальных условиях, двигатели с большим крутящим моментом выиграют.

Зависимость крутящего момента от оборотов двигателя

Для широкого понимания темы нужно углубиться в оба термина и рассмотреть их детали, чтобы понять, чем отличается мощность от крутящего момента. Для этого сравним рабочие характеристики этих показателей:

1. Мощность мотора – это второстепенная рабочая характеристика, она производная крутящего момента;
2. Самый важный показатель работы двигателя внутреннего сгорания – это крутящий момент на коленвале;
3. Частота вращения коленвала определяет мощность мотора. Чем больше обороты, тем выше мощность ДВС (разумеется до определённого потолка);
4. Частота увеличения оборотов мотора повышает крутящий момент, но достигнув максимального значения, КМ уменьшается, независимо от частоты вращения оборотов.
5. Мощность от крутящего момента выражается формулой: N = Мкр *n/9549 (N – мощность, Мкр – крутящий момент, n – количество оборотов коленвала за 1 минуту, 9549 — коэффициент).

Какие выводы из этого можно сделать?

• При выборе автомобиля и сравнивая крутящий момент и мощность, большее значение имеет первый показатель;
• При выборе моторов с идентичными рабочими характеристиками предпочтительнее выбирать ДВС с большим крутящим моментом;
• Чтобы обеспечить лучшую динамику разгона и эффективную тягу мотора, частоту вращения коленвала нужно держать в том диапазоне, при котором крутящий момент достигает своего максимального значения. У одних силовых агрегатов пик крутящего момента достигается при 3000 об./мин., а у других при 4500 об./мин. Чем меньше эти значения, тем быстрее разгоняется машина.

Отмечу, что двигатель выдаст максимум тяги не в одной точке, а в диапазоне – это «полка крутящего момента». Это можно легко заметить при движении авто в гору с механической КПП. Здесь диапазона мощности хватает, чтобы не переходить на низкую передачу, потому что запаса крутящего момента хватит, чтобы тянуть авто в пределах одной передачи. То же самое касается и динамичных манёвров на высокой скорости.

Если крутящий момент можно увеличить в несколько раз, то почему у него есть предел — «потолок», выше которого он не может быть увеличен? Главная характеристика мотора – это мощность, которую никак не изменить. Если водитель выиграет в скорости, то проиграет в крутящем моменте, и наоборот. Хоть это и звучит нелогично, но показатель КМ не должен вообще интересовать автомобилиста, ведь раскрутить мотор можно и при высоком передаточном числе.

Мощность является расчётной величиной, которую нельзя измерить отдельно от крутящего момента, поскольку она от него зависит. Крутящий момент показывает ту мощность, которая будет видна при нажатии педали газа при обгоне. Чем больше момента, тем лучше динамика автомобиля. Мощность просто влияет на максимальную скорость машины.

Чем отличается крутящий момент для бензинового и дизельного мотора

Бензиновые двигатели не отличаются существенными показателями КМ по сравнению с дизельными. Их максимум приходится как раз таки на средние обороты и составляет приблизительно 3-4,5 тыс. оборотов. Но, бензиновый двигатель способен раскрутиться и до 7-8 тыс. об./мин., тогда мощность будет зависеть от оборотов. Дизель имеет скромный диапазон оборотов 5 тыс. в минуту, потому в схожих ситуациях заметно проигрывает бензиновому.

Ещё раз повторю: максимальная мощность требуется для достижения скорости, а крутящий момент именно определяет её. Целесообразно вспомнить курс теоретической механики. В нём указано, что если достигнут максимальный крутящий момент, то частота вращения снижается. Но, описанные правила не как не меняют будни и применимы только для гонок по трассе и используются для машин спорт-класса. Там бензиновый двигатель даст фору дизельному, именно пользуясь КМ. В тоже время последний имеет большую тягу даже с холостого хода и легко возьмёт груз под горку. Высокий КПД, мощная тяга и эффективное расходование топлива с лихвой уравнивают дизели с бензиновыми моторами как по мощности, так и скоростным показателям.

Почему крутящий момент падает? Действительно, он нарастает мгновенно, а потом снижается. Связано это с подачей свежей смеси в цилиндры.

В последние годы электродвигатели становятся более популярными, но принцип их работы совершенно другой. Если их крутящий момент будет ниже, то мощность возрастёт. Этим и объясняется популярность гибридов, где крутящий момент электродвигателя будет максимальным.

Рассмотрим пример. Были проведены теста 2-х моторов Audi: дизельного 2 л, мощностью 140 л.с., КМ 320 Н·м и бензинового 2 л, 150 л.с., КМ 200 Н·м. После тестов выяснилось, что дизель почти на 40 л. с. мощнее, чем бензиновый мотор. Поэтому при выборе авто не всегда стоит смотреть только на количество лошадок. Ведь машина с более высоким крутящим моментом может показать себя гораздо динамичнее.

