Момент или мощность?
Крутящий момент это физическая величина, имеющая подробное научное толкование. Хоть и момент и тяговитость это два разных понятия, но когда мотоциклисты в разговорах упоминают, что тот или иной мотик обладает хорошим моментом, это не значит, что они его меряли на диностенде. В данном случае они имеют ввиду, что этот мотоцикл очень хорошо реагирует на ручку газа при практически любых оборотах, но в рабочем диапазоне, который, как правило, находится внизу. В противоположность этому есть мотоциклы, которые не так активно ускоряются на низких и средних оборотах, но стоит щелкнуть вниз 1-2 передачи, так чтоб стрелка тахометра прыгнула на 9000-10000 оборотов и они выстреливают, как ракета. Если, к примеру взять HD Fat Bob cо 114-ти дюймовым (почти 1,9 литра) мотором и Suzuki GSXR1000, оба на последней передаче и открыть обоим газ на 3000 оборотах, сначала Харлей уедет вперед, пока Сузуки будет набирать обороты, но потом они поменяются. Эти два вида моторов -моментный и оборотистый -демонстрация двух разных подходов в двигателестроении в зависимости от конкретных задач.
Конструктивно отличия в двигателе проявляются в меньшем времени открытия клапанов, отсутствии угла перекрытия (это когда на короткий промежуток времени одновременно открыты впускной и выпускной клапаны. Прим. пер.) Короткий момент открытия не дает двигателю дышать на высоких оборотах, но никто и не собирается разгонять его за 250 км/ч в попытке поставить рекорд на драгрейсинге. Он не для этого создан. Круизеру нужен хороший момент на низах, чтобы с места разгонять тяжелый мотик. Водителю круизера важен момент на низах и ему абсолютно все равно, что двигатель начинает задыхаться уже на 5500 оборотов. В оборотистом двигателе спортбайка клапана открыты дольше. (тут следует пояснить, что они открыты дольше не по абсолютному времени – а по углу поворота коленвала. Ведь на оборотах 3000 и 10000 это время может сильно отличаться. Другими словами это угол, на который повернется коленвал, чем угол больше, тем дольше клапан открыт. Прим .пер) И эта особенность позволяет наполнять смесью цилиндры оборотистого мотора на очень высоких оборотах. При маленьком угле впускные клапана закрываются раньше, чем цилиндр наполнится смесью на высоких оборотах и мотор начинается задыхаться. Чтобы этого избежать увеличивают время открытия впуска, например, на такте впуска клапан закрывается через 50-60 градусов после прохождения нижней мертвой точки и открывается за 20 градусов до верхней мертвой точки еще в конце такта выпуска. На низких и средних оборотах позднее закрытие впускных клапанов, когда поршень уже движется вверх приводит к тому, что часть смеси вылетает обратно, тем самым снижая эффективность двигателя. На высоких оборотах этого не происходит, потому что скорость, с которой смесь попадает в цилиндры достаточно высока и за счет инерции ее больше остается в цилиндре. Тем самым пиковые значения момента сдвигаются в пользу высоких оборотов. Получается, мы жертвуем моментом на низких и средних оборотах, но при этом, получаем его высокие значения на высоких и, соответственно, можем получить бОльшую мощность.
Крутящий момент, как физическая величина является силой, стремящейся вращать что-либо вокруг его оси. Эта сила измеряется в ньютоно-метрах в нашей метрической системе (сИ). Эти цифры мы видим в брошюрах или описаниях характеристик того или иного мотоцикла. 
Когда мы отправляем мотоцикл на диностенд, то получаем график с двумя линиями — одна кривая момента, вторая кривая мощности. Идеал, к которому стремятся все производители — иметь высокий крутящий момент, постоянный в широком диапазоне оборотов, так чтобы линия момента была ближе к горизонтальной. Мотор Индиана FTR750, к примеру, очень близок к этому. Момент почти одинаков в диапазоне от 7 до 10 тыс оборотов. Поскольку мощность в данном случае, это производная от момента и оборотов, то кривая мощности при таком моменте становится прямой. Мы просто увеличиваем обороты и, с их ростом линейно увеличиваем мощность, так как момент почти не меняется. В реальности, конечно, фактический момент меняется за счет разных факторов, типа резонанса на впуске и выпуске и т.д. Они вызывают локальные колебания пиков кривой крутящего момента. В случае с двигателем тяжелого круизера крутящий момент поднимается до полезного значения при 1200 оборотах в минуту, достигает максимума обычно где-то в диапазоне от 2500 до 3000, а затем плавно опускается вниз. Почему? Выше мы уже говорили о том, что мотор задыхается. По мере того, как двигатель набирает обороты, времени для заполнения цилиндра смесью становится меньше и крутящий момент падает. И, наоборот, в оборотистом моторе продолжительное открытие клапанов способствует хорошему наполнению цилиндров на высоких оборотах и не способствует на низких средних.
