Крутний момент двигуна: що це таке?

У списку ключових характеристик будь-якого бензинового або дизельного ДВС обов’язково вказується потужність і крутний момент двигуна. Що стосується самого транспортного засобу, окремий акцент робиться на розгінної динаміці автомобіля 0-100 км / ч. незалежно від типу силового агрегату під капотом (бензин, дизель, гібридний двигун і т.д.). Традиційно склалося, що максимум уваги покупців спочатку звернений на потужність двигуна, виражену в кінських силах (к.с.). Міцно вкоренилася думка, що чим більше к.с. видає двигун, тим швидше, динамічніше і, найчастіше, престижніше виявиться автомобіль в кінцевому підсумку. Паралельно з цим показник крутного моменту, який виражається в ньютон-метрах (Н • м), маркетологи свідомо відсувають на другий план.

Рекомендуємо також прочитати статтю про те, що таке обсяг двигуна. З цієї статті ви дізнаєтеся про те, за якими параметрами вимірюється і на що впливає робочий об’єм ДВС.

Такий підхід добре ілюструє поширену вираз серед продавців автомобілів в США. Як вони кажуть, продавати машини допомагають «коні», тобто потужність, при цьому рухає автомобіль вперед крутний момент. Далі ми докладно розглянемо, що таке крутний момент двигуна внутрішнього згоряння, а також поглянемо на залежність характеристик потужності двигуна, крутного моменту і розгінної динаміки.

Потужність і крутний момент ДВС

Для більшості пересічних автолюбителів поняття про показник максимальної потужності й крутного моменту зводиться до того, що чим більше потужність, тим більше виявиться і крутного моменту, а також більш потужний двигун завжди краще. При цьому чітке розуміння зазначених характеристик мотора у багатьох відсутня.

Сум’яття в цей табір також внесло зростаюче число «дизелістом», серед яких набагато більше уваги приділяється саме кутя моменту, а не потужності дизельного мотора. Також слід згадати і про турбомотор, які можуть розганяти автомобіль набагато швидше, хоча потужність самого ДВС з наддувом помітно поступається атмосферних аналогам з набагато більш значною кількістю «коней» під капотом. Виходить, могутніше, але не завжди динамічніше і швидше? Давайте розбиратися, чому так відбувається і чим «моментная» характеристика відрізняється від «мощностной».

Як потужність двигуна і крутний момент впливають на розгін автомобіля

Як вже було сказано, в технічних характеристиках вказується максимальна потужність двигуна і крутний момент. Отже, крутний момент є силою обертання коленвала ДВС. Вимірюється крутний момент в ньютон-метрах. Також моментная характеристика може бути виражена в кілограм-силах на метр. Крутний момент виникає тоді, коли вільно обертається колінвал починають гальмувати.

Іншими словами, на колінвал подається навантаження, яка змушує рухати автомобіль. Відзначимо, що крутний момент має пряму залежність від числа обертів двигуна. Для двигунів внутрішнього згоряння характерною особливістю є те, що на низьких оборотах крутний момент невеликий, потім спостерігається зростання моменту паралельно зростанню оборотів силового агрегату, далі відбувається спад моменту, хоча обороти залишаються високими. Зверніть увагу, в характеристиках вказується максимальна потужність двигуна, наприклад, 150 к.с. при 6000 об / хв. При цьому максимальний крутний момент зазначений на позначці 3500-3700 об / хв.

Так відбувається через те, що на різних оборотах в камері згоряння відбуваються різні процеси, що відбивається на ефективності наповнення циліндрів, як згоряння паливно-повітряної суміші, вентиляції циліндрів і т.д. Іншими словами, кількість повітря на впуску, кут випередження запалювання, обсяг відпрацьованих газів і ряд інших параметрів змінюється в залежності від числа обертів коленвала. З цієї причини кожному водієві бензинової машини з малооб’ємним атмосферним мотором добре знайома ситуація, коли на «низах» при їзді на високій передачі двигун не тягне, тобто крутний момент дуже малий.

Натискання на педаль газу і підняття оборотів до середніх значень призводить до того, що ефективність наповнення повітрям на впуску зростає, паливно-повітряна суміш згоряє більш повноцінно, циліндри краще вентилюються. Результатом стає те, що крутний момент зростає. Додамо, що турбомотор в середньому діапазоні оборотів повністю долають ефект турбоями, після чого у двигуна виникає бажаний підхоплення. Справа в тому, що потік відпрацьованих газів після розкручування двигуна починає ефективно обертати крильчатку турбокомпресора для подачі більшої кількості повітря в циліндри.

Рекомендуємо також прочитати статтю про пристрій турбонаддува. З цієї статті ви дізнаєтеся про конструктивні особливості турбіни, а також про переваги і недоліки цього способу збільшення потужності двигуна без збільшення його фізичного обсягу.

Подальше зростання оборотів викликає те, що в двигуні істотно зростають механічні втрати. До таких втрат слід віднести тертя поршневих кілець об стінки циліндрів, а також різні інерційні втрати в інших вузлах і механізмах двигуна. В результаті ККД мотора падає, енергія починає витрачатися на подолання таких втрат в умови їзди на наближених до максимальних обертах. Закономірно, що крутний момент починає зменшуватися з урахуванням зростаючих навантажень. Турбомотори також втрачають віддачу, так як сам турбонагнетатель не забезпечує належну продуктивність на максимальних обертах.