Самый лучший показатель качества отдачи автомобильного мотора – это его эластичность, то есть насколько хорошо он набирает обороты под нагрузкой. К примеру, это разгон от 60 до 100 км/ч на 4 передаче, либо с 80 до 120 км/ч на 5-й. Это стандартные тесты в автомобильной промышленности.

Посмотрите интересное видео по теме:

Крутящий момент двигателя автомобиля это особый термин, включающий в себя произведение силы, приложенной к плечу рычага. Эта величина непостоянная, она изменяется в ньютонах, а плечо в метрах. Величина измерения это 1 Н·м, равный 1 Н при воздействии на рычаг в 1 м.

Разобраться с описываемыми понятиями можно, если рассмотреть другие термины, такие как мощность двигателя и обороты, которые совершает вал. После прочтения статьи, думаю, у вас не будет вопросов о том, что такое лошадиные силы и что именно они отображают, а также понятно значение крутящего момента для автомобиля.

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля

Как мощность двигателя и крутящий момент влияют на разгон автомобиля

Если перейти от теории к практике, большинству автолюбителей неважно, в чем измеряется крутящий момент и как он взаимосвязан с указанной мощностью. Более важной является информация о том, как эти характеристики влияют на удобство управления автомобилем и его производительность

Здесь также не все так просто, ведь сравнивать приходится не только заявленные технические характеристики, но также и многие другие параметры. Условия эксплуатации, максимальная нагрузка и другие важные критерии обычно не всегда соответствуют желаемым, поэтому в большинстве случаев приходится идти на компромисс и выбирать оптимальный вариант среди возможных.

Среди различных типов двигателей можно выделить многоцилиндровые, у которых крутящий момент достигается на минимальных оборотах. Также к ним относятся турбированные агрегаты и дизельные двигатели, особенно использующиеся для оснащения сельскохозяйственной техники. Здесь все просто: тяговая мощность предпочтительней, нежели высокая скорость, поэтому большинство тракторов и комбайнов способны провоцировать возникновение крутящего момента уже при 1000 об/мин.

Что касается легковых автомобилей, здесь в лидеры выбиваются именно дизельные двигатели. Выбирая себя подходящую модель, следует учитывать, что мощность двигателя фиксируется на максимальных оборотах, а вот скорость, при которой эта мощность будет достигнута, определяется именно крутящим моментом.

Подытожив, можно выделить несколько ключевых моментов:

• Оценивая эксплуатационные характеристики авто и сравнивая с техническими показателями, величина крутящего момента является более важным критерием выбора, нежели мощность двигателя.
• В процессе эксплуатации авто для достижения оптимальных показателей тяговой силы и скорости разгона, необходимо поддерживать режим вращения коленвала именно в тех значениях, когда величина крутящего момента достигает пика.
• Силовые агрегаты с приблизительно одинаковыми рабочими и техническими характеристиками, предпочтение стоит отдать тем моделям, где крутящий момент будет выше.
• Крутящий момент, который двигатель приобретает на более низких оборотах, позволяет успешней ускорять авто и обеспечивает большую производительность механизма.
• Максимальная скорость автомобиля напрямую зависит от мощности двигателя, причем крутящий момент на это практически не влияет.

Обычно споры вокруг мощности и крутящего момента двигателя возникают нечасто. Мы привыкли оперировать другими показателями, представляющими модель в самом выгодном свете. Такая маркетинговая хитрость позволяет позабыть, что мощность и крутящий момент двигателя — понятия взаимосвязанные и зачастую противоречивые. Более точное определение этих параметров, а также основные отличия и взаимосвязь рассмотрены в приведенной информации.

Следите за нами в соцсетях

Зависимость крутящего момента и мощности

Понятия мощности двигателя и крутящего момента затрагиваются в различных источниках информации и технической литературе. Да и сами автомобилисты очень часто упоминают о них. Именно эти величины позволяют наглядно представить самые важные параметры легковых и грузовых автомашин

Важность их обусловлена ещё и тем, что они помогают определить, как поведёт себя машина в тех или иных реальных условиях

Например, редуктор непосредственно влияет на то, как функционирует двигатель.

Рассмотрим пр.актический случай.

Для увеличения КМ пикап может функционировать на низких передачах, если возникает необходимость перемещать крупногабаритный груз немалого веса. Но если рядом поставить два пикапа и заставить их передвигаться на одинаковых передачах, то один из них вполне сможет перевезти груз намного тяжелее, поскольку у него могут быть в запасе лишние лошадиные силы. Следовательно, чем больше имеется «лошадок» под капотом автомобиля, тем выше КМ.

Поставим рядом трактор и спортивный болид.

Болид имеет очень много «лошадей», но КМ необходим ему, чтобы посредством редуктора развивать скорость.

