Крутящий момент автомобиля: Мощность и крутящий момент — что это?

Содержание

Крутящий момент, что это и зачем он нужен?

Каждый двигатель внутреннего сгорания рассчитан на определенную максимальную мощность, которую он может выдавать при наборе определенного количества оборотов коленчатого вала. Однако помимо максимальной мощности существует еще и такая величина в характеристике двигателя, как максимальный крутящий момент, достигаемый на оборотах отличных от оборотов максимальной мощности.

Что же означает понятие крутящий момент? Говоря научным языком, крутящий момент равен произведению силы на плечо ее применения и измеряется в ньютон — метрах. Значит если к гаечному ключу длиной 1 метр (плечо), приложить силу в 1 Ньютон (перпендикулярно на конце ключа), то мы получим крутящий момент равный 1 Нм.

Для наглядности: если гайка затянута с усилием 3 кгс, то для ее откручивания придется к ключу с длиной плеча в 1 метр приложить усилие 3 кг. Однако, если на ключ длиной 1 метр надеть дополнительно 2-х метровый отрезок трубы, увеличив тем самым рычаг до 3 метров, то тогда для отворачивания этой гайки потребуется лишь усилие в 1 кг. Так поступают многие автолюбители при откручивании колесных болтов: либо добавляют отрезок трубы, а за неимением такового просто надавливают на ключ ногой, увеличив тем самым силу приложения к баллонному ключу. Так же если на рычаг метровой длины повесить груз равный 10 кг, то появится крутящий момент равный 10 кгм. В системе СИ это значение (перемножается на ускорение свободного падениям) будет соответствовать 98,1 Нм. Результат всегда един — крутящий момент, это произведение силы на длину рычага, стало быть, нужен либо длиннее рычаг, либо большее количество прикладываемой силы.

Все это хорошо, но для чего нужен крутящий момент в автомобиле

и как его величина влияет на его поведение на дороге? Мощность двигателя лишь косвенно отражает тяговые возможности мотора, и ее максимальное значение проявляется, как правило, на максимальных оборотах двигателя. В реальной жизни в таких режимах практически никто не ездит, а вот ускорение двигателю требуется всегда и желательно с момента нажатия на педаль газа. На практике одни автомобили уже с низких оборотов ведут себя достаточно резво, другие напротив предпочитают лишь высокие обороты, а на низах показывают вялую динамику. Так у многих возникает масса вопросов, когда они с авто с бензиновым мотором мощностью 105-120 л.с. пересаживаются на 70-80 – сильный дизель, то последний с легкостью обходит машину с бензиновым мотором. Как такое может быть? Связано это с величиной тяги на ведущих колесах, которая различна для этих двух автомобилей. Величина тяги напрямую зависит от произведения таких показателей как, величины крутящего момента, передаточного числа трансмиссии, ее КПД и радиуса качения колеса. Как создается крутящий момент в двигателе. В двигателе нет метровых рычагов и грузов, и их заменяет кривошипно-шатунный механизм с поршнями.

Крутящий момент в двигателе образуется за счет сгорания топлива — воздушной смеси, которая расширяясь в объеме с усилием толкает поршень вниз. Поршень в свою очередь через шатун передает давление на шейку коленчатого вала. В характеристике двигателя нет значения плеча, но есть величина хода поршня (двойное значение радиуса кривошипа коленвала). Для любого мотора крутящий момент рассчитывается следующим образом. Когда поршень с усилием 200 кг двигает шатун на плечо 5 см, появляется крутящий момент 10 кГс или 98,1Нм. В данном случает для увеличения крутящего момента нужно либо увеличить радиус кривошипа, или же увеличить давление расширяющихся газов на поршень. До определенной величины можно увеличить радиус кривошипа, но будут расти и размеры блока цилиндров как в ширину, так и в высоту и увеличивать радиус до бесконечности невозможно. Да и конструкцию двигателя придется значительно упрочнять, так как будут нарастать силы инерции и другие отрицательные факторы. Следовательно, у разработчиков моторов остался второй вариант – нарастить силу, с которой поршень передает усилие для прокручивания коленвала. Для этих целей в камере сгорания нужно сжечь больше горючей смеси и к тому же более качественно. Для этого меняют величину и конфигурацию камеры сгорания, делают «вытеснители» на головках поршней и повышают степень сжатия. Однако максимальный крутящий момент доступен не на всех оборотах мотора и у различных двигателей пик момента достигается на различных режимах. Одни моторы выдают его в диапазоне 1800- 3000 об/мин, другие на 3000-4500 об/мин. Это зависит от конструкции впускного коллектора и фаз газораспределения, когда эффективное наполнение цилиндров рабочей смесью происходит при определенных оборотах.

Наиболее простое решение для увеличения крутящего момента, а следовательно и тяги, это применение турбо или механического наддува, либо применение их в комплексе. Тогда крутящий момент можно уже использовать с 800-1000 об/мин, т.е. практически сразу. К тому же это закрывает такую проблему, как провалы при наборе скорости, так как величина крутящего момента становится практически одинакова во всем диапазоне оборотов двигателя. Достигается это различными путями: увеличивают количество клапанов на цилиндр, делают управляемыми фазы газораспределения для оптимизации сгорания топлива, повышают степень сжатия, применяют выпускной коллектор по формуле 1-4 -2-3, в турбинах применяют крыльчатки с изменяемым и регулируемым углом атаки лопаток и т.д.

Крутящий момент или лошадиные силым

1. Что такое мощность

2. Что такое крутящий момент

3. Кто кого?

В конце восьмидесятых — начале девяностых, когда иномарки в России оставались еще большой редкостью, а наши машины ни мощностью, ни крутящим моментом не впечатляли, спорить о том, какой из этих параметров круче, было бессмысленно. В самом деле, что толку рассуждать о тяге, если автомобиль набирает скорость чуть быстрее черепахи. Однако тихоходные времена быстро прошли, и теперь автомобилистов, помимо мощности, стал волновать и момент.

Что такое мощность

Да, на «Жигулях» тоже можно было прохватить как бы с ветерком. Но это же не Chevrolet Camaro и не Bugatti Veyron, до которых нашим (и не только!) тачкам как от земли до неба. Однако некоторые культовые американские и скоростные европейские модели уже давно встречаются на улицах российских городов, да и другие подтягиваются — если не до лучших образцов, то просто растут по части динамических показателей. И вопрос, что же, все-таки, важнее для разгонных характеристик — мощность двигателя или его крутящий момент уже не представляется праздным.

Надо заметить, что тема эта довольно объемная, однако мы не будем перегружать читателя теоретическими выкладками, коротко разберемся сначала с мощностью, взяв для примера, ну, хотя бы 1,6-литровый 16-клапанный двигатель ВАЗ-21127, который устанавливается на автомобили Lada Kalina, Lada Priora, Lada Granta, а под индексом 21129 — на Lada Vesta и LADA Xray. По сути, это — старый добрый мотор ВАЗ-21126, только с регулируемым впуском. Производитель сообщает, что благодаря усовершенствованию мощность агрегата увеличилась с 98 до 106 л.с.

Всего 8 сил добавилось, они сделали машину чуть живее. Интересны единицы измерения мощности. Их две — лошадиные силы и киловатты. Джеймс Уатт придумал своих внесистемных «лошадей», чтобы его паровые машины производили неизгладимое впечатление на клиентов, показывая, сколько сильных и выносливых животных они могут заменить. Цифры великий изобретатель взял не с потолка, а произвел некие расчеты, согласно которым 1 лошадиная сила равна 75 килограммам, поднятым за 1 секунду на высоту 1 метр.

Обозначение » л.с.» признано во всем мире, но часто в фирменных буклетах встречается и аббревиатура кВт, которая тоже имеет отношение к знаменитому шотландцу. Так вот, 1 кВт равен 1,3596 л.с. Умножайте и получите привычные лошадиные силы, которые в характеристиках двигателей выдаются вместе с оборотами коленвала. Например, уже упомянутый мотор выходит на паспортную мощность 106 л.с. (78 кВт) при 5800 об/мин. Не сказать, что агрегат очень оборотистый, но этого достаточно, чтобы пойти на обгон или совершить какой-то другой маневр, перейдя на пониженную передачу и интенсивно выжимая педаль акселератора. Однако сколько не жми, а мгновенно агрегат не раскрутится, и тут, с той или иной степенью эффективности, приходит на помощь крутящий момент

Мощность применительно к силовому агрегату есть физическая величина, характеризующая работу двигателя, выполняемую за единицу времени. В принципе, мощность показывает, как быстро сможет автомобиль, имеющий определенную массу, преодолеть необходимое расстояние. Чем больше мощность, тем, соответственно, выше максимальная скорость при неизменной снаряженной массе.

Можно сказать и так: мощность двигателя — это энергия, которую он вырабатывает и которая затем преобразуется в крутящий момент, посредством трансмиссии передаваемый на приводы или ведущие мосты, а затем на колеса автомобиля.