Зачем спортбайку нужна мощность именно на высоких оборотах? На преодоление аэродинамического сопротивления спортбайка на скорости 250 км/ч требуется дополнительно около 75 л.с мощности. В то время как водитель круизера может весь день проездить на одной передаче, водителю спортбайка придется много раз переключиться, чтобы поддерживать нужный уровень момента. (самый очевидный отличительный признак моментного мотора – отсутствие 6-й передачи. Прим. пер)
А можно чтоб было и то и другое одновременно? Один из способов для решения этой задачи — используемая на многих малолитражках и некоторых мотоциклах (Kawasaki 1400GTR 2007 г., Ducati Multistrada 1200 2015 г. и BMW R1250GS 2019 г. ) система VVT — Variable Valve Timing/ -изменяемые фазы газораспределения. Существует еще система VTEC от Хонды, в которой происходит переключение на другой профиль кулачка распредвала на высоких оборотах. Но, например, в гоночных сериях Американской Мотоциклетной Ассоциации правила запрещают такие глубинные переделки и великий Дон Тилли, который конструировал для нее мотики нашел свое решение, которое ему позволило выигрывать. Он видел, что любители глубокого ребилдинга не могут выигрывать лишь только благодаря пиковой высокой мощности поднимая пик крутящего момента и теряя время в медленном ускорении на выходе из поворотов, а консервативные любители стока тоже ничего не добились, их пологие графики крутящего момента очень хорошо подходили для медленных поворотов, но они проигрывали на разгонах на прямиках. В итоге целью Дона стало получение хорошего ускорения при частоте вращения двигателя в используемом диапазоне оборотов. То есть в диапазоне оборотов, фактически используемых на треке. Газораспределение было оптимизировано не для нижней и не для верхней части, а скорее для широкой середины. Именно благодаря усовершенствованиям газораспределительного механизма в этом диапазоне позволило Дону выиграть много гонок. Крутящий момент сам по себе-это просто сила, как, к примеру усилие, используемое для затяжки болта. Для его реализации он должен быть объединен с оборотами, когда он станет силой, действующей со скоростью. Люди момента правы когда говорят, что момент, это сила, разгоняющая ваш мотоцикл, люди мощности правы когда говорят, что мощность это скорость.
И те и другие правы по-своему, все зависит от того как используется мотоцикл.
Мощность, крутящий момент и скорость мотоцикла (динамический фактор)
Вопрос: «Почему 10-сильный „Минск“ развивает 100 км/ч, а 30-сильная „Планета-Спорт“ всего 140, а не 300?
Почему скорость растет не пропорционально мощности?
И можно ли заменив 16-дюймовое колесо на 19-дюймовое увеличить скорость?»
Колеса менять сложно. Проще менять звездочки в цепной передаче.
Когда-то, по простительной незрелости лет, мы тоже пытались увеличить скорость таким способом. На «Яву-350» модели 360/00 вместо стандартной звездочки с 17-ю зубьями втыкали звездочку с 19-ю зубьями, — ребята были, само собой, грамотные, так что уже в уме ухитрялись подсчитать, что скорость возрастет на добрых 12%.
Результат оказался более чем плачевным. Мы обзавелись мотоциклом узко специального назначения, — он здорово ходил на крутых спусках, под гору. А насчет наоборот… — и вспомнить противно! Даже на горизонтальной трассе скорость ощутимо упала, мотор явно не в состоянии был выйти на обороты максимума мощности — «не тянул». Вялый разгон, чувствительность к встречному ветру, нежелание возить пассажира — вот портрет нашего «усовершенствованного» мотоцикла. Опытные мотоциклисты, авторитеты объясняли дело вполне доходчиво: «Раз чехи поставили 17 зубьев, значит — так надо, и не фиг тут…»
Итак, что же это за штука такая — мощность?
Это, как известно, способность машины, человека, лошади и т. д. выполнить некую работу в течение секунды, — например, поднимая груз весом 10 кг на высоту 1 метр за секунду, придется развить мощность в 10 килограммометров в секунду.
Если уменьшить в этом примере вес до 5 кг, но поднять его за секунду на 2 метра, мощность потребуется та же.
Но выходит, что использовать ее можно по-разному. Чем не иллюстрация к работе коробки передач?
На низшей передаче скорость невелика, но при повышенной тяговой силе, на высшей скорость больше, но тяговая сила меньше.
В инструкциях обычно указывается эффективная мощность мотора. Так общепринято.
Однако не вся эта мощность дойдет до заднего колеса, часть ее непременно потратится на преодоление сил трения в силовой передаче, перемешивание масла в коробке передач, смазки в кожухах цепи и т. д.
В результате даже на достаточно хорошо сконструированных современных машинах эти потери достигают 15%, а то и более. Они, кстати, больше у нерадивого хозяина, который не заботится о смазке силовой передачи, ее исправности и правильной регулировке. Значит,тратится лишний бензин, понапрасну расходуются денежки. Если мощность мотора, например, равна 18 л. с., реально «крутят» заднее колесо максимум сил 15—15,5.
Кроме сил трения в трансмиссии, часть мощности поглощается генератором мотоцикла, — правда, она невелика.
На мотоциклах с водяным охлаждением часть мощности тратится на работу помпы, при наличии принудительного воздушного охлаждения часть мощности «съедает» вентилятор. Мы же здесь рассматриваем простой мотоцикл, на котором кроме генератора, других нахлебников нет.
Если в инструкции вы увидите, что мощность указана в непривычных кВт (киловаттах), это не должно вас смущать, — таковы современные требования.
Пересчет несложен: 1 л. с. численно равна 0,736 кВт.
Действующие на мотоцикле силы, включая его вес, могут измеряться не в килограммах, а в ньютонах.
Ну и что? 1 кг равен 9,81 Н. И все!