Для его движения не требуется прикладывать много работы, поэтому большая часть сил уходит именно на наращивание скорости. Трактор − дело другое. На нём может быть установлен движок такого же объёма, да и «лошадей» он может вырабатывать в таком же количестве, как и болид, но… Его мощность обеспечивается посредством работы редуктора. Он никогда не придёт на финиш раньше болида, но легко дотащит его до финиша. Несмотря на то, что КМ и мощность сильно взаимосвязаны, у них совершенно разные роли.

Как его увеличить и в каких случаях это оправдано

Первоначально крутящий момент определяется на этапе конструкторской разработки двигателя внутреннего сгорания. Существенно увеличить эту характеристику можно, разве что при конструктивных изменениях ДВС. В практике специальных мастерских такой метод увеличения крутящего момента называется форсирование двигателя. Он заключается в увеличении компрессии за счет изменения геометрии поршневой группы, замене штатных форсунок, увеличения воздухозабора, других конструктивных решениях.

Более доступный способ увеличения крутящего момента – коррекция топливной карты с помощью чипования блока управления. Существенного увеличения крутящего момента (более 20%) при чиповании ожидать не следует, но такой метод менее дорогостоящий, не требует конструктивных изменений.

В любом случае, увеличение крутящего момента значительно уменьшает ресурс двигателя, так как все механические нагрузки на узлы двигателя рассчитаны, исходя из крутящего момента, определенного производителем. Их увеличение может вызвать преждевременный износ деталей.

Если вы пока не планируете участвовать на своем авто в соревнованиях по дрифтингу, дрэг-рейсингу и другим экстремальным видам автомобильных состязаний, лучше отложить идею увеличения крутящего момента до тех времен, когда участие в таких соревнованиях будет для вас реальной целью.

Видео — что важнее мощность или крутящий момент:

Выбрать видеорегистратор: незаменимый гаджет для водителя

Сканер для самостоятельной диагностики автомобиля

Подобрать любую автохимию для вашего авто

Некоторые водители предпочитают видеорегистратор в виде зеркала

Как рассчитывается мощность двигателя?

Расчет мощности мотора проводится несколькими способами. Самый доступный способ – через крутящий момент. Умножаем крутящий момент на угловую скорость – получаем мощность двигателя.

N_дв – мощность двигателя, кВт;

M – крутящий момент, Нм;

ω – угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/сек;

π – математическая постоянная, равная 3,14;

n_дв – частота вращения двигателя, мин-1.

Мощность рассчитывается и через среднее эффективное давление. Камера сгорания имеет определенный объем. Разогретые газы воздействуют на поршень в цилиндре с определенным давлением. Двигатель вращается с некоторой частотой. Произведение объема двигателя, среднего эффективного давления и частоты вращения, поделенное на 120, и даст теоретическую мощность двигателя в кВт.

V_дв – объем двигателя, см3;

P_эфф – эффективное давление в цилиндрах, МПа;

120 – коэффициент, применяемый для расчета мощности четырехтактного двигателя (у двухтактных ДВС этот коэффициент равен 60).

Для расчета лошадиных сил киловатты умножаем на 0,74.

N_дв л.с. – мощность двигателя в лошадиных силах, л. с.

Другие формулы мощности двигателя используются в реальных расчетах реже. Эти формулы включают в себя специфичные переменные. И чтобы измерить мощность двигателя по другим методикам, нужно знать производительность форсунок или массу потребленного двигателем воздуха.

На практике расчет мощности автопроизводители выполняют эмпирическим способом, то есть замеряют на стенде и строят график зависимости по факту, на основании полученных во время испытаний показателей.

Мощность двигателя – величина непостоянная. Для каждого мотора есть кривая, которая отображает на графике зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала. До определенного пика, примерно до 4-5 тысяч оборотов, мощность растет пропорционально оборотам. Далее идет плавное отставание роста мощности, кривая наклоняется. Примерно к 7-8 тысячам оборотов мощность идет на спад. Сказывается перекрытие клапанов на большой частоте вращения коленвала и падение КПД мотора из-за недостаточно интенсивного газообмена.

Чтобы узнать мощность двигателя, обратитесь к инструкции по эксплуатации авто. В разделе с техническими характеристиками мотора будет указана мощность и обороты, при которых она достигает пикового значения. Если мощность указана киловаттах, чтобы рассчитать лошадиные силы двигателя, воспользуйтесь приведенной выше формулой. В некоторых случаях автопроизводитель предоставляет график, на котором есть зависимость мощности двигателя и крутящего момента от частоты оборотов.

Основные параметры электродвигателя

Момент электродвигателя

Вращающий момент (синонимы: вращательный момент, крутящий момент, момент силы) — векторная физическая величина, равная произведению радиус вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы.