Что такое крутящий момент

Крутящий момент — это качественный показатель, характеризующий силу вращения коленчатого вала. Рассчитывается он как произведение силы, приложенной к поршню, на плечо (расстояние от центральной оси вращения коленчатого вала до места крепления поршня) и измеряется в ньютонах на метр (Н.м).

В уже упомянутом вазовском двигателе возросла не только мощность, но со 145 до 148 Н•м увеличился крутящий момент. Мало того, инженерам удалось получить до 10 «ньютотнов» прибавки в диапазоне 1000 — 3500 об/мин. А это означает, что машина стала хоть немного, но резвее, потому что, если говорить простыми словами, крутящий момент представляет собой силу, благодаря которой преодолевается сопротивление движению. Чем выше момент, тем динамичнее происходит разгон автомобиля.

Возьмем характеристики мотора, который устанавливается на гиперкар Bugatti Veyron. Они сразят наповал, даже если в обычной жизни мы вряд ли будем удостоены чести почувствовать ураганное ускорение, которое обеспечивает W-образный 16-цилиндровый 1200-сильный монстр, тяга которого достигает почти 1500 Н.м в диапазоне всего 2400 — 5700 об/мин. Вы едва до тапочки дотронулись, как уже улетели, хорошо, если не в кювет! И все благодаря невероятному крутящему моменту.

Степень сжатия топливной смеси в цилиндрах имеет огромное значение. Так что внимательно читаем характеристики, они могут многое рассказать о моторе. Между прочим, впечатляющая тяговитость дизелей объясняется как раз очень высокой степенью сжатия смеси дизтоплива и воздуха (примерно 20:1 против 10:1 у бензиновых агрегатов).

Кто кого?

Мощность двигателя — первое, на что по традиции мы обращаем внимание. Чем больше лошадиных сил под капотом, тем быстрее поедем — так нам кажется. Конечно, лошадиные силы важны, но если нас интересует динамика разгона, то надо признать, что крутящий момент важнее мощности. Потому что:

— хороший подхват на «низах» дает более эффективное ускорение;

— от величины крутящего момента напрямую зависит способность автомобиля уверенно преодолевать подъемы;

— автомобили с более мощными, но обладающими хиленьким крутящим моментом двигателями, уступают в разгонной динамике машинам с высокой тягой.

Данная диаграмма показывает, что мы имеем дело с очень тяговитым мотором, который выходит на пик крутящего момента уже при 1500 об/мин (кривая момента нарисована синим). Максимальное значение тяги в 320 Н.м поддерживается вплоть до 4000 оборотов, после чего начинается ее неизменное снижение. Между прочим, очень хороший результат, потому что чем раньше наступает максимум крутящего момента и чем позже пик мощности (красная кривая), тем шире диапазон возможностей силового агрегата. От количества оборотов также многое зависит: чем они выше, тем большую мощность можно снять.

В известной степени получается, что крутящий момент — важнейшая качественная характеристика двигателя. Чем же тогда замечательны эти лошадиные силы? Ну, хотя бы тем, что от мощности напрямую зависит максимальная скорость машины, к чему крутящий момент имеет меньше всего отношения.

Фото и диаграмма с интернет-ресурсов

Крутящий момент и мощность двигателя особенности и нюансы

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

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.


 

Крутящий момент двигателя — что это за характеристика и на что влияет

 

Каждое транспортное средство обладает различными характеристиками мощности двигателя. Однако эта информация не содержит в себе данные относительно крутящего момента. Получается, что многие водители даже не понимают, что означает этот термин. Рассмотрим вопрос: что такое крутящий момент двигателя автомобиля, на что он влияет и почему его так часто сравнивают с мощностью двигателя.

Что такое мощность мотора?

Мощность силового агрегата всегда указана в описании технических характеристик. Но не всегда значение крутящего момента указывается параллельно с ним. Мощность представлена в виде величины, демонстрирующей, какую работу осуществляет мотор за временной промежуток. Иными словами, показывает количество энергии, передающейся «движком» на трансмиссию за единицу времени. В последнее время мощность указывается в кВТ, хотя стандартным обозначением считаются «лошадиные силы».

Что такое крутящий момент?

Многих новичков интересует крутящий момент двигателя что это простыми словами. Если человек знает основы физики и устройство мотора, то ему будет проще разобраться в данном понятии. Но для начала нужно сопоставить между собой термины «мощность», «количество оборотов» и «крутящий момент».

Когда ДВС потребляет горючее, происходит преобразование тепловой энергии в кинетическую. Количество оборотов в минуту зависит от вращения коленвала. От того, как часто в цилиндрах двигателя возникает сгорание смеси, уже зависит работоспособность ДВС и мощность.

Крутящий момент (КМ) — параметр, который объяснить на примере сложно. Он представляет собой величину, производную от мощности и количества оборотов. КМ равен произведению силы и плеча рычага, измеряется в Нм. Получается, что крутящий момент — это усилие, развивающее «движок». От него зависит сила тяги, от которого происходит разгон и движение машины. Чем выше КМ, тем «шустрее» двигается автомобиль, улучшаются его динамические свойства.

От чего зависит КМ?

Становится интересно, от чего зависит крутящий момент двигателя автомобиля? На самом деле, данный параметр зависит от огромного количества показателей. Перечислим основные из них:

 Объем ДВС.

 Давление в цилиндрах.

 Площадь поршня.

 Радиус кривошипа коленвала.

Рабочий объем двигателя прямо пропорционально зависит от крутящего момента. Чем выше объем, тем больше сила, влияющая на поршень, а значит, больше значение КМ. Аналогичная зависимость прослеживается с радиусом кривошипа. Однако конструкция нынешних моторов не позволяет варьировать данную величину в больших пределах. Что касается рабочего давления, то и здесь зависимость прямо пропорциональная. Чем выше давление, тем выше сила, воздействующая на поршень. Но от его площади величина КМ имеет обратно пропорциональную зависимость. Увеличиваясь, КМ заставляет давление падать, а силу уменьшаться.

Высокие показатели крутящего момента позволяют автомобилю быть динамичным даже при низких оборотах вращения коленвала. Это провоцирует повышение грузоподъемности и проходимости транспорта.

На что влияет КМ?

Прежде чем понять, на что влияет крутящий момент двигателя автомобиля, можно сравнить параметры мощности и крутящего момента с организмом человека. В этом случае в качестве КМ будет выступать сила, а в роли мощности — выносливость. От показателя мощности ДВС зависит скорость, которую сможет развить транспортное средство. От КМ, наоборот, зависит быстрота этого процесса. По этой причине не все машины с большой мощностью могут быстро разгоняться, и не все авто с отличной динамикой разгона обладают мощными «движками».

Величина мощности рассчитывается математическим методом, при этом она тесно связана с параметром крутящего момента. С практической точки зрения при обгоне водитель жмет на газ, развивая вращение, увеличивая мощность. Чем больше мощности, тем больше энергии транспорт получает для улучшения динамики.

Эксперты утверждают, что покупать следует машину, оснащенную таким двигателем, у которого параметр КМ является лучшим на тех оборотах, на каких регулярно работает мотор. Вся мощность двигателя будет использована по максимуму.

Идеальным считается, когда скорость машины достигает максимального значения в случае выравнивания между собой мощностей, вырабатываемых мотором и затрачиваемых на работу ходовой.

Кстати, производители разных ДВС стараются увеличивать КМ. Этот процесс производится с помощью турбонаддува, либо фаз газораспределения. Также применяется несколько других способов.

КМ дизельного мотора

Если сравнивать дизельный мотор с бензиновым, то у первого более высокий крутящий момент, при этом низкие показатели мощности. Это обуславливается тем, что дизельный «движок» обладает суженным диапазоном оборотов. Связывают данную особенность с конструктивными параметрами.

Дизельный мотор с самого начала не пригоден для функционирования при высоких оборотах. Силовой агрегат раскручивается слабо, а t выхлопа остается низкой. Из-за этих недостатков конструкторы придумали оснащать дизель системами турбонаддува. В результате КМ дизельного «движка» при небольших оборотах выше, чем у двигателей бензинового типа. Но увеличивать мощность силового агрегата бессмысленно, поскольку низкая тяга и большой КПД перекрывают еле заметное отставание по показателям мощности и максимальной скорости.

Практически конструкторы способны увеличить мощность дизеля и сделать его лучше по всем параметрам. Но по сравнению с бензиновыми «движками», он станет более громоздким и дорогостоящим. В этой ситуации потребуются изменения системы питания и установка улучшенной КПП. Кроме того, полученный мотор, скорее всего, не будет соответствовать экологическим нормам. Проделывать работу по модернизации дизеля нет смысла.

Какому двигателю отдать предпочтение?