Крутящий момент, соответственно, измеряется не в привычных килограммометрах (кгм), а в ньютон-метрах (Нм). Это тоже сути дела не меняет, как в знаменитом мультфильме про 38 попугаев.
Поэкспериментируем (мысленно) с мотоциклом. С открытым на 1/4 дроссельным золотником разгоняем мотоцикл во всем, доступном ему при этом, диапазоне оборотов, регистрируя с помощью неких приборов крутящий момент и мощность.
Они меняются с оборотами, — при малом числе оборотов мощность, то есть способность мотора производить полезную работу, невелика, с увеличением числа оборотов она возрастает, а при каких-то оборотах достигает максимума, за которыми уже падает.
Нанеся точки на график, получим, кривую зависимости мощности (или крутящего момента, если хотите) от числа оборотов при фиксированном положении дросселя. Это так называемая скоростная характеристика двигателя для выбранного положения дросселя. Таких «частичных» характеристик вы можете построить сколько угодно, — для разных положений дросселя.
Кривые имеют точки своего максимума при каком-то числе оборотов. Максимум крутящего момента соответствует ситуации, когда среднее эффективное давление в цилиндре наибольшее, — оно зависит от качества продувки цилиндра, наполнения его свежим зарядом смеси, от полноты сгорания, тепловых потерь.
Но сам по себе крутящий момент еще не есть мощность.
Чтобы при этом производилась какая-то работа, коленвал должен вращаться. Если вы, не запуская двигатель, нажимаете на пусковой рычаг, в цилиндре происходит сжатие,- уже можно говорить о том, что к коленвалу приложен некоторый крутящий момент,- а мощность равна нулю. Не так ли?
При оборотах ниже какого-то предела мотор не сможет работать, уже хотя бы потому, что на столь низкой скорости воздушного потока в карбюраторе (ведь дроссель-то открыт!) нормальное распыление топлива становится невозможным. Поэтому кривые начинаются не от нуля оборотов. Мощность с ростом оборотов увеличивается не беспредельно, она тоже имеет точку максимума, но обороты, ей соответствующие, не те, что у максимума момента: мощность и момент (соответственно в л. с. и кгм) связаны формулой: N= Мкр х n / 716,2 где n — число оборотов в минуту.
Продолжим эксперимент, на сей раз при полностью открытом дросселе.
Теперь получается так называемая внешняя скоростная характеристика, — действительно, за ней, за этой своеобразной границей, данному мотору не бывать, — это уже его предельные возможности. Поэтому часто соответствующие мощность и крутящий момент называют располагаемыми, внешняя скоростная характеристика мотора показывает, какими мощностными ресурсами он располагает, когда к нему будут предъявлены определенные требования. Кто их предъявит?
Или… что их предъявит?
Если, не жалея мотора, разгонять его при различных положениях дроссельного золотника до максимально достижимых оборотов, можно найти интересные точки графика. Например, при небольшом открытии дросселя на нижней передаче мотоцикл разгонится до какой-то скорости — дальнейший разгон невозможен, так как это означало бы, что располагаемая мощность меньше потребной для езды с этой скоростью… и вошло бы в противоречие с уже упоминавшимся, незыблемым Законом сохранения энергии.
Потребная мощность растет с ростом скорости, поэтому при большем открытии дросселя можно разгоняться до скорости побольше. Еще большее открытие даст скорость соответственно еще большую.
Наконец: если дроссель открыть полностью, мотор выйдет на высокие, иногда просто опасные, обороты, при максимальной скорости для данной передачи.
Соединив полученные предельные точки кривой, мы получим зависимость потребной мощности для движения мотоцикла от скорости движения.
Сразу же надо вам понять: потребная мощность — это параметр, целиком зависящий от сил сопротивления движению мотоцикла, — она связана с размерами мотоцикла, весом и так далее.
«Тягло», то есть тип двигателя, его мощность и т. д. тут вне игры, — оно значения не имеет. Если вместо мощностей на графике показать силы: располагаемую тяговую силу колеса и потребную для преодоления всех сопротивлений, то их точки пересечения дали бы те же значения оборотов и скоростей. Ведь сила тяги, крутящий момент и мощность связаны однозначной зависимостью.
О каких силах сопротивления идет речь?
Прежде всего — это сила сопротивления воздуха, наш и ваш главный враг, вечно мешающий достижению рекордных скоростей. Почему — главный? Потому что растет пропорционально квадрату скорости. Увеличивая ее вдвое, силу сопротивления мы увеличиваем вчетверо. И еще — потому, что сам мотоцикл, мягко говоря, к числу хорошо обтекаемых тел не относится. Это свойство оценивается так называемым коэффициентом аэродинамического сопротивления Сх, зависящим лишь от формы тела, движущегося в воздухе. Этот коэффициент входит в формулу расчета силы сопротивления воздуха: Pw =Сх х S х р х (V2)/ 2
Здесь р — плотность воздуха, которую для стандартных расчетов принимают равной 0,125 кг см2/м4»; S -лобовая площадь мотоцикла, включая сюда водителя, пассажира и груз. Для высоких скоростей иметь большой рост и широкие плечи невыгодно! Наконец, V — скорость движения в м/сек, V2 — скорость в квадрате.
При нормальной, комфортной, «сидячей» посадке мотоциклиста коэффициент Сх достигает значений 1,1—1,2 и очень редко снижается до единицы. При полулежачей, в которой мы мало ездим, он может уменьшиться до 0,7—0,9.