• где M – вращающий момент, Нм,
• F – сила, Н,
• r – радиус-вектор, м

Справка: Номинальный вращающий момент М_ном, Нм, определяют по формуле

• где P_ном – номинальная мощность двигателя, Вт,
• n_ном — номинальная частота вращения, мин-1

Начальный пусковой момент — момент электродвигателя при пуске.

Справка: В английской системе мер сила измеряется в унция-сила (oz, ozf, ounce-force) или фунт-сила (lb, lbf, pound-force)

1 oz = 1/16 lb = 0,2780139 N (Н)1 lb = 4,448222 N (Н)

момент измеряется в унция-сила на дюйм (oz∙in) или фунт-сила на дюйм (lb∙in)

1 oz∙in = 0,007062 Nm (Нм)1 lb∙in = 0,112985 Nm (Нм)

Мощность электродвигателя

Мощность электродвигателя — это полезная механическая мощность на валу электродвигателя.

Мощность электродвигателя постоянного тока

Механическая мощность

Мощность — физическая величина, показывающая какую работу механизм совершает в единицу времени.

• где P – мощность, Вт,
• A – работа, Дж,
• t — время, с

Работа — скалярная физическая величина, равная произведению проекции силы на направление F и пути s, проходимого точкой приложения силы .

где s – расстояние, м

Для вращательного движения

где – углавая скорость, рад/с,

Таким образом можно вычислить значение механической мощности на валу вращающегося электродвигателя

Справка: Номинальное значение — значение параметра электротехнического изделия (устройства), указанное изготовителем, при котором оно должно работать, являющееся исходным для отсчета отклонений.

Коэффициент полезного действия электродвигателя

Коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя — характеристика эффективности машины в отношении преобразования электрической энергии в механическую.

• где – коэффициент полезного действия электродвигателя,
• P₁ — подведенная мощность (электрическая), Вт,
• P₂ — полезная мощность (), Вт

• При этом

потери в электродвигатели обусловлены:
электрическими потерями — в виде тепла в результате нагрева проводников с током;
магнитными потерями — потери на перемагничивание сердечника: потери на вихревые токи, на гистерезис и на магнитное последействие;
механическими потерями — потери на трение в подшипниках, на вентиляцию, на щетках (при их наличии);
дополнительными потерями — потери вызванные высшими гармониками магнитных полей, возникающих из-за зубчатого строения статора, ротора и наличия высших гармоник магнитодвижущей силы обмоток.

КПД электродвигателя может варьироваться от 10 до 99% в зависимости от типа и конструкции.

Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission) определяет требования к эффективности электродвигателей. Согласно стандарту IEC 60034-31:2010 определено четыре класса эффективности для синхронных и асинхронных электродвигателей: IE1, IE2, IE3 и IE4.

где n — частота вращения электродвигателя, об/мин

Момент инерции ротора

Момент инерции — скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси, равна сумме произведений масс материальных точек на квадраты их расстояний от оси

• где J – момент инерции, кг∙м2,
• m — масса, кг

Справка: В английской системе мер момент инерции измеряется в унция-сила-дюйм (oz∙in∙s2)

1 oz∙in∙s2 = 0,007062 kg∙m2 (кг∙м2)

Момент инерции связан с моментом силы следующим соотношением

где – угловое ускорение, с-2

Справка: Определение момента инерции вращающейся части электродвигателя описано в ГОСТ 11828-86

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение (англ. rated voltage) — напряжение на которое спроектирована сеть или оборудование и к которому относят их рабочие характеристики .

Электрическая постоянная времени

Электрическая постоянная времени — это время, отсчитываемое с момента подачи постоянного напряжения на электродвигатель, за которое ток достигает уровня в 63,21% (1-1/e) от своего конечного значения.

где – постоянная времени, с

Механическая характеристика двигателя представляет собой графически выраженную зависимость частоты вращения вала от электромагнитного момента при неизменном напряжении питания.

Датчик крутящего момента

Аналогичные устройства, измеряющие КМ, в автомобиле могут быть установлены не только на коленвал, но и на рулевое колесо. Он ставится на модели машин с электроусилителем руля и позволяет отслеживать работу системы управление автомобилей. При выходе датчика из строя, усилитель, как правило, отключается.

Типы двигателей

Двигатель — устройство, преобразующее энергию сгорания топлива в механическую работу. Практически все автомобильные двигатели работают по циклу, состоящему из четырех тактов:

• впуск воздуха или его смеси с топливом;
• сжатие рабочей смеси,
• рабочий ход при сгорании рабочей смеси;
• выпуск отработавших газов.

Наибольшее распространение в автомобилях получили поршневые двигатели — бензиновые и дизели.