Когда автовладельцы стараются выбрать между разными моторами с одинаковыми показателями мощности, то они отдают предпочтение тому, что имеет высокий крутящий момент двигателя. Чаще всего данная ситуация касается машин с МКПП. Каждое транспортное средство требует достаточную мощность, но не только при высоких оборотах, но и при равномерной езде.

Поскольку мощность и КМ являются главными техническими характеристиками, они также зависят от расхода топлива и способности преодолевать уклоны. Если оба двигателя имеют одинаковую конструкцию, то лучшим из них считается тот, что имеет больший рабочий объем. Соответственно, он оснащен большей мощностью и КМ. Однако максимальные показатели мощности и КМ достигаются при разных оборотах.

Разобравшись, в чем измеряется крутящий момент двигателя, стоит понять, какой параметр лучше. Для спорткаров и гоночных авто наиболее значимым окажется максимальная мощность, от которой зависит скорость и быстрота разгона. Для легковых машин большое значение имеет и мощность, и скорость.

Подведем итоги

Многие водители думают, что при выборе автомобиля необходимо обращать внимание только на мощность «движка». Однако этот параметр тесно связан с крутящим моментом. Для двигателя КМ — это сила, заставляющая вращать коленвал. Выбирая транспортное средство, следует сопоставить эти параметры между собой, и выбрать агрегат по самому эффективному результату. Что касается дизельных моторов, то они имеют более высокий КМ, но по сравнению с бензиновыми у них низкая мощность. Это связано с ограничениями конструкции. Данный тип агрегата на высоких оборотах будет работать хуже, а модернизировать конструкцию нет смысла. Таким образом, при выборе двух моторов с одинаковой мощностью, следует обратить внимание на тот, что более «моментный».


Что такое крутящий момент двигателя автомобиля: определение, формула

Автоликбез29 сентября 2019

Среди всех важных параметров двигателя авто наиболее показательным является мощность. Автолюбители часто оперируют «лошадиными силами» и забывают про еще один важный параметр, характеризующий машину – крутящий момент двигателя. Хотя данный показатель считается менее значимым, он определяет, насколько резким будет старт и дальнейшее ускорение авто.

Понятие крутящего момента 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».

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.

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.

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.

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.

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.

В заключение

Как уже отмечалось, КМ требует внимания непосредственно при выборе авто. Зная ключевые особенности двигателей, теперь не составит труда определиться с выбором. Что до увеличения значений крутящего момента в имеющейся машине, не стоит забывать о балансе, заложенном производителем, и уж тем более нежелательно прибегать к кардинальным мерам. Увеличение динамики можно рекомендовать только в силовых агрегатах, причем КМ должен располагаться в диапазоне, где он может достигать пиковых значений. Как бы там ни было, планомерное распространение электрокаров вскоре может избавить от мук выбора. А пока, лучше быть осведомленным в технических деталях машины, как минимум, это позволит не теряться среди вопросов коллег-автолюбителей.

Крутящий момент

Автор admin На чтение 5 мин Просмотров 1.8к.

Крутящий момент – качественный показатель, характеризующий силу вращения коленчатого вала автомобиля.

Его измерение производится в ньютон-метрах (н*м). От показателя КМ зависят тяговые характеристики ДВС и динамика разгона транспортного средства.

Важно: ошибкой было бы называть крутящий момент вращающим, как это делают некоторые источники в Сети. Термин «крутящий» подразумевает внутреннюю силу, приводящую к вращению. Под словом «вращающий» подразумевается наружная сила. Так, крутящей является сила, приводящая в движение коленчатый вал. Вращающей – сила пальцев, в которых крутят карандаш.

Если простым языком отвечать на вопрос, что такое крутящий момент двигателя, то можно сказать, что КМ – сила, с которой агрегат крутит выходной вал. Например, при КМ, равном 130 Н*м и длине выходного вала 1 метр на его конец можно повесить груз весом 13 кг. При этом мотор должен провернуть вал.

Непосредственное отношение к понятию КМ имеет показатель мощности. Мощность и крутящий момент неразрывно связаны, так как одно вытекает из другого. График КМ растет только совместно с графиком мощности.

Мощность определяется количеством работы, которую мотор способен выполнять за единицу времени. Измеряется в лошадиных силах или киловаттах. При этом первая единица измерения является неофициальной, но более популярной. Вторая – официальной, но используемой только в документах.

Показатель КМ двигателя автомобиля напрямую зависит от:

Мощность двигателя определяется по формуле P=M*N, где P это мощность, М – крутящий момент, N – обороты двигателя. Соответственно, расчитать КМ можно по формуле M = P/N.

При проведении подсчетов необходимо использовать официальные единицы измерения, зарегистрированные в СИ (Н*м, ватты, радианы в секунду). Реальное измерение крутящего момента производится на специальном стенде в лабораторных условиях.

Передача КМ к ведущим колесам

Появления КМ в результате сгорания топлива недостаточно для начала движения. Момент должен быть передан к ведущим колесам транспортного средства.

Передача выработанного крутящего момента осуществляется посредством трансмиссии – коробки передач, валов, ШРУСов, заднего редуктора, раздаточной коробки. Наличие тех или иных элементов трансмиссии зависит от типа привода автомобиля.

В процессе движения водитель имеет возможность изменять КМ, передаваемый от двигателя к колесам. Чтобы добиться этого, необходимо увеличивать или уменьшать количество оборотов силового агрегата. Подобные манипуляции без потерь в скорости движения совершаются с помощью коробки передач.

Важно: коробка переключения передач – устройство, предназначенное для изменения частоты вращения и КМ на двигателях, не обладающих достаточной приспособляемостью. Сегодня в автомобильной промышленности применяются механические, гидромеханические, электромеханические и автоматические КПП.

В процессе передачи крутящего момента его показатель может уменьшаться вследствие механических потерь. Передающееся усилие ослабевает по причине трения элементов мотора и трансмиссии друг об друга, сопротивления материалов, из которых изготовлены детали автомобиля и других факторов воздействия.

Максимальный и номинальный КМ

В механике существует понятие о максимальном и номинальном КМ.

Максимальный крутящий момент – самый большой показатель КМ, который двигатель может развить.

Известно, что момент не является постоянной величиной. Его показатель растет совместно с ростом оборотов.

Однако на определенном этапе поток воздуха, поступающий в цилиндры, начинает оказывать столь высокое сопротивление, что разрежения, создаваемого поршнем, становится недостаточно для всасывания достаточного количества топливовоздушной смеси. При этом ухудшается вентиляция цилиндров, и рост к/м прекращается.

На автомобилях ВАЗ-2110 с мотором 21114 максимальный показатель КМ достигается на 3 тысячах оборотов в минуту. Дальнейшее увеличение частоты работы силового агрегата приводит к росту мощности. При этом крутящий момент снижается.

На что влияет подобное явление? Автомобиль, работающий в мощностном режиме, способен легко преодолевать подъемы, тащить тяжелый прицеп, другой автомобиль. При этом динамика разгона даже не загруженного ТС будет существенно снижена.

Номинальный крутящий момент – показатель КМ, который двигатель выдает без дополнительной нагрузки, работая в нормальном режиме.

Как увеличить КМ


Как увеличить крутящий момент двигателя? Увеличение КМ осуществляется практически аналогично увеличению такого показателя, как мощность двигателя. Для этого необходимо произвести доработку самого мотора или его агрегатов.

  • Замена распределительных валов, системы выпуска, фильтров на высокопроизводительные аналоги;
  • Повышение пропускных возможностей впускного клапана или турбирование. Это дает возможность улучшить вентиляцию цилиндров;
  • Коррекция фаз газораспределения с увеличением времени открытия впускных клапанов;
  • Увеличение степени сжатия. Данный способ позволяет значительно повысить КМ, однако сопровождается существенными техническими трудностями.
  • Замена поршней более легкими аналогами. Двигателю будет легче крутиться. Соответственно, динамика разгона вырастет.

Увеличения динамики разгона можно добиться и путем коррекции механизма передачи крутящего момента к ведущим колесам. Для этого необходимо установить в коробку передач шестерни с большим передаточным числом. Следует помнить, что увеличение КМ будет означать снижение максимальной скорости авто.

Увеличения динамики разгона можно добиться и с помощью чип-тюнинга. При этом заводская программа с блока управления двигателем заменяется на альтернативную, изменяющую параметры работы силового агрегата в ту или иную сторону.

Мне нравится2Не нравится

Крутящий момент двигателя – обзор

5 НАСТРОЙКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ И ИССЛЕДОВАННЫХ РАБОЧИХ ТОЧЕК ДВИГАТЕЛЯ

На основе спецификации турбонагнетателя серийного производства испытательного двигателя был создан прототип турбонагнетателя, включающий описанную бесконтактную систему определения крутящего момента на валу. Затем стандартный турбокомпрессор серийного производства был заменен прототипом. Технические характеристики компрессора и турбины не изменились. Следовательно, что касается согласования двигателя и турбонагнетателя, двигатель можно безопасно эксплуатировать во всем его рабочем диапазоне.