Между тем — сравните! — у скромных стареньких «Жигулей» этот коэффициент составляет около 0,43.
Словом, как ни любим мы мотоцикл, особо быстрая езда на нем, говоря строго, энергетически невыгодна, — слишком много бензина горит впустую. Вы можете столкнуться с ситуациями, когда идущий рядом пятиместный автомобиль расходует бензина меньше вашего мотоцикла-одиночки. А уж о езде с боковым прицепом и говорить нечего.
Вот вполне официальные данные (журнал «Мотор-ревю» № 9 за 1980 г.):
расход топлива мотором «Явы-634» при скорости 90 км/час составлял 5 л/100 км, а при скорости 100 км/час — уже 8,5 л/100 км пути. Это — без бокового прицепа. Измерения выполнялись не как-нибудь «на глазок», а в строгом соответствии с общепринятыми требованиями, на предприятии «Ява». Лобовая площадь мотоцикла-одиночки с водителем может лежать в пределах 0,4—0,6 кв. м, -большие или меньшие показатели встречаются не часто.
Имея такие исходные данные, например, как Сх=0,9 и S =0,5 кв. м, вы вряд ли удержитесь от соблазна рассчитать силы воздушного сопротивления для разных скоростей движения,- например, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 и 40 м/сек.
И окажется, что при скорости 10 м/сек сила сопротивления воздуха еще невелика, — всего 2,8 кг.
Но при 20 м/сек она составляет 11,2 кг, а при 30 м/сек — уже 25,2 кг. При 35 м/сек или 126 км/час эта сила равна уже 34,5 кг!
Не зря ветерок стаскивает вас с сиденья!
Сила сопротивления воздуха действует постоянно за исключением случая езды с попутным ветром, скорость которого равна скорости вашего движения, — тогда она равна нулю. Если скорость попутного ветра больше скорости движения, действующую аэродинамическую силу уже надо учитывать со знаком минус, одновременно понимая, что в этом случае величина коэффициента сопротивления иная, чем при обдуве спереди.
Другая сила, постоянно действующая тоже в качестве сопротивления, это сила сопротивления качению колес. Вычисляется просто, как произведение полного веса машины на коэффициент сопротивления качению.
Этот коэффициент, строго говоря, меняется в зависимости от типа и состояния шины, давления в ней, скорости качения, нагрузки, состояния дороги, температуры среды при испытании.
Он увеличивается при снижении давления в шине, причем в этом случае он более чувствителен к величине скорости и может существенно увеличиваться уже при скоростях 90—100 км/час, не говоря о больших. Напротив, шина, несколько «перекаченная», легче катится при достаточно высоких скоростях.
При простых, не требующих высокой точности, расчетах коэффициент принимают постоянным, равным 0,015. Значит, мотоцикл с полным весом 220 кг (150 кг плюс 70 кг веса водителя) испытывает на ходу сопротивление качению Рf = 220 х 0,015 = 3,3 кг.
Вообще же коэффициент может изменяться в значительных пределах, возрастая, например, на булыжной мостовой до 0,015—0,03, на грунтовой дороге до 0,05—0,15, а на рыхлой песчаной — до 0,2—0,3 и даже больше.
Что происходит на подъеме дороги?
— Появляется еще одна сила — сопротивление подъему, вычислить которую несложно, — умножаем полный вес машины на синус угла подъема…
Да вот где его взять синус? Оказывается, это просто. На реальных дорогах углы спуска или подъема, как правило, относятся к малым, для которых справедливо правило: синус угла равен его тангенсу и самому углу, измеренному в долях радиана. Неужто сложно? Тогда еще проще: для угла подъема в 5%, указанного на дорожном знаке, синус или тангенс равны 0,05. Для угла в 3% — соответственно 0,03. И так далее. Поняли?
Значит, на подъеме в 5% движению мотоцикла весом 220 кг противодействует сила Ра = 220 х 0,05=11 кг.
На спуске же сила в 11 кг уже помогает движению машины, — желающие легко могут вычислить, зная нужные формулы, что в этом случае лишь при скорости около 60 км/час сумма сил воздушного сопротивления и сопротивления качению уравновесит эти 11 килограммов даровой «тяги»! Если спуск достаточно длинный, мотоцикл на «нейтрали» разгонится до этой скорости.
Зная силы, можно, при необходимости, определить величины потребных мощностей, — при этом мощности, затрачиваемые на преодоление сопротивления качению и подъему, вычисляются как произведения соответствующих сил на скорость, а значит, они пропорциональны скорости. Иначе ведет себя по скорости мощность, потребная на преодоление воздушного сопротивления, — если сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости, то мощность — уже кубу. Иначе говоря, мотор мощностью сил в десять позволяет обыкновенному дорожному мотоциклу развивать скорость около 100 км/час.
Для удвоения этой скорости нужно при сохранении всех прочих условий задачи повысить мощность в 8 раз, то есть сил до восьмидесяти. Так как на деле при таком двигателе мотоцикл неизбежно «потяжелеет», то реально мы сталкиваемся с еще более мощными моторами, — при этом не надо забывать, что со скоростью 200 км/час никто сидя не поедет, — трудновато будет удержаться! Такова здесь безжалостная, бескомпромиссная физика: сила сопротивления воздуха достигнет — при сохранении прежних величин площади и коэффициента! — 87 килограммов, значительная частьо которых придется на тело водителя.