Якщо сказати інакше, потужність двигуна означає кількість роботи, яку агрегат здатний виконати за певний проміжок часу. Потужність ДВС вимірюється в кіловатах (кВт) і безпосередньо залежить від показника крутного моменту на конкретних оборотах. Не вдаючись в подробиці, потужність є розрахунковою величиною і не вимірюється окремо від кутя моменту. Що стосується максимальної потужності, така потужність являє собою умовну точку початку зменшення крутного моменту, але твір потужності і оборотів ще не прагне до збільшення. З урахуванням цієї інформації стає зрозуміло, що таке полку крутного моменту, яка часто відображається на графіках. Під такою полицею слід розуміти діапазон оборотів, на яких постійно доступний максимум крутного моменту.

Простими словами, крутний момент і є потужність двигуна, яка буде доступна на різних оборотах мотора. Цією фактичною потужністю, а не розрекламованої маркетологами «максималкою», водії щодня користуються під час обгонів і різких прискорень. Ось і виходить, що їздимо ми на моменті, що крутить, а не на максимальній потужності, оцінюючи динаміку розгону на тому чи іншому двигуні.

Що стосується самої максимальної потужності, від даного показника залежить, перш за все, та максимальна швидкість, з якою здатний рухатися автомобіль. Максимальна швидкість стає доступною в тому випадку, коли потужність, що дорівнює потужності ДВС. При цьому для визначення «максималки» конструкторами враховується ряд втрат на інерцію і тертя, опір потокам повітря і коченню коліс. Якщо простіше, від запасу потужності залежить здатність мотора долати зростаючі втрати і опір, що і дозволяє агрегату розігнати автомобіль тільки до певної межі і далі підтримувати набрану швидкість.

Крутний момент дизельного двигуна

Особливістю дизельних двигунів порівняно з бензиновими аналогами є більш високий крутний момент і менша потужність. Справа в тому, що дизельні мотори мають звужений діапазон оборотів. Це пов’язано з конструктивними відмінностями таких моторів (хід поршня), а також більш високим ступенем стиснення і специфікою процесу згоряння дизпалива.

Іншими словами, дизель спочатку не пристосований для роботи на високих оборотах. Отже, агрегат не так добре розкручується. Паралельно з цим температура вихлопу у дизельного двигуна нижче в порівнянні з бензиновим, а також на «низах» мотори на солярці не так схильні до детонації. В результаті конструктори змогли встановити складні і максимально ефективні системи турбонаддува саме на дизель.

Завдяки таким особливостям крутний момент дизельного двигуна на низьких оборотах набагато вище аналогічних атмосферних або тубірованних бензинових ДВС. Піднімати потужність такого агрегату не має сенсу, так як впевнена тяга на низах, високий ККД і паливна економічність повністю перекривають невелике відставання дизелів за показником потужності і максимальної швидкості.

Додамо, що потенціал дизеля дозволяє зробити його навіть могутніше бензинових побратимів, але це призведе до істотного подорожчання і обваження всієї конструкції двигуна. Також знадобиться доопрацювання системи живлення дизельного мотора і установка більш витривалою КПП, яка буде здатна витримувати просто величезний крутний момент. Не слід забувати й про екологічні норми, для відповідності яким потужні дизелі зажадають серйозної модернізації. Виходить, піднімати потужність дизеля сьогодні просто недоцільно.

Підведемо підсумки

Якщо ви зіткнулися з можливістю вибрати автомобіль з незначно відрізняються за характеристиками двигунами, тоді оптимально вибирати агрегат з великим крутним моментом. Дане правило особливо актуально для машин з МКПП. Наприклад, виробник може випускати одну і ту ж модель, яка отримує ДВС з робочим об’ємом 1.8 літра (140 к.с.) і 2.0 (155 к.с.). Також слід враховувати і згадану вище полку крутного моменту, тобто залежність потужності і крутного моменту від оборотів двигуна.

Кращим варіантом двигуна буде той, коли мотор виходить на пік моменту не на певних оборотах, а в максимально широкому діапазоні. Наприклад, простий атмосферний двигун може мати пік крутного моменту на 3500 об / хв, в той час як його просунутий високотехнологічний аналог з турбіною виходить на пік моменту вже при 1500 об / хв, зберігаючи «рівну» полку до 4500 об / хв. Це означає, що в першому випадку для впевненого розгону мотор потрібно крутити, утримувати ДВС на оборотах максимального моменту, а також частіше перемикати передачі вниз при виникненні навантажень. У другому випадку максимум крутного моменту буде доступний водію в широкому діапазоні оборотів, що дозволяє ефективно прискорюватися і справлятися з мінливими навантаженнями без частого перемикання передачі на знижену. Іншими словами, доступність високого крутного моменту в розширеному діапазоні фактично означає, що і потужності майже завжди досить.

Зазначені особливості різних ДВС і вміння справлятися з навантаженнями визначають наступний показник, який відомий як еластичність двигуна. Під еластичністю мотора слід розуміти здатність агрегату набирати обертів і розганяти автомобіль в умовах зростаючого навантаження без перемикання передачі на знижену.

Різні силові установки тестуються на еластичність шляхом аналізу тяги і розгону з 60 до 100 км / год при русі на четвертій передачі або прискорення з 80 до 120 км / год на включеній п’ятій передачі. З цієї причини малооб’ємний високофорсованих двигун, який має відмінний підхоплення на низьких оборотах і широку полицю моменту, покаже себе відмінним варіантом для міста. Саме в міському циклі, тобто в умовах помірних швидкостей і режимів прискорення-уповільнення, потенціалу такого ДВС більш ніж достатньо. При цьому слід враховувати, що на більш високій швидкості в режимі траси подібний агрегат може не забезпечити впевненого обгону, поступившись в цьому плані простому атмосферному двигуну з великим крутним моментом і потужністю.

Ссылка на основную публикацию