Кроме того, поскольку был доступен частично программируемый ECU, некоторыми условиями рабочих точек можно было управлять независимо, например. фазы газораспределения, которая использовалась для организации специальных изменений параметров для детальных исследований взаимодействия между двигателем внутреннего сгорания и системой наддува.

Для измерений крутящего момента на валу турбины турбокомпрессора с временным разрешением использовалась частота записи более 100 кГц. С помощью DFT был исследован спектр измеренного сигнала относительно его полосы пропускания и максимальной соответствующей частоты.Затем необработанные данные были соответствующим образом отфильтрованы и преобразованы в угол поворота коленчатого вала (разрешение 0,1 ° CA). Этот рабочий процесс обеспечивает высокое качество данных с разрешением угла поворота коленчатого вала и разумные окончательные размеры файлов. Для показанных устойчивых рабочих точек было зарегистрировано около 200 последовательных циклов двигателя, проведена постобработка, фильтрация, а затем был рассчитан средний цикл двигателя.

В таблице 1 приведен обзор рабочих точек двигателя, представленных в этом документе. Все точки были зафиксированы при частоте вращения двигателя 1250 об/мин.Представлены четыре точки стационарной стабильной работы, в которых для регулирования нагрузки двигателя менялись только фазы кулачков впускных и выпускных клапанов, а дроссельная заслонка поддерживалась в режиме WOT. Нагрузка указана в процентах по отношению к крутящему моменту при полной нагрузке серийного двигателя при 1250 об/мин.

Таблица 1. Точки работы двигателя

No No Speed ​​ Load Cam_int Cam_exh Lambda
RPM % % °CRK °CRK
116_00 1250 WOT / 100% 63.6 110 — 110 0,99
116_01 1250 WOT / 100% 78,5 85 — 85 1
116_02 1250 WOT / 100% 91,6 82 — 80 1,09
116_03 1250 WOT / 100% 112,9 82 — 72 1,18

очевидно, насколько сильно время перекрытия клапанов влияет на крутящий момент двигателя.Любое изменение нагрузки двигателя вызвано исключительно изменением фаз газораспределения впускных и выпускных клапанов и, таким образом, тесно связано с так называемым механизмом «продувки», который (в дополнение к обычному турбонаддуву) увеличивает мощность двигателя. С помощью этой хорошо известной операционной стратегии ([7], [8], [9]) крутящий момент двигателя можно увеличить почти вдвое. Момент полной нагрузки может быть превышен даже при серийном применении, что, как считается, связано с двумя основными причинами:

Перепускной клапан был механически заблокирован для минимизации утечки – состояние, которое, безусловно, не может быть достигнуто при последовательном серийный двигатель в условиях импульсного горячего газа.Увеличение массового расхода на турбинное колесо приводит к увеличению мощности на валу турбины и, следовательно, мощности компрессора.

OEM придерживается консервативной стратегии очистки, чтобы обеспечить долговечность двигателя, а также избежать преждевременного зажигания при любых обстоятельствах в полевых условиях.

В рассматриваемом случае двигатель был в хорошем состоянии и эксплуатировался под наблюдением системы контроля и управления, поэтому указанные выше ограничения могут быть превышены.Все четыре стационарные точки работали с температурной устойчивостью и близко к пределу детонации двигателя.

Для рабочих точек, перечисленных в Таблице 1, был проведен комбинированный анализ сгорания и газообмена на примере четвертого цилиндра с использованием имеющегося в продаже программного обеспечения Tiger [10]. Соответствующие результаты представлены на рисунке 5. Хотя из-за сложных режимов потока операцию очистки трудно точно проанализировать с помощью нульмерного или ограниченного одномерного кода, результаты четко указывают долю поглощаемой массы.Эффективные площади клапанов показаны пунктирными черными линиями. Давление во впускном и выпускном каналах четвертого цилиндра показаны сплошными синими и красными кривыми. Соответствующие расчетные массовые потоки на впуске и выхлопе показаны в виде пунктирных синих и красных кривых.

Рисунок 5. Результаты анализа газообмена

Очевидно, сдвиг кривых подъема клапанов вызывает два изменения: Во-первых, он дает возможность продувки вообще, так как впускные и выпускные клапаны могут открываться одновременно с некоторым перекрытием .Во-вторых, он также перемещает относительное положение импульсов давления и перекрытия клапанов в желаемом направлении. Для продувки давление на входе в цилиндр (~давление на выходе компрессора) должно быть выше, чем давление на выходе из цилиндра (давление на входе в турбину).

В конце процесса продувки (близко к закрытию выпускного клапана) может наблюдаться отрицательный массовый расход. Это вызвано абсолютной продолжительностью фазы газораспределения (выпускного клапана), поскольку событие открытия выпускного клапана следующего цилиндра отталкивает некоторый массовый расход, в то время как выпускной клапан фактического цилиндра все еще открыт.В четырехцилиндровом двигателе укороченная и/или изменяемая длина фазы выпуска может помочь избежать этого, как показано в [7], [8]. Этот эффект свидетельствует о несовершенном разделении потоков выхлопных каналов, особенно в четырехцилиндровых двигателях, где продолжительность открытия выпускного клапана больше, чем расстояние между двумя тактами выпуска. Это также является одной из основных движущих сил концепций двойной или двойной улитки, в которых разделение потока осуществляется внутри корпуса турбины. Альтернативой является переменное открытие выпускного клапана, реализующее это разделение потока внутри головки блока цилиндров.Однако короткая продолжительность открытия выпускного клапана может быть эффективно использована только для области низкого предельного крутящего момента, так как при высоких скоростях и нагрузках требуется большая продолжительность (вместе с газодинамическими эффектами) для реализации обмена массы газа в цилиндре в очень короткие сроки. ограниченный период времени.

лошадиных сил против крутящего момента: узнайте разницу

The Drive и его партнеры могут получать комиссию, если вы покупаете продукт по одной из наших ссылок. Подробнее.

Все и их мамы знают, что двумя основными показателями производительности автомобиля являются мощность и крутящий момент.Они разбросаны по техническим характеристикам каждого автомобиля, неоднократно упоминаются в его обзорах, а также выделены жирным шрифтом и анимированы в каждом известном человеку онлайн-сравнении. Однако немногие по-настоящему понимают их различия, даже когда тысячи спорят о том, что важнее.

Хотя большинство может понять общие предпосылки лошадиных сил и крутящего момента, их определения, их история, их применение, математические уравнения, используемые для определения их значений, а также то, как и почему производители их используют, не так хорошо известны.И, понятно, поиск в Google для выяснения этих различий может быть, ну, в общем, наполнен потенциальными ошибками, ошибочными деталями и старыми отсылками к бейсболу, которые знали только бумеры. Вот тут-то и появляется The Drive

Благодаря нашей первоклассной команде экспертов по информационным технологиям, хорошо разбирающихся в языке и технике двигателей, мы составили всеобъемлющее руководство по соотношению мощности и крутящего момента. Мы объясняем не только, что такое каждый из них и как они используются, но и различные версии каждого из них и как они связаны со скоростью и ускорением.

Мы даже собираемся ответить на некоторые вопросы о Torque , превосходно ужасном фильме о мотоциклах 2004 года, который сорвал Форсаж . О да, мы пошли туда.

Джонатон Кляйн

Два типа крутящего момента и мощности.

Что такое лошадиная сила?

Лошадиная сила — это единица измерения, используемая для обозначения мощности или «скорости, с которой выполняется работа» двигателем или мотором.Это относится ко всем двигателям и двигателям, а не только к двигателям внутреннего сгорания. Мощность вашего автомобиля показывает, насколько быстро эта работа может быть выполнена с большей мощностью, позволяющей выполнять работу быстрее.

Что такое крутящий момент?

Крутящий момент равен силе, умноженной на расстояние. В случае с автомобилями — «вращательный эквивалент линейной силы». По сути, это сила, приложенная к объекту при вращении, то есть двигатель, прилагающий усилие к коленчатому валу, который, следовательно, вращает ваши шины.

В чем разница между лошадиными силами и крутящим моментом?

Это две стороны одной медали, поскольку одна идет с другой: крутящий момент — это сила, а лошадиная сила — это скорость, с которой эта сила действует. Разница в том, что крутящий момент выполняет работу, а мощность — в том, насколько быстро эта работа выполняется.

Мощность и крутящий момент в лошадиных силах, а также диапазон оборотов двигателя автомобиля в минуту (об/мин), а также передача определяют скорость и ускорение автомобиля.

Сэм Бендалл @livemotofoto

Ускорение и скорость

Большинство людей используют термины «быстрый» и «быстрый» как синонимы, особенно когда речь идет о мощных автомобилях. Ускорение и скорость, обозначаемые двумя терминами «быстрый» и «быстрый» соответственно, на самом деле очень разные, однако они напрямую связаны с мощностью и крутящим моментом.