Бензиновые двигатели имеют принудительное зажигание топливо-воздушной смеси искровыми свечами. Различаются по типу системы питания:

• в карбюраторных смешение бензина с воздухом начинается в карбюраторе и продолжается во впускном трубопроводе. В настоящее время выпуск таких двигателей снижается из-за низкой экономичности и несоответствия современным экологическим нормам;
• в впрысковых двигателях топливо может подаваться одним инжектором (форсункой) в общий впускной трубопровод (центральный, моновпрыск) или несколькими инжекторами перед впускными клапанами каждого цилиндра (распределенный впрыск). В них возможно некоторое увеличение максимальной мощности и снижение расхода бензина и токсичности отработавших газов за счет более точной дозировки топлива электронной системой управления двигателем;
• двигатели с непосредственным впрыскиванием бензина в камеру сгорания, который подается в цилиндр несколькими порциями, что оптимизирует процесс сгорания, позволяет двигателю работать на обедненных смесях, соответственно уменьшается расход топлива и выброс вредных веществ.

Дизели — двигатели, в которых воспламенение смеси топлива с воздухом происходит от повышения ее температуры при сжатии. По сравнению с бензиновыми эти двигатели обладают лучшей экономичностью (на 15-20%) благодаря большей (в два и более раз) степени сжатия (см. ниже), улучшающей процессы горения топливо-воздушной смеси. Достоинством дизелей является отсутствие дроссельной заслонки, которая создает сопротивление движению воздуха на впуске и увеличивает расход топлива. Максимальный крутящий момент (см. ниже) дизели развивают на меньшей частоте вращения коленчатого вала (в обиходе — “тяговиты на низах”).

Дизели устаревших конструкций обладали по сравнению с бензиновыми двигателями и рядом недостатков:

• большей массой и стоимостью при одинаковой мощности из-за высокой степени сжатия (в 1,5-2 раза больше), увеличивавшей давление в цилиндрах и нагрузки на детали, что заставляло изготавливать более прочные элементы двигателя, увеличивая их габариты и вес;
• большей шумностью из-за особенностей процесса горения топлива в цилиндрах;
• меньшими максимальными оборотами коленвала из-за более высокой массы деталей, вызывавшей большие инерционные нагрузки. По этой же причине дизели, как правило, менее приемисты — медленнее набирают обороты.

Роторно-поршневой двигатель (Ванкеля) — в нем ротор-поршень совершает не возвратно-поступательное движение, как в бензиновых двигателях и дизелях, а вращается по определенной траектории. Благодаря этому он обладает хорошей приемистостью — быстро набирает обороты, обеспечивая автомобилю хорошую динамику разгона. Из-за конструктивных особенностей степень сжатия ограничена, поэтому работает только на бензине и обладает худшей экономичностью из-за формы камеры сгорания

Раньше его недостатком был меньший ресурс, а теперь и невысокие экологические показатели, которым сейчас уделяется большое внимание

Гибридная силовая установка представляет собой комбинацию поршневого двигателя (как правило, дизеля), электродвигателя, генератора и тяговых (тяговая аккумуляторная батарея, в отличие от стартерной, рассчитана на разряд большими токами (50-100 А) в течение 30-60 минут) аккумуляторных батарей. Работа этой установки происходит в различных режимах в зависимости от характера движения автомобиля. При интенсивном разгоне вместе работают поршневой и электрический двигатели. Во время торможения двигателем за счет энергии замедления генератор заряжает аккумуляторные батареи. При движении в городском цикле может работать только электродвигатель. Все это позволяет, сохраняя (или даже улучшая) динамику разгона, значительно повысить экономичность и снизить выброс вредных веществ.

Подведём итоги

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

Как определить максимальный крутящий момент двигателя

КМ можно представить как показатель силы вращения коленвала. Перед тем, как в нем разобраться, начнем с мощности и количества оборотов, а также разберем, почему все эти параметры взаимосвязаны. Первая характеристика подразумевает работу, которая производится за временную единицу. Под работой подразумевается преобразование энергии сгорания топлива в кинетическую. Вторая характеристика говорит о количестве оборотов вала в минуту. Ну, а крутящий момент можно назвать производной от этих характеристик величиной.

Учитывая принятую систему измерения силы в ньютонах (Н), а длины в метрах (м), крутящий момент измеряется в «Нм», поскольку речь о силе, прикладываемой к поршню и длине плеча коленчатого вала. Чем больше эта величина, тем выше динамика авто, соответственно, тем быстрее оно развивает заявленное количество «лошадок».

Что такое крутящий момент

Крутящий момент представляет собой качественный показатель, выражающий силу вращения коленвала, и рассчитывается произведением силы, давящей на поршень, на плечо (расстояние между центром вращения оси коленчатого вала до места крепления поршня к шатуну). Измеряется в количестве ньютонов на метр (Нм).