Попробуйте-ка. Реально с такими скоростями можно ехать, если мотоцикл оснащен обтекателем, — хотя последний на громоздком дорожном мотоцикле почти не влияет на коэффициент Сх в смысле его уменьшения, водитель, прячась за щитком, избегает прямого напора потока воздуха, доверяя это дело машине.
Теперь, зная величины потребных мощностей, соответствующих различным скоростям, мы вправе нанести точки на график (рис.2):
Любопытная картина!
Езда со скоростью 40 км/час требует мощности всего около 1 л. с., — уверен, многие мотолюбители попросту удивятся! За удовольствие ехать со скоростью 80 км/час придется отдать 5,1 л. с., за 100 км/час — 9,2 л. с, а за 120 км/час — 15,4 л. с.
Изменение не совсем «по кубу», так как это суммарная мощность =-Мw+Мf. Здесь важно не блуждать среди трех сосен, — по закону куба меняется лишь мощность , затрачиваемая на преодоление сопротивления.
Вот пример «бухгалтерии» для скорости 200 км/час: Nw = 64,5 л. с., Nf = 2,5 л. с. (несколько заниженная величина, так как на этой скорости коэффициент f, как правило, уже несколько выше, чем 0,015).
Другими словами, сумма этих мощностей составила бы около 67—68 л. с. С учетом 15-процентных потерь в трансмиссии мотор должен развивать мощность около 80 л. с. Но, напомним, — реально на такой скорости никто «сидя» не ездит, поэтому либо истинная скорость еще выше, либо затрачиваемая мощность несколько меньше. Надо четко это представлять.
А каковы же возможности самого двигателя, — отнюдь, конечно, не беспредельные?
Вооружимся для примера характеристикой одного очень популярного у нас в 60-х годах мотоцикла.
Максимальная мощность составляла 18 л. с. при числе оборотов 5250 об/мин.
Радиус качения 16-дюймового колеса — 0,27 м, — отсюда нетрудно определить, что при общем передаточном числе высшей передач I(4) = 4,5 указанному числу оборотов соответствует скорость около 119 км/час.
Найдя эту величину (крайне важную!), вы фактически связали воедино две поначалу независимые вещи — то, что нужно для движения мотоцикла, и то, чем он реально располагает.
(Передаточные числа на других пе-редачах: I(1) = 14,3; I(2) = 8,9; I(3) = 6,4. Они нам тоже впоследствии понадобятся).
При потерях в трансмиссии около 15% на заднее колесо будет передана мощность в 15,3 л. с.
Кривая Nпотр. пересекает кривую Nрасп. вед. кол. в точке № 1 , вблизи вершины.
Опустив из нее вертикаль до пересечения с осью «V,n», вы увидите, что максимальная скорость соответствует как раз числу оборотов 5250 в минуту.
Точка пересечения кривых Nпотр и Nрасп. вед. кол. дает представление о максимальной скорости машины, — на горизонтальной дороге при безветрии около 120 км/час. Очень важно понять, что именно мощность (способность машины произвести определенную работу за секунду) характеризует скоростные возможности транспортного средства, — заметьте, что при правильном выборе передаточного числа, размеров колеса, шины и т. д. точка пересечения этих двух кривых обязательно на вершине кривой располагаемой мощности или очень близко от нее.
Значит, мощность машины наиболее полно реализуется в скорость движения. Хотите в этом убедиться?
Вообразите, что на выбранном нами мотоцикле использована ведущая звездочка с 17 зубьями, а мы — хотя бы из любопытства! — ставим вместо нее другую, с большим числом зубьев.
Другой вариант — вместо 16-дюймового ведущего колеса ставим большое, 19-дюймовое. Авось, скорость поднимем, да?!
Кривая Nпотр. никак от наших манипуляций не зависит, зато кривую Nрасп. вед. кол. мы словно растягиваем по горизонтали, — в пропорции с увеличением звездочки или колеса.
Верхушка кривой, те самые 15,3 л. с., сдвинется вправо, а что станет с точкой пересечения кривых?
Это показываем на рис.3:
Видите, — точка пересечения теперь стала левей прежнего положения! Скорость упала.
Сама кривая Nрасп. вед. кол. теперь сблизилась с кривой Nпотр. почти везде, что говорит и об ухудшении разгонных, динамических характеристик машины, но их все-таки лучше оценивать не по мощностям, а по тяговым силам.
А если сделать наоборот? Вместо фирменной звездочки поставить меньшую? Теперь кривую N сожмем по горизонтали, а точка пересечения кривых… снова левей исходной! Зато лучше станет динамика разгона мотоцикла, — кривая располагаемой мощности стала выше относительно первоначального положения.
Итак, если за счет передаточного числа и размеров колеса окружная скорость последнего правильно увязана с мощностью мотора, это обеспечивает максимум скорости самого мотоцикла.
Улавливаете, в чем тут разница?
Если нагрузка на колесо мала, спидометр может вам показать фантастическую «скорость», — поднимите мотоцикл на подставку, пустите двигатель и включите 4-ю передачу, — но то, что вы увидите, к реальным возможностям машины никакого отношения не имеет.
Итак, мы хотим разобраться еще с динамическими возможностями мотоцикла, то есть оценить его способность разгоняться, брать подъемы и т. п.