Учитывая их взаимозаменяемость при обычном разговоре, а также соотношение лошадиных сил и мощности.дискуссию о крутящем моменте, мы сочли необходимым положить конец этому вопросу раз и навсегда.

Ускорение

В автомобилях ускорение означает способность транспортного средства набирать скорость по отношению ко времени, т. е. скорость вашего автомобиля от 0 до 60 миль в час. Это относится как к мощности, так и к крутящему моменту

Скорость

Скорость — это скорость, с которой может работать транспортное средство, т. е. диапазон скоростей автомобиля. На практике Bugatti Chiron может развивать скорость от 1 до 261 мили в час.

Ривиан

Полностью электрический Rivian R1T обладает огромным крутящим моментом и мощностью.

Больше крутящего момента лучше для ускорения и больше мощности для скорости?

Ну и да и нет. Чем больше лошадиных сил у вас есть в вашем распоряжении, тем быстрее вы сможете разогнать свой теоретический автомобиль с точки зрения максимальной скорости, то есть Bugatti Chiron мощностью 1500 лошадиных сил и его максимальной скоростью 300 миль в час. Крутящий момент немного более привередлив, так как действительно важно, где достигается пиковый крутящий момент и как долго он поддерживается.

Предположим, что теоретический автомобиль мощностью 200 л. оставаясь постоянным до красной зоны 6500 об/мин.В этом случае второй автомобиль будет быстрее первого, даже если у него будет меньший крутящий момент.

Чтобы сделать этот сценарий более реалистичным, сравните дрэг-рейсинг между Bugatti Chiron и Porsche Taycan Turbo S EV. Поскольку электромобиль развивает максимальный крутящий момент в 774 фунт-фута при 0 об / мин, он может ускорить (2,4 секунды до 60 миль в час) Bugatti на 1100 фунт-футов (2,5 секунды до 60 миль в час), потому что Bugatti не достигает пикового крутящего момента. до 1180 об/мин.

Depositphotos

Мы выбрали этого великолепного зверя.

Почему люди предпочли лошадиную силу лосиной, лосиной или оленьей силе?

Мы что, канадцы?

Но на самом деле лошадиные силы появились, когда шотландский инженер по имени Джеймс Уатт хотел сравнить мощность паровых двигателей и тягловых лошадей, чтобы продать людям свой бизнес по производству паровой энергии — ура, жадность! Наблюдение за лошадью могло провернуть мельничное колесо 144 раза в час, а у колеса — 3.В радиусе 7 метров Ватт определил, что лошадь может пройти 2,4 × 2π × 12 футов за одну минуту.

Вот уравнение для всех любителей математики.

P=Wt=Fdt=180lbf x 2,4 x 2 x 12ft1min=32,572ft lbfmin

Затем Ватт мог бы применить эту формулу к своим паровым машинам и определить, насколько они эффективнее поедающих сено, спящих, больших оленей Какающие лошади все использовали в то время. Так родилась лошадиная сила. Возможно, если бы в то время лоси были более доступны, Уатт бы их использовал.

Depositphotos

Почему некоторые производители используют разные числа для обозначения крутящего момента?

Мы живем в глобализированном мире, независимо от того, что говорят некоторые люди, и с этим приходят разные ярлыки и измерения для одного и того же — подумайте о метрической системе или имперской. Крутящий момент ничем не отличается: производители автомобилей используют фунт-футы (lb-ft), фут-фунты (ft-lbs) и ньютон-метры (NM).

Фунт-фут (фунт-фут)

Фунт-фут — это момент инерции на оси, который прикладывает силу в один фунт на радиусе в один фут. TL:DR, фунт-фут относится к силе, прилагаемой и оказываемой колесами автомобиля, когда он цепляется за тротуар.

Футы-фунты (фут-фунты)

Британская версия фунт-футов, только назад, например, как они ездят по левой стороне дороги, но их автомобили с правосторонним управлением. Ничего там не имеет смысла. Фунт-фунт также относится к единице работы, но используется автопроизводителями.

Ньютон-метры (Нм) 

Ньютон-метр — это единица крутящего момента в метрической системе, а один фут-фунт равен 0,73756 ньютон-метра.

Почему некоторые производители используют разные числа для обозначения лошадиных сил?

Как и в случае с крутящим моментом, существует различие между цифрами, предоставляемыми производителем и представляющими мощность в лошадиных силах, причем основными четырьмя являются мощность в лошадиных силах, тормозная мощность в лошадиных силах, метрическая лошадиная сила и киловатт. Вот что они все означают и почему они используются.

Лошадиная сила (л.с.)

Лошадиная сила — это наиболее часто используемая цифра для обозначения мощности автомобиля, и чаще всего она относится к тому, какую мощность двигатель автомобиля развивает при вращении коленчатого вала двигателя, а не на шинах.Это просто, это известно, и это отлично смотрится в маркетинге.

Тормозная мощность (BHP)

Тормозная мощность обычно используется странами за пределами США и обозначает мощность двигателя на шинах автомобиля, а не на кривошипе. Это реальная выходная мощность вашего автомобиля, которую он может физически производить на передней, задней или всех четырех шинах.

Метрическая лошадиная сила (PS, CV, CH)

Одна метрическая лошадиная сила, записанная как pferdestärke (PS), cheval-vapeur (CH) или cavallo вапоре (CV), отличается от имперской или стандартной лошадиной силы из-за того, как она был рассчитан.Чтобы получить метрическую лошадиную силу, лошадь была прикреплена к 75-килограммовому грузу на конце шкива, а затем замерялось, насколько быстро она сможет поднять его на один метр. Результат — одна секунда. Затем это уравнение было приведено к одной метрической лошадиной силе, что на самом деле составляет 98,6 процента имперской или стандартной лошадиной силы при сравнении.

Вот математика для любителей уравнений!

75 кг × 9,80665 м/с2 × 1 м / 1 с = 75 кгс⋅м/с = 1 л.с. в этом списке.Его также использует каждый инженер в мире. Киловатт измеряет передачу энергии с течением времени, в результате чего 1 киловатт равен 1,341 стандартной лошадиной силы.

Джозеф Юн младший

Автор демонстрирует, как крутящий момент и мощность вместе влияют на шины.

Часто задаваемые вопросы о лошадиных силах и крутящем моменте

У вас есть вопросы, У привода есть ответы!

В: Что лучше, крутящий момент или мощность?

Ответ: Зависит от того, кого вы спросите.Для гонщиков Формулы 1 это сочетание обоих. Для раллийных и внедорожных гонщиков это крутящий момент. Для гонщиков на наземной скорости все дело в максимальной мощности.

В: Тогда почему производители рекламируют мощность больше, чем крутящий момент?

A: Потому что нас кормят длинной кормушкой дезинформации о том, почему лошадиные силы лучше, потому что обычно это большее число и лучше для слоганов и маркетинга. Продажи! Теперь, когда электромобили становятся мейнстримом, ожидайте, что их будут постоянно бить по голове крутящим моментом.

В: Все, что я знаю о характеристиках автомобиля, — ложь?

Ответ: Не обязательно. Лошадиная сила по-прежнему имеет значение и является очень полезным показателем, просто непропорциональное внимание уделяется лошадиным силам. Особенно, когда то, что вы почувствуете, когда нажмете на педаль газа, в основном будет крутящим моментом.

В: Почему тогда не все автомобили дизельные? Я знаю, что у них большой крутящий момент.

A: Ну, автомобильная промышленность попробовала это, и… да. По-прежнему существует множество дизельных двигателей, особенно на рынке пикапов, но и здесь есть вражда.Дизели, как и бензиновые двигатели, похоже, уходят в прошлое.

В: Здесь появляются электромобили? У электромобилей больше крутящий момент?

A: На самом деле у них не больше крутящего момента, чем у обычных двигателей внутреннего сгорания, людей больше поражает производительность.

Двигателю внутреннего сгорания требуется топливо, искра и сгорание, которые требуют времени, чтобы создать и передать энергию через карданный вал к колесам.Для электромобиля эта мощность всегда готова к немедленной передаче на колеса. Думайте о производительности электромобиля как о включении света по сравнению с зажиганием газовой плиты. Мгновенный крутящий момент по запросу.

В: Тогда «Крутящий момент» — хороший фильм?

A: В зависимости от обстоятельств, вам нравится халтура  Форсаж с мотоциклами и сцена, где супербайк с турбинным двигателем под названием «Y2K» выходит на сверхвысокую скорость?

В: Разве это не очевидно?

А: Тогда да, отлично.Айс Кьюб будет доволен.

Давайте поговорим, оставьте комментарий ниже, чтобы поговорить с

Редакторами The Drive!