Рекомендуем: Как сделать капремонт двигателя авто своими руками

Сила крутящего момента зависит от давления на поршень при сгорании газов, рабочего объема камеры сгорания и двигателя в целом, степени сжатия горючей смеси в камере сгорания.

Традиционно более высокий крутящий момент у дизелей, это объясняется степенью сжатия, превосходящей бензиновые двигатели практически вдвое.

Сильный крутящий момент дает автомобилю повышенную динамику набора скорости даже при низких оборотах, и заметно повышает тяговые свойства двигателя. Максимальных значений данная характеристика достигает при определенной частоте вращения коленвала, причем у дизелей этот показатель ниже, чем у бензиновых.

От чего зависит величина крутящего момента двигателя?

• радиус кривошипа коленвала;
• давление, создаваемое в цилиндре;
• поршневая площадь;
• объем.

По большей части, величина будет зависеть от объема ДВС: с его увеличением будет расти сила, которая воздействует на поршень. Конечно, немаловажную роль играет и радиус кривошипа, но учитывая конструктивные особенности современных двигателей, варьирование этой величины возможно только в небольших пределах. Также стоит сказать о зависимости от давления: чем оно больше, тем больше прикладываемая сила.

Что означает крутящий момент двигателя

Узлы, системы, сложные механизмы, входящие в состав транспортного средства, играют важную роль в слаженной работе авто. Двигатель внутреннего сгорания несет основную функцию – обеспечение энергией движения каждого элемента.

При его работе, в результате сгорания топлива усилие воздействует на поршень, далее – на кривошипно-шатунный механизм – коленчатый вал. Затем, с выходного вала силового агрегата мощность передается при помощи элементов трансмиссии на ходовую часть. Благодаря передаваемому крутящему моменту, колеса транспортного средства приходят в движение. При давлении на педаль газа увеличивается воздействие на плечо, что приводит к возрастанию этого параметра.

Благодаря стабильной работе ДВС, автомобиль может:

1. Быстро набирать заданную скорость.
2. Изменять тяговые усилия.
3. Осуществлять движение при различных дорожных условиях.

Крутящий момент является определяющим параметром для оценки работы двигателя. С помощью данного показателя можно узнать, с какой силой раскручивается коленчатый вал. Крутящий момент двигателя измеряется в единицах ньютоно метрах, вычисляется методом умножения: сила умножается на расстояние от коленвала до точки крепления поршня.

Мощность двигателя зависит от Мкр. Расчет мощности осуществляется по формуле: Р = Мкр х n.

• P – мощность двигателя.
• Мкр – крутящий момент.
• n – число об/мин коленвала.

Формула расчета крутящего момента

Сначала посмотрим на формулу расчета мощности:

Р(мощность, кВт) = М(крутящий момент, Нм) х n (число оборотов в минуту) / 9550.

Расчет КМ выглядит следующим образом:

М(крутящий момент, Нм) = Р(мощность, кВт) x 9550 / n (число оборотов в минуту).

Дабы рассчитать нужные величины и не запутаться, достаточно воспользоваться конвертером, который доступен на многих автолюбительских сайтах.

Мощность

Количество полезной работы, преобразованное возвратно-поступательными движениями КШМ, обозначается ньютон-метрами (крутящий момент). Тогда что такое мощность двигателя? Мощностью именуется количество произведенной работы за единицу времени. Иными словами, количество единиц крутящего момента, которое мотор способен выдать за определенный промежуток времени. Мощность двигателя измеряется в киловаттах (кВт).

Формула для расчета мощности в киловаттах:

P=Mkp*n/9549, где n – количество оборотов коленвала в минуту; Mkp – вращающий момент на коленчатом валу.

Нехитрое логическое умозаключение приводит нас к тому, что мощность мотора зависит от количества оборотов.

Как измеряется крутящий момент?

Для этого достаточно взглянуть на техническую документацию своего авто. Но реальные измерения также доступны: необходимо использовать специальные датчики. Они позволят провести статические и динамические измерения.

Измерение заключается в создании ситуации, где двигатель набирает максимальные обороты, затем тормозится: в процессе создается график, демонстрирующий максимальный момент мотора в момент нажатия на тормоз. Сначала показатель будет небольшим, затем будет наблюдаться рост, достижение пика и падение.

СТО должны оснащаться профессиональными тензометрами: все измерения обрабатывает специальное ПО, а результаты отображаются в виде графиков. Основная сложность в измерении КМ – достичь высокой точности показаний. Устаревшие контактные, светотехнические или индукционные тензометры не обеспечивали должной эффективности, поэтому в настоящий момент используются измерители в виде компактного передатчика, закрепляемого на вал: он передает данные на прибор-приемник, предоставляющий данные, не нуждающиеся в обработке.

Мощность или крутящий момент – что важнее?