В этом случае оперировать с мощностями нерационально. Надо перейти к силам на ведущем колесе, — опять-таки располагаемой, за которую в ответе мотор, и потребной, зависящей от условий движения.
Имея кривую зависимости Nрасп. вед. кол., можно начертить кривую располагаемого крутящего момента на заднем колесе, — по известной формуле: M = 716,2 Nрасп. х n, где n — число оборотов ведущего колеса в минуту, а Мрасп. — располагаемая мощность в «л. с.»
При нашем расчете мы именно так и сделали, но кривую крутящего момента на график не наносим, считая это операцией промежуточной.
Вместо этого изобразим кривую изменения располагаемой силы тяги на ведущем колесе, — это ведь очень просто, если момент известен, а радиусом колеса — 0,27 м — мы уже задались раньше. В таком случае тяговая сила колеса равна: Ррасп. вед. кол.=Мкр /0,27 (кг).
Например, при максимальной мощности (15,3 л. с. при оборотах колеса 5250:4,5 = 1166 об/мин) крутящий момент Мкр = 716,2 х 15,3/1166 = 9,45 кгм. Соответствующая этой ситуации тяговая сила колеса составляет: Ррасп. вед. кол.= 9,45/0,27 = 35 кг.
Таким же образом находим значения располагаемой тяговой силы для любых значений скорости и оборотов, — результатом чего и является кривая расп. вед. кол. на 4-й передаче (см рис.1):
Здесь же, вернувшись к вычисленным раньше величинам потребных тяговых сил, рисуем кривую Рпотр, объединяющую воедино силу сопротивления воздуха и качения колес, — точка ее пересечения (Р|) с кривой Ррасп. вед. кол, естественно, приводит нас все к той же максимальной скорости, то есть около 120 км/час.
Кривые тяговых сил теперь уже совершенно наглядно дают картину динамических возможностей данного мотоцикла на 4-й передаче.
Например, вы видите, что на различных скоростях величина отрезка А-Б меняется, — наибольшая она в диапазоне скоростей около 50—60 км/час. Значит, здесь имеется наибольший «запас» тяговой силы, который мы можем использовать для разгона машины, и, если тут дать полный газ, будет достигнуто наибольшее ускорение для данной передачи. Рост скорости ускорение уменьшает, — особенно вблизи максимальных скоростей. При скорости же 120 км/час запас тяговой силы исчерпывается, — разгон прекращается, скорость максимальная.
Можно ли ее как-нибудь увеличить?
Для этого нужно каким-либо способом уменьшить потребную силу тяги. Например, посмотрим, что дает езда с попутным ветром, имеющим скорость, скажем, 20 км/час — вполне обыденную. Это далеко не ураган. Что произойдет с кривой Рw? Она просто сдвинется, как целое, вправо на 20 км/час по оси «V». А сила Рf к ней также добавится, как и в исходном случае. Теперь точка пересечения кривых — P2 — показывает, что скорость может возрасти примерно до 130 км/час. (Отнюдь не на 20 км/час, как на первый взгляд может показаться!)
Опыт изучения данного вопроса показывает, что психология среднестатистического «рокера» имеет одну особенность: из всех своих заездов он запоминает лучший результат! Как видите, попутный ветерок может крепко польстить вашему мотоциклу и его мотору. Не здесь ли корень многих неофициальных наших рекордов?!
Встречный же ветер — серьезный враг, в нашем случае он снижает скорость до 105 км/час. Видите, влияние встречного и попутного ветра неравноценно, — причина в меняющемся наклоне кривой Ррасп. вед. кол. на разных скоростях, — встречный отнимает больше, чем дает попутный. Что касается рокеров, они не имеют привычки запоминать не лучшие результаты!
Наши и ваши знания теперь позволяют оценить и влияние спуска и подъема на скорость, — но рисовать эти кривые на том же графике не стоит,- он будет чрезмерно загроможден. Картина похожа на влияние ветра.
Например, движение на достаточно длинном спуске в 5% может дать увеличение скорости до 131 км/час, а на таком же подъеме — снизить ее до 103 км/час. Опять спуск дает меньше, чем отбирает подъем. В целом, влияние рельефа местности на скорость машины, как видим, немалое. Возвращаться к вопросу о рокерах и их привычках больше не будем,- вы и так все поняли.
Таким образом, сопоставление тяговых сил ведущего колеса — располагаемой и потребной — дает нам возможность оценки динамических возможностей машины. Но, если сравнивают два мотоцикла — разной мощности, размеров, веса и т. п. — наш подход тоже не вполне удобен. Лучше поступить по-другому. Для этого вычисляем графически величины отрезков А1-Б для разных скоростей, а затем, поделив их величины в «кг» на вес мотоцикла, получаем некую относительную величину — так называемый «динамический фактор», характеризующий возможности любого мотоцикла, независимо от его веса или мощности.
Полученные значения наносим на график (см. рис.2):
Обратим снова внимание на 4-ю передачу (кривая «4»).
Наибольшее значение «D» соответствует скоростям 50—60 км/час, — как мы уже раньше отмечали, тут наибольший запас тяговой силы. Так как динамический фактор, как и коэффициенты сопротивления качению и подъему, выражается в «%», можно показать, что на горизонтальной асфальтовой трассе движению нашего мотоцикла отвечает горизонтальная линия, проведенная из точки 1,5%, — это минимальное сопротивление, которое испытывает мотоцикл даже на скорости, близкой к нулю.
Значит, максимальная скорость определится точкой пересечения кривой «4» с линией 1,5%. Смотрим… Так и есть.
Вот они — те же 120 км/час.
Любые же значения «D», лежащие выше 1,5%, могут быть использованы для разгона или движения с какой-то скоростью, преодоления подъема или встречного ветра.
В нашем случае на 4-й передаче вершина кривой «4» находится на уровне 12%. Что это значит? — Можно, например, сказать, что наибольший, теоретически преодолеваемый на этой передаче, угол подъема равен 12—1,5=10,5%.
Эту точку называют критической, — реально «удержать» машину на ней трудно, — увеличение скорости невозможно, а уменьшение сразу повлечет остановку мотора, — он «не вытянет» на подъеме.
А вот, например, на подъеме в 8,5% двигаться уже можно, — ему отвечает горизонталь от точки 10% вертикальной оси.
Тут, как видите, можно достигнуть скорости 86 км/час — если она почему-либо станет снижаться, запас «D» увеличивается, достигнет максимума при 55 км/час и только потом падает.
Вплоть до этого мгновения мотор, как говорят, «приспосабливается» к меняющимся условиям, — например, вместо подъема 8,5% машина вышла на участок с подъемом на 1% больше, — скорость упадет до 78 км/час — и снова наступит равновесие силы сопротивления и силы тяги. И так — до критической точки — 12% или 55 км/час.
На подъеме 5% (горизонталь от точки 6,5% вертикальной оси) максимум скорости, как и ранее мы видели, соответствует 103 км/час. Вершина кривой «4» дает нам представление также о максимально возможном ускорении мотоцикла на данной передаче, — при безветрии на горизонтальной дороге этому соответствует опять-таки запас «D» в 10,5%. Ускорение вычисляется так: i = 100 х D-g х Qвм , где D — динамический фактор в 0%, g — ускорение свободного падения, т. е. 9,81 м/сек2.
Коэффициент Qвм учитывает влияние на ускорение вращающихся масс, вспомните — чем массивней колесо, тем трудней «раскрутить» его.
Для нашего мотоцикла и 4-й передачи можно принять, по результатам исследований ВНИИмотопрома, Qвм = 1,1 (на низших передачах этот параметр увеличивается, в зависимости от особенностей машины, до 1,3—1,7).
Итак, на 4-й передаче максимальное ускорение равно примерно 0,94 м/сек2 — желающие могут проверить.
А на низшей, первой?
Для дальнейших оценок надо график расширить, нанеся на него кривые значений «D» на остальных передачах, включая первую. Как видим, с понижением передач запас «D» резко возрастает, показывая, что мотоцикл на них способен преодолевать гораздо большие силы сопротивлений, — будь это подъемы, песчаные трассы, встречный ветер и т. д.
На 1-й передаче запас «D» в нашем случае равен 54,5—1,5=53%. Это соответствует скорости около 29 км/час.
Значит, если у мотоциклиста появится желание испытать способности машины на подъеме, желательно не «заваливать» скорость ниже этого значения. В то же время ясно, что теоретически предельным углом подъема, доступным на 1-й передаче, является угол с синусом 0,53 — это угол примерно в 32°. Если же использовать запас динамического фактора для разгона, то и на горизонтальной дороге при безветрии максимальное ускорение на 1-й передаче может составить, ориентировочно, 4 м/сек2. Не ракета, конечно, но все-таки довольно неплохо для скромного мотоцикла… Можно ли превысить эти показатели? Кратковременно — да. Например, после предварительного разгона можно одолеть и более крутой, чем вычислено, подъем, — но скорость будет падать, — значит, тут важно, чтобы подъем был достаточно коротким, а мотор не успел бы заглохнуть. Можно кратковременно получить и значительно большее (примерно в 2 раза) ускорение, если при старте с места сначала раскрутить коленвал до повышенных оборотов при выключенном сцеплении, а потом его резко включить. В этом случае старт осуществляется не столько за счет мощности мотора, сколько за счет накопленной коленвалом и его маховиками кинетической энергии.
Особенно хорошо этот прием выполняется на мотоциклах с тяжелым коленвалом, — типичный представитель этого направления в технике — двухцилиндровая «Ява-350» с очень массивным коленвалом. При стартовом броске ускорение мотоцикла достигает почти 8—9 м/сек2, мотоцикл отрывает переднее колесо и — простите! — при чрезмерном самомнении «гонщика», не подкрепленном тренировками, может опрокинуться назад. Новичкам не вредно это помнить. Влияние веса мотоцикла можно оценить сравнением кривых «1» — сплошной для исходной величины 220 кг и штриховой для случая езды с пассажиром — 290 кг. Во втором случае максимальный угол подъема не превышает 24,5 градусов, а максимальное ускорение — 3 м/сек2. На рис. 2 мы показали также кривые «D» для случаев движения по ветру и против ветра при скорости его 20 км/час. Вы можете делать соответствующие выводы.
Ветер оказывает не только сильное влияние на скорострные показатели машины, но и на показатели динамические. В нашем примере попутный ветер увеличивает запас «D» с 10,5 до 12,5%, а встречный уменьшает до 8,5%. Желающие могут сами прикинуть, насколько будет изменяться ускорение мотоцикла или его способность преодолевать подъемы (последнее достаточно наглядно показывают только что приведенные цифры).
Некоторые мотолюбители считают, что езда на высшей передаче — чуть ли не обязательное условие езды вообще! На деле же каждый может сталкиваться с ситуациями, когда даже по шоссе с хорошим покрытием приходится ехать на пониженных передачах (чаще — на 3-й).
Например, мотоцикл предельно перегружен плюс крутой, затяжной подъем плюс встречный ветер. Что ж, — и такое порой бывает. При этом совсем не обязательно, как об этом кое-кто думает, непременно снижать скорость движения настолько, чтобы при этом не превысить обороты 5250 в минуту! Ничего страшного (по крайней мере, для двухтактного мотора) не будет, если вы их не надолго превысите процентов на десять, чтобы одолеть подъем. В нашем примере данным оборотам на высшей передаче соответствует скорость 120 км/час, на 3-й — 85 км/час. Если по условиям движения выгодней держать, скажем, 90 км/час на 3-й передаче, — держите! А кончится подъем, — легко, без потерь, перейдете на высшую. Вообще же, как показывает кривая «3», максимальная скорость на 3-й передаче составляет около 99 км/час при 6140 об/мин).
Что же в итоге мы получили?
Знатоки, вероятно, уже заметили, что в качестве мотоцикла-прототипа для наших изысканий был выбран чехословацкий — «Ява-350» середины 60гх годов, — мы постарались использовать именно его характеристики мощности, крутящего момента двигателя, сохранить передаточные числа и т. д. Некоторыми данными (в частности, внешней характеристикой двигателя при числах оборотов выше 5500 об/мин) мы не располагаем, — здесь характеристика была нами продолжена до оборотов почти 7 тысяч в минуту, так сказать, волевым решением. Но можно сказать, что оно не было совсем необоснованным, а учитывало опыт моторостроительных фирм.
Обратившись к официальному, заводскому описанию «Явы-350» модели 360/00, нетрудно убедиться в том, что вычисленные нами технические характеристики очень близки к реально замеренным.
Итак, каковы выводы? — Скоростные возможности машины — при условии правильного выбора передаточного числа от коленвала к колесу — определяются максимальной мощностью двигателя и силами сопротивления.
Важно понять, что любые попытки изменения передаточного числа снижают максимальную скорость, причем наиболее безграмотным оказывается уменьшение передаточного числа, — тут снижаются и скорость, и динамичность машины. Напротив, повышение передаточного числа нередко заслуживает внимания. Например, на рис.3,а,б показаны характеристики для ведущих звездочек с 17 зубьями (стандартная для одиночки — «Явы») и с 16 зубьями (эта предназначена, вообще говоря, для езды с коляской).
Как видите, «одиночка» с уменьшенной звездочкой почти полностью сохраняет максимальную скорость, — кого волнует разница в 1 км/час?!
Но насколько выгодней выглядит график динамического фактора! От минимальной скорости до примерно, 117 км/час мотоцикл становится более приемистым, но особенно — на средних скоростях, что очень важно в условиях интенсивного движения, на дорогах с крутыми подъёмами, поворотами и так далее.
Например, подъем в 10,5%, практически недоступный на 4-й передаче стандартному мотоциклу, с уменьшенной на 1 зуб звездочкой преодолевается в диапазоне скоростей 33—74 км/час!
Небо и земля, не так ли?
Особенно полезно знать это мототуристам.
Мотоциклы, на которых ездят мотокроссмены, к примеру, заведомо не предназначены для достижения максимальных скоростей, — для них куда важней именно динамические характеристики, поэтому передаточные числа на них обычно намного выше чисто «шоссейных», зато такой мотоцикл едва ли не на любой передаче позволяет уверенно брать крутые подъемы, двигаться с поднятым передним колесом и так далее.
Кто-нибудь спросит: почему же заводы, создавая шоссейный мотоцикл-одиночку, все-таки не торопятся увеличивать передаточные числа?
Не будем забывать, что понятие «хороший мотоцикл» подразумевает не только достаточные скорости или динамику разгона.
Нужно еще иметь разумный расход топлива, достаточное охлаждение двигателя, достаточно большой срок его службы и еще многое другое.
Иными словами, конструкция должна быть оптимальной.
Когда же мотоцикл куплен кем-то, его владелец вправе вносить в конструкцию те изменения, которые он считает для себя полезными. Например, кто-то, купив стандартную «Планету», привез ее в горы и там ежедневно эксплуатирует, — характер дороги таков, что почти постоянно заставляет пользоваться пониженными передачами.
Важно понять, что в этом случае стандартная конструкция, разработанная для равнинных трасс, уже не оптимальна! В частности, расход бензина может оказаться больше, чем в случае сознательного уменьшения ведущей. звездочки, — именно потому, что двигатель при повышенных сопротивлениях движению заставляет часто ездить на низших передачах.
Уменьшив звездочку на 1—2 зуба, можно попасть как раз в «золотое яблочко», — и ездить станет легче, и расход бензина уменьшится.
Что горы? Похожая ситуация может поджидать и того, кто постоянно ездит, скажем, по таежным тропам, грунтовым, песчаным трассам и т. д.
Еще один вопрос: оппозит.
При привращении его в «одиночку» общая масса мотоцикла уменьшается. Следовательно можно уменьшить передаточное отношение главной передачи, заменив штатную главную пару с отношением 4,62 на «скоростную» с отношением 3.89.
Это увеличит максимальную скорость, улучшит режим работы двигателя