Мы здесь, чтобы быть экспертами во всем, что связано с практическими рекомендациями. Используйте нас, хвалите нас, кричите на нас. Комментарий ниже и давайте поговорим! Вы также можете кричать на нас в Twitter или Instagram, вот наши профили.

Джонатон Кляйн: Twitter (@jonathon.klein), Instagram (@jonathon_klein)
Тони Маркович: Twitter (@T_Marko), Instagram (@t_marko)
Крис Тиг: Twitter (@TeagueDrives), Instagram (@TeagueDrives)

Автомобиль — Требуемая мощность и крутящий момент

Мощность двигателя

Мощность двигателя, необходимая для поддержания постоянной скорости автомобиля, может быть рассчитана как

P = F T v / η                                                                                          

P = мощность двигателя (Вт)

F T = суммарные силы, действующие на автомобиль — сила сопротивления качению, сила сопротивления градиенту и аэродинамическое сопротивление (Н)

v = скорость автомобиля (м/с)

η = общий КПД передачи, обычно равный 0.85 (пониженная передача) — 0,9 (прямой привод)

Для автомобиля, который разгоняется, к общей силе необходимо добавить силу ускорения.

Пример — Автомобиль и требуемая мощность двигателя

Требуемая мощность двигателя для автомобиля, движущегося по ровной поверхности с постоянной скоростью 90 км/ч с силой аэродинамического сопротивления 250 Н и силой сопротивления качению 400 Н и общий КПД 0,85 — можно рассчитать как

P = ((250 Н) + (400 Н)) (90 км/ч) (1000 м/км) (1/3600 ч/с) / 0.85

= 19118 W = 19118 W

= 19 кВт

= 19 кВт

Момент двигателя или момент

моторный крутящий момент против мощности и об / мин могут быть рассчитаны

T = P / (2 π N RPS )

= 0.159 P / = 0.159 P / N RPS

= P / ( 2 π (N RPM /60))

= 9.55 P / N RPM (2)

, где

T = крутящий момент или момент (нм)

N RPS = скорость двигателя (RPS, REV / SEC)

N RPM = частота вращения двигателя (об/мин, об/мин)

Пример — автомобиль и требуемый крутящий момент двигателя

Момент, развиваемый двигателем в автомобиле выше с двигателем, работающим на скорости 1500 об/мин , может быть рассчитан как 9 0005

Т = 9.55 (19118 Вт) / (1500 об/мин)

   = 121 Н·м

Усилие на колесо

Суммарная сила (1) , действующая на автомобиль, равна силе тяги между ведущими колесами и поверхностью дороги :

F W = F T = F T = F T

, где

F W = сила, действующая между водительными колесами и дорожной поверхностью (N)

Тяговая сила может быть выражена крутящим моментом двигателя и скорости и скорости колес и скоростей:

F W = F T = F T = F T

7 = (T
η / R) (N RPS / N W_RPS )

= ( T η / r) (N RPM / N W_RPM )

= (2 T η / d) (N RPM / N W_RPM )   (3)

R = радиус колеса (M)

N W_RPS = скорость колеса (RPS, REV / SEC)

n w_rpm = скорость вращения колеса (об/мин, об/мин)

Обратите внимание, что движение по кривой добавляет центростремительную силу к общей силе, действующей между колесами и поверхностью дороги.

Мощность, необходимую для наклона, см. на примере автомобиля в конце раздела «Силы, действующие на тело, движущееся по наклонной плоскости».

Что такое крутящий момент в автомобиле?

Автомобиль может развивать больший или меньший крутящий момент в зависимости от типа двигателя. Подводя итог, дизельные двигатели, как правило, имеют больший крутящий момент, чем бензиновые двигатели, а это означает, что они лучше подходят для буксировки и подъема.

 

Крутящий момент дизельного двигателя : Дизельные двигатели, как правило, создают более высокий крутящий момент, чем бензиновые двигатели, поскольку они сжимают больше воздуха.Дизельный двигатель полностью зависит от тепла воздуха для воспламенения топлива, а не от свечи зажигания. Итак, какое это имеет отношение к крутящему моменту? Что ж, чем выше степень сжатия, тем выше КПД двигателя, напрямую связанного с крутящим моментом. Это означает, что дизельный двигатель имеет больший крутящий момент из-за более высокой степени сжатия.

 

Крутящий момент в бензиновом двигателе : В бензиновом двигателе для сжигания топлива используется свеча зажигания. Поршень в цилиндре перемещается на значительную величину, прежде чем произойдет полное зажигание.Другими словами, поршень уже опустился вниз, когда топливо только начинает воспламеняться. В результате бензиновый двигатель работает медленнее, что снижает крутящий момент.

 

Крутящий момент в электромобиле : Электромобили используют электродвигатель для приведения в действие транспортного средства. В то время как двигатель внутреннего сгорания должен иметь несколько передач для достижения максимальной скорости, электродвигатель может мгновенно достичь максимального крутящего момента. Кроме того, электромобиль имеет редуктор, своего рода трансмиссию, для эффективной передачи мощности двигателя на колесо.Поскольку двигатель имеет значительно высокий крутящий момент, редуктор необходим для снижения оборотов до надлежащего уровня в зависимости от условий движения. Таким образом, электромобили могут экономить мощность за счет снижения оборотов, создавая в результате более высокий крутящий момент.

 

Крутящий момент в гибридном двигателе : Гибридный двигатель делится на два типа: бензиновый двигатель в паре с электродвигателем или дизельный двигатель в паре с электродвигателем. В бензиновом гибриде двигатель может развивать высокий крутящий момент, аналогичный электромобилю, на более низких скоростях, тем самым предлагая те же преимущества с точки зрения быстрого крутящего момента, что приводит к повышению эффективности использования топлива и повышению производительности.И наоборот, в случае дизельного гибрида трудно максимально использовать возможности двигателя, поскольку сам дизельный двигатель создает большой крутящий момент.

В чем разница между мощностью и крутящим моментом?

В автомобильной промышленности мы довольно часто используем слова «лошадиная сила» и «крутящий момент», но, возможно, значение обоих слов теряется по ходу дела. Не бойтесь, Инженерное объяснение уже здесь.

В новом видео ведущий EE Джейсон Фенске помогает простыми словами объяснить, что такое мощность и крутящий момент, и почему старая поговорка «Лошадиная сила — это то, как быстро вы врезаетесь в стену, а крутящий момент — это то, как далеко вы перемещаете стену». это неверно.Это помогает иметь базовое понимание того, чем на самом деле являются обе вещи. Крутящий момент — это сила, умноженная на расстояние, и проще всего понять ее с помощью гаечного ключа. Поскольку человек прилагает усилие к гаечному ключу, он перемещается на расстояние и обеспечивает крутящий момент для затягивания болта.

Процесс сгорания создает в цилиндре силу, прижимающую поршень вниз, который затем давит на коленчатый вал на определенном расстоянии. Отсюда и пошло выражение «единицы крутящего момента», так как поршень и коленчатый вал обеспечивают крутящее усилие.

ПРОВЕРКА: Что лучше: нагнетатель или турбонагнетатель?

С другой стороны,

лошадиных сил — это скорость, с которой выполняется работа. Крутящий момент, умноженный на число оборотов в минуту, возвращает мощность в лошадиных силах. По сути, чем быстрее коленчатый вал вращается с той же силой, тем больше мощность будет развивать двигатель. Автомобиль с большей мощностью, чем крутящий момент, всегда будет быстрее, поскольку это дает автомобилю ускорение и скорость.

Джейсон использует две гипотетические машины, чтобы проиллюстрировать все это. Оба имеют одинаковое передаточное число, но в одном используется дизельный двигатель с крутящим моментом 200 фунт-футов, а в другом — бензиновый двигатель с крутящим моментом 100 фунт-футов.Дизельный двигатель с удвоенным крутящим моментом сначала разгоняется быстрее, потому что он имеет большую постоянную силу для создания большей мощности. Однако он развивает только 2626 оборотов в минуту. Между тем, бензиновый двигатель будет раскручиваться до 5252 об/мин. Сначала он не будет разгоняться так быстро, но ему не придется переключать передачи, в отличие от дизеля. Оба будут предлагать одинаковую скорость, но дизель будет ускоряться быстрее. Вот почему крутящий момент на низких оборотах становится важным для лучшего ускорения во многих сценариях.

Более высокий крутящий момент не означает, что одно транспортное средство обязательно будет быстрее другого. Например, Ford F-250 развивает крутящий момент 925 фунт-фут, а Honda S2000 — всего 162 фунт-фут. S2000 быстрее, даже с меньшей мощностью, из-за других факторов, наиболее важным из которых является соотношение мощности и веса. 2800-фунтовый S2000 разгоняется до 60 миль в час за 5,7 секунды, в то время как 8300-фунтовый F-250 делает это за 6,9 секунды, что показывает, что отношение мощности к весу более важно для ускорения, чем отношение веса к крутящему моменту.Это не означает, что S2000 готов буксировать прицеп весом 5000 фунтов, поскольку Джейсон объясняет, что вес и крутящий момент также очень важны для показателей буксировки.