Для решения этой дилеммы необходимо понять несколько фактов:

• мощность имеет линейную зависимость от частоты оборотов коленвала: быстрее вращение – больше показатель;
• мощность – производная КМ;
• до определенного значения рост КМ зависим от числа оборотов: быстрее вращение – выше КМ. Но преодолев пиковое значение, он снижается.

Отсюда можно прийти к выводу, что крутящий момент – приоритетный параметр, характеризующий возможности мотора. В то же время, нельзя пренебрегать мощностью: это значит, что производители автомобилей должны настроить работу агрегата таким образом, чтобы соблюдался баланс этих величин.

На что влияет крутящий момент двигателя

Если производить аналогию с человеческим организмом, то можно условно определить, что крутящий момент — это аналог силы, а мощность — это аналог выносливости. Именно от мощности двигателя внутреннего сгорания в конечном итоге зависит то, какую максимальную скорость может развить автомобиль, а от крутящего момента — то, как быстро сможет он это сделать. Именно поэтому далеко не все мощные автомобили имеют хорошую динамику разгона, и далеко не все, у которых она находится на высоком уровне, располагают очень мощными моторами.

Опытные автомобилисты отлично знают, что лучше всего выбирать для себя автомобиль с таким двигателем, показатель крутящего момента которого при работе на тех оборотах, на которых он обычно функционирует, является наилучшим. Дело в том, что это позволяет им использовать потенциал мощности ДВС в максимальной степени.

Следует заметить, что производители двигателей внутреннего сгорания всячески стремятся увеличить их крутящие моменты, причем во всем диапазоне работы моторов. Чаще всего пытаются достичь этого (и, кстати говоря, достаточно успешно) с помощью турбонаддува, управляемых фаз газораспределения (это оптимизирует процесс сгорания топливной смеси), повышения степени сжатия, использованием особых конструкций впускного коллектора и целым рядом других способов.

Рекомендуем: Высокие холостые обороты — в чём может быть причина?

Как можно увеличить крутящий момент двигателя?

1. Смена коленчатого вала. К недостатка метода можно отнести тот факт, что это редкая для многих марок авто деталь: часто ее делают на заказ. Кроме того, это снизит долговечность двигателя.
2. Расточка цилиндров. Более популярный метод, основанный на увеличении объема цилиндра. Метод доступен в большинстве автосервисных мастерских.
3. Настройка карбюратора. Зачастую используется в дополнение к расточке.
4. Увеличение турбонаддува. Доступно в моделях с турбированным двигателем. Тем не менее, снимая ограничения в блоке, который отвечает за управление компрессором – достаточно опасный способ, снижающий запас нагрузок в моторе. Тем, кто на него решается, также приходится прибегать к увеличению камеры сгорания, улучшению охлаждения, регулировке впускного клапана и смене распредвала, коленвала и поршней.
5. Изменение газодинамики. Еще один метод, который по плечу только профессионалам. К тому же, убирая ограничения можно столкнуться не только с выросшей динамикой, а и с ухудшением сцепления.
6. Использование масляного фильтра. Простой способ, снижающий засорение двигателя и продлевающий срок эксплуатации его запчастей.

Как видно, мотор – это сложный агрегат. Он уже рассчитан с использованием сложных инженерных формул и технологий, а значит, увеличение характеристики крутящего момента нежелательно. Если желание все же есть, стоит обратить внимание на два первых пункта. Можно, конечно, попытаться устранить заводские дефекты: убрать в камерах сгорания непродуваемые зоны и убрать в стыках заостренные углы, а также, неровности на клапанах. Но придется доверить эти операции специалистам своего дела.

Отдельно стоит сказать о так называемых усилителях КМ: их принцип основан на отборе мощности уменьшением оборотов, что не лучшим способом сказывается на долговечности конструкции. Подобные решения не увеличивают КМ, а позволяют его плавно менять на постоянных оборотах.

Расчет через крутящий момент

Этот способ подсчета является основным. Для измеерения мощности нужно знать два технических параметра — крутящий момент и обороты движка. Поэтому подсчет осуществляется в два этапа.

Что такое крутящий момент

Крутящий момент — это сила, которая воздействует на твердое тело при вращении. Чем выше этот показатель, тем мощнее будет движок Вашего транспортного средства. Для подсчета крутящего момента используется следующая формула:

Расшифровывается формула следующим способом:

• КМ — это крутящий момент.
• О — общий объем двигателя, выраженный в литрах.
• Д — давление в камере сгорания, выраженное в МПа.
• 0,0126 — поправочный коэффициент.

Как высчитываются обороты двигателя

Для подсчета рабочей мощности, нам понадобится не только крутящий момент, но и обороты движка. Если говорить простым языком, то обороты — это скорость вращения коленчатого вала двигателя. Зависимость здесь тоже прямая — чем выше будет скорость вращения, тем мощнее и производительнее будет Ваш автомобиль.

Для подсчета мощности через обороты, используется следующая формула:

• КМ — это крутящий момент (формулу для его расчета можно найти в предыдущем пункте).
• ОД — обороты движка (выражаются в количестве оборотов в секунду).
• 9549 — поправочный коэффициент.

Обратите внимание, что данная формула подходит для подсчета максимальной мощности двигателя.

К сожалению, во время работы двигателя внутреннего сгорания, часть мощности «съедается» некоторыми элементами автомобиля (трансмиссией, раздаточной коробкой, кондиционером и так далее).

Поэтому по факту реальный показатель силы движка будет меньше на 10-15% в зависимости от типа автомобиля и характера его эксплуатации в данный момент.

Какому двигателю отдать предпочтение?

В настоящий момент к привычным ДВС на дизельном топливе или бензине добавились еще и электродвигатели. Во всех этих конструкциях крутящий момент двигателя может кардинально отличаться.

Бензиновый двигатель

Действие основано на впрыске и формировании воздушно-топливной смеси с последующим возгоранием от искры свечей зажигания. Процесс происходит при температуре в 500 градусов, а коэффициент сжатия находится в районе 10 единиц.

Дизельный двигатель

Здесь коэффициент сжатия достигает уже 25 единиц, а температура составляет 900 градусов. При таких условиях смесь воспламеняется без необходимости в использовании свечей.

Электродвигатель

Пожалуй, самый простой и прогрессивный вариант, который лучше вообще исключить из списка. Дело в том, что трехфазный асинхронный двигатель работает по другому принципу, кардинально отличающемуся от традиционных ДВС. Здесь пикового КМ в 600 Нм можно достичь на любой скорости. Если же говорить о «лошадях», у Теслы их количество составит 416.

Но пока электрокары не получили повсеместного распространения. И если этот вариант по каким-либо причинам недоступен, рассмотрим особенности бензиновых и дизельных агрегатов. При одинаковых объемах первый способен давать высокую скорость, второй – быстрый разгон.

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля простыми словами

Крутящий момент и мощность двигателей ВАЗ. Как видно из графиков, максимальная мощность достигается только на максимальных оборотах, тогда как пик крутящего момента находится между 3000 и 4500 оборотов.

Чтобы ответить на этот вопрос простыми словами нужно сначала выяснить, что подразумевается под терминами «мощность», «крутящий момент», а также число оборотов. С первой из этих характеристик дело обстоит несколько проще, поскольку всем тем, кто хорошо учился в средней школе, известно, что мощность — это работа, производимая в единицу времени.

Двигатель внутреннего сгорания, потребляя топливо, преобразовывает тепловую энергию его сгорания в кинетическую, совершая при этом работу. Она заключается во вращении коленчатого вала, и этот показатель измеряется в количестве оборотов в минуту. Соответственно, от частоты, с которой в цилиндрах ДВС происходит сгорание топливной смеси, напрямую зависит и работа, которую производит двигатель, и его мощность. Зависимость эта — прямо пропорциональная.

Что же касается крутящего момента, то с ним отнюдь не все так очевидно, как с мощностью и количеством оборотов. Он является, по сути дела, величиной, производной от них и представляет собой произведение силы на плечо рычага. Поскольку сила (в данном случае та, которая возникает при сгорании топлива и воздействует на поршень) измеряется в физике в ньютонах, а длина (в данном случае — длина плеча кривошипа коленчатого вала) — в метрах, то единицей измерения крутящего момента, является Нм.

Таким образом, получается, что крутящий момент представляет собой усилие, которое развивает двигатель. Именно его значение определяет силу тяги, обеспечивающую разгон автомобиля и его движение. Следовательно, чем больше крутящий момент, тем автомобиль «резвее», что есть тем лучше его динамика. Поскольку сила, воздействующая на поршень при сгорании топлива, растет с увеличением рабочего объема двигателя, то чем он больше, тем выше крутящий момент.

Следует заметить, что в характеристиках двигателей внутреннего сгорания всегда указывается максимальная мощность, которую они способны развить. Крутящий момент определяет, как быстро она достигается, и поэтому он указывается для конкретного числа оборотов. Иными словами, он определяет, как быстро силовой агрегат «выбирает» тот потенциал мощности, который в нем заложен конструкторами. Именно поэтому, к примеру, при достаточно спокойной езде на невысоких оборотах (до 2500 об/мин) для быстрого ускорения самым предпочтительным двигателем является тот, который имеет максимальный крутящий момент именно на них.

Источник https://motorist.guru/ustrojstvo/krutyashhij-moment.html

Источник https://asx-club.su/engine/cto-takoe-krutasij-moment-dvigatela-avtomobila.html

Источник https://ilifia-club.ru/marki-avto/kak-rasschitat-krutyashchij-moment-dvigatelya.html