______________________________________________

Подпишитесь на Motor Authority в Facebook, Twitter и YouTube.

Разработка технологии векторизации крутящего момента в электромобилях

В этом сообщении блога рассказывается о проблемах и решениях по созданию и анализу системы распределения крутящего момента в электромобилях.Modelon Impact в сочетании с нашей запатентованной и собственной ведущей в отрасли библиотекой динамики транспортных средств и библиотекой электрификации позволяет пользователям легко перетаскивать предварительно созданные шаблоны, имея при этом гибкость для настройки и анализа отдельных компонентов и подсистем.

Разработка системы векторизации крутящего момента

Что такое векторизация крутящего момента ? Технология векторизации крутящего момента — это способность автомобиля изменять крутящий момент на каждом колесе.Системы векторизации крутящего момента позволяют автомобилю передавать крутящий момент между данным колесом или осью в зависимости от поворота. Эта технологическая концепция предназначена для улучшения реакции рулевого управления и управляемости, а также для улучшения динамики автомобиля.

На автомобиле с двигателем внутреннего сгорания распределение крутящего момента является механическим процессом. Но в электромобилях с несколькими двигателями, которые независимо приводят в движение каждое колесо, программное обеспечение определяет, сколько должен работать каждый двигатель. Существует проблема разработки систем векторизации крутящего момента для электромобилей, чтобы обеспечить правильную совместную работу всех отдельных двигателей, компонентов и подсистем.Кроме того, крайне важно понять и количественно оценить эффекты взаимодействия между различными подсистемами (механикой, электрикой, системами управления) на достаточно раннем этапе цикла разработки электромобиля. Модель может представлять эти различные компоненты с правильной точностью, что позволяет идентифицировать требования к подсистеме на основе общих целевых показателей производительности электромобиля на начальном этапе проектирования.

Моделирование системы векторизации крутящего момента в электромобилях

Электромобили (EV) могут быть сконфигурированы с различной архитектурой трансмиссии для ведущих осей и количества двигателей.Возможность установки двух двигателей с индивидуальным управлением на ось открывает возможность применения разницы крутящего момента между двумя сторонами на оси. По сравнению с обычным дифференциалом с вектором крутящего момента электродвигатели имеют преимущество в более быстром времени отклика и повышенной гибкости в направлении передачи крутящего момента — в результате отсутствия механической связи между двумя колесами (или осями), — что в конечном итоге может быть использовано для более безопасный и устойчивый автомобиль.

Интеграция электродвигателей подогревает интерес к усовершенствованным системам помощи водителю (ADAS). ADAS — это электронные системы автомобиля, которые используют передовые технологии для помощи водителю и включают в себя множество функций активной безопасности. Традиционные подходы к управлению широко использовались для реализации ADAS в последние десятилетия, но системы ADAS для электромобилей предлагают улучшение динамического поведения и стабильности электромобиля с каждым колесным двигателем, которое фокусируется на оптимальном распределении крутящего момента.

Кроме того, управляемость электромобилей можно значительно улучшить, используя системы векторизации крутящего момента, которые обеспечивают непрерывный крутящий момент вместо того, чтобы полагаться исключительно на обычную конструкцию подвески (поведение KnC). Системы векторизации крутящего момента можно использовать для формирования стационарного, а также динамического поведения транспортного средства. Например, уменьшая градиент недостаточной поворачиваемости, расширяя линейную область реакции автомобиля и увеличивая максимальное поперечное ускорение, эта концепция может способствовать достижению более высоких характеристик.

Библиотека динамики транспортных средств Modelon следует архитектуре на основе шаблонов, которая позволяет легко заменять пользовательские подсистемы другими библиотеками Modelica. Например, Библиотека динамики транспортных средств может быть легко объединена с подробной электрической трансмиссией из Библиотеки электрификации Modelon. На рис. 1 показан пикап в библиотеке динамики транспортных средств с кинематическим многокузовным шасси и четырехмоторной полноприводной трансмиссией с использованием доступных моделей машин и аккумуляторов из библиотеки электрификации.

Рисунок 1: Пикап из библиотеки Modelon’s Vehicle Dynamics

Еще одно преимущество, предлагаемое этой архитектурой и использованием моделей на основе Modelica, заключается в том, что можно использовать компоненты с различной точностью, сохраняя при этом совместимость с остальной цепочкой инструментов моделирования Vehicle Dynamics Library (эксперименты, драйверы и т. д.). Электрические машины в трансмиссии, показанные на рисунке 2, могут моделировать как простые модели, основанные на эффективности, так и электромагнитные модели машин переменного тока (полезно для изучения динамики срабатывания).Приводные валы моделируются с помощью Rotational3D, что позволяет моделировать гибкость вала и инерционные эффекты. Многокорпусные опоры позволяют точно передавать крутящий момент от двигателей к кузову транспортного средства с помощью жестких опор или опор с втулками.

Рисунок 2: Силовой агрегат QuadMotorAWD с карданными валами Rotational3D, передними и задними опорами трансмиссии, машинами EL и аккумулятором

Модульность, доступная для моделирования физических подсистем, также распространяется на контроллеры.На рис. 3 показаны три примера контроллеров, которые можно использовать взаимозаменяемо. Тот, что внизу слева, одинаково масштабирует команду дроссельной заслонки для всех четырех двигателей, а тот, что посередине, применяет контроль проскальзывания, рекуперативное торможение и векторизацию крутящего момента с использованием крутящего момента рыскания. Эти два примерных контроллера были реализованы с помощью каузальных блоков, доступных в стандартной библиотеке Modelica, что дает возможность быстро создавать и тестировать простые контроллеры в Modelon Impact. Благодаря поддержке FMI в Modelon Impact фактический управляющий код FMU можно импортировать и использовать для замены контроллера, как показано внизу справа.Эти примеры моделей силового агрегата и контроллеров, доступные в библиотеке динамики транспортных средств, служат отправной точкой для интеграции пользователей в их собственные модели силового агрегата, контроллеры или и то, и другое.

Рисунок 3: Три возможных примера контроллеров трансмиссии для трансмиссии QuadMotorAWD

Такая гибкость модульной архитектуры позволяет использовать в имитационных моделях целенаправленную точность. В то время как в некоторых случаях использования, таких как оценка дальности, требуется зафиксировать только продольную динамику шасси, для подробного моделирования трансмиссии вместо модели с несколькими телами можно использовать гораздо более простую модель шасси.В случае векторизации крутящего момента, когда оценивается предельное поведение транспортного средства, когда такие факторы, как нелинейность кинематики подвески, податливость и шины, влияют на полное поведение транспортного средства (наряду с логикой векторизации крутящего момента), многофюзеляжное шасси может быть использован.

Практический пример — объединение нескольких подсистем электромобилей в целостную систему

Давайте взглянем на симуляцию маневра по замкнутому контуру с пикапом в Modelon Impact, чтобы подчеркнуть преимущества объединения библиотеки динамики транспортных средств и библиотеки электрификации.Анимация на рисунке 4 показывает этот маневр, когда транспортное средство движется прямо, а затем входит в кривую радиусом 40 м, поддерживая постоянную скорость 58 км/ч.

Рис. 4. Анимация пикапа с усилиями на шинах, представленными стрелками

Определение требований к компонентам

Преимущество описания различных физических явлений в одной имитационной модели заключается в том, что общие требования к характеристикам транспортного средства могут быть переведены в целевые показатели подсистемы на раннем этапе цикла проектирования.Для управляемости электромобилей с векторизацией крутящего момента важно подобрать силовые агрегаты в соответствии с целевыми динамическими характеристиками. Первым элементом, который можно оценить, является целевой крутящий момент и мощность, необходимые для двигателей. Для описанного выше маневра на рис. 5 показано сравнение крутящих моментов двигателей пикапа с векторизацией крутящего момента и без нее, где внешние двигатели справа обеспечивают более высокий крутящий момент, чем внутренние двигатели, по сравнению с базовым случаем без векторизации крутящего момента.

Рисунок 5: Сравнение крутящего момента двигателя пикапа с (красный) и без (синий) векторизации крутящего момента

Полная производительность автомобиля и тепловая динамика

По мере дальнейшего развития конструкции автомобиля необходимо оценить соответствие целевым характеристикам производительности, а также выявить любые узкие места производительности, присутствующие в системе. Здесь основное внимание уделяется полной производительности транспортного средства с использованием более подробных моделей подсистем по сравнению с более ранней частью цикла проектирования.

В этом примере компоненты Библиотеки электрификации (аккумуляторы и двигатели) могут гибко добавлять карты эффективности и температурные эффекты с различной степенью детализации. Двигатели настроены на использование простейшей модели потерь с постоянным КПД 90%. Это позволяет изучать изменение температуры под действием асимметричного крутящего момента. Как видно на рисунке 6, у внешних двигателей с более высоким крутящим моментом наблюдается повышение температуры, а у внутренних двигателей — понижение температуры по сравнению со случаем без векторизации крутящего момента.

Для системы векторизации крутящего момента тепловая динамика силового агрегата зависит от требуемого крутящего момента, поступающего как от входных данных драйвера, так и от алгоритма управления. Кроме того, компоненты трансмиссии имеют свои индивидуальные ограничения с точки зрения их идеальной работы и максимальной температуры, что означает, что эти ограничения необходимо учитывать при проектировании системы управления. В приведенном здесь примере могут быть добавлены дополнительные сведения об ограничениях производительности двигателя в зависимости от температуры, которые можно использовать для количественной оценки влияния снижения номинальных характеристик трансмиссии на характеристики автомобиля, например.грамм. увеличение времени прохождения круга при прохождении нескольких кругов по гоночной трассе.

Рисунок 6: Сравнение температуры двигателя пикапа с (красный) и без (синий) векторизации крутящего момента

Оценка производительности обработки

Система векторизации крутящего момента является неотъемлемой частью определения управляемости электромобиля. Используя возможности анализа и эксперименты, доступные в библиотеке динамики транспортных средств Modelon, можно изучить сложное взаимодействие между подвеской, трансмиссией (включая динамику привода и ограничения) и системой управления.

На рис. 7 показано сравнение угла поворота рулевого колеса и поперечного ускорения для двух случаев того, как система распределения крутящего момента снижает недостаточную поворачиваемость. Автомобиль с векторизацией крутящего момента (красный) может преодолевать поворот с меньшим усилием рулевого управления, демонстрируя уменьшенную недостаточную поворачиваемость.

Рисунок 7: Сравнение угла поворота рулевого колеса и поперечного ускорения для двух случаев

Драйвер в цикле

Взаимодействие транспортного средства с водителем является важным аспектом, который необходимо охватить с помощью имитационных моделей, поскольку все большее число физических прототипов заменяется виртуальными.В случае с электромобилями преимущества в производительности, обеспечиваемые системой векторизации крутящего момента, должны быть сбалансированы с объективными и субъективными целевыми показателями управляемости. Поскольку модели библиотеки динамики транспортных средств могут работать в режиме реального времени (либо упругокинематические модели, либо более простые модели подвески), их можно использовать в симуляциях «водитель-в-контуре» (DIL) на протяжении всего цикла разработки для проверки полных характеристик автомобиля. Начиная с версии 2020.2, модели Modelon Vehicle Dynamics Library могут быть развернуты в экосистеме симуляторов вождения VI-Grade, что позволяет использовать те же модели, которые используются в моделировании в рамках тестирования DIL на более раннем этапе цикла проектирования.

Заключение

Гибкая архитектура библиотеки динамики транспортных средств Modelon

позволяет комбинировать модели шасси с компонентами трансмиссии из библиотеки электрификации и контроллерами для моделирования систем векторизации крутящего момента в Modelon Impact. Масштабируемая точность позволяет получать целевые показатели производительности подсистемы на более ранних этапах цикла проектирования, предоставляя при этом подробные модели для проверки полной производительности транспортного средства и определения пределов производительности по мере разработки транспортного средства.Эти функции позволяют использовать модели библиотеки динамики транспортных средств и библиотеки электрификации в Modelon Impact для создания и анализа системы векторизации крутящего момента в электромобилях.

Топ-10 серийных автомобилей с наибольшим крутящим моментом

лошадиных сил, как правило, привлекают все внимание при рассмотрении мощности и возможностей автомобиля. Dodge Challenger SRT Hellcat провозглашается одним из новейших достижений инженерной мысли в Соединенных Штатах, потому что это американский мускул, способный производить более 700 л.с., а точнее 707 л.с.Согласитесь, это впечатляет. На самом деле, это прямо внушает благоговейный трепет. Но в общей схеме автомобиля он сам по себе не так уж и важен. Итак, давайте посмотрим на лучшие автомобили с наибольшим крутящим моментом.

Потому что без крутящего момента нет лошадиных сил.

ОБЯЗАТЕЛЬНО ПРОЧИТАЙТЕ: Самые быстрые внедорожники в мире

Таким образом,

лошадиных сил — это расчет того, насколько быстро используется крутящий момент, или мощность, необходимая для подъема 550 фунтов на один фут за одну секунду, показатель, который рассчитывается на основе крутящего момента.Проще говоря, мощность показывает, как прикладывается крутящий момент, а крутящий момент — это сила, которая прикладывается и двигает автомобиль вперед.

Пришло время пролить свет на наши «автомобили с высоким крутящим моментом», способные развивать самый высокий крутящий момент, который когда-либо видел автомобильный мир.

Ознакомьтесь со списком ниже, дайте нам знать, если вы считаете, что мы что-то упустили в комментариях, и просмотрите наши списки на duPontREGISTRY.com, чтобы получить одну из этих мощных машин.

Автомобили с самым высоким крутящим моментом:

Римак Невера

1741 фунт/фут

Rimac Nevera — это электромобиль, который полностью меняет свод правил для гиперкаров.Благодаря беспрецедентному уровню мощности и невероятному крутящему моменту, на который способны электромобили, доведенные до предела, Rimac Nevera знаменует собой начало новой эры автомобильных характеристик.


Кенигсегг Регера

1475 фунтов/фут

С момента своего создания Koenigsegg был известен своим невероятным уровнем инноваций, когда дело доходит до производительности, создавая метко названные «мегакары» со статистикой, которая впечатляет далеко не только их молодость.Koenigsegg Regera — один из их самых экстремальных примеров, способный использовать гибридную мощность с 5,0-литровым V8 и каким-то образом только одну передачу с уникальной трансмиссией Koenigsegg Direct Drive для разгона до 249 миль в час.


Лотус Эвия

1254 фунт/фут

Электрореволюция изменила ландшафт автомобильной промышленности, и производитель культовых спортивных автомобилей Lotus не остался в стороне. Скорее, Lotus решила пережить ренессанс вместе с остальной отраслью, и этот ренессанс ознаменовался выпуском Evija, самого мощного в мире серийного автомобиля мощностью 1974 лошадиных силы и первого полностью электрического автомобиля Lotus.


Бугатти Диво

1180 фунтов/фут

Когда речь идет об автомобиле с 4 турбонагнетателями и 16 цилиндрами, неудивительно, что он мощный. Bugatti представила этот двигатель почти 20 лет назад вместе с Veyron, и даже спустя два десятилетия он по-прежнему остается одним из самых мощных силовых агрегатов в мире, особенно если учесть, что крутящий момент в 1180 фунт/фут приходится на все четыре колеса.


Brabus G V12, ограниченная серия
1106 фунтов/фут

Обозначение AMG означает, что Mercedes-Benz не только роскошен, но и способен на серьезные характеристики.Обозначение Brabus, однако, ставит автомобили Mercedes-Benz в совершенно другую лигу, делая автомобили, подобные этому 12-цилиндровому суперкару с двойным турбонаддувом G-класса, с неслыханными показателями крутящего момента.


Додж Рэм Тяжёлый

1075 фунтов/фут

Буксировка и перевозка тяжелых грузов означает, что грузовикам требуется большой крутящий момент, и Dodge Ram Heavy Duty щедро справляется с этим. Благодаря рядному шестицилиндровому турбодизельному двигателю от Cummins крутящий момент в 1075 фунт/фут означает, что вы можете совершать серьезные перевозки.


Карма Реверо

981 фунт/фут

Этот стильный подключаемый гибрид показывает, что, хотя будущее может быть зеленым, будущие водители точно не будут зелеными от зависти к тому, сколько удовольствия водители получали в прошлом от автомобилей с бензиновым двигателем. Привлекательный внешний вид, роскошная роскошь, задний привод и тот же двигатель, что и у BMW i8, делают Karma Revero роскошным седаном будущего, уважающим традиции.


Порше 918 Спайдер

944 фунт/фут

Эпоха гиперкаров «Святая троица» была подходящим временем для автолюбителей.Три величайших автомобильных бренда яростно соревновались за создание лучших в мире гиперкаров с гибридными технологиями, и то, что из этого вышло, было не чем иным, как невероятным. Хотя все эти автомобили обладали невероятными характеристиками, двигатель V8 и два электродвигателя Porsche 918 позволили ему войти в список автомобилей с самым высоким крутящим моментом за все время, и автолюбители до сих пор впечатлены и смущены тем, что он может сделать сегодня.


Кенигсегг Агера RS

944 фунт/фут

Koenigsegg научился пользоваться 5.0-литровые двигатели V8 и безжалостная инженерия для облегчения веса, оптимальной аэродинамики и распределения веса, чтобы оставаться на вершине игры суперкаров в течение многих лет, и Agera RS является одним из самых экстремальных примеров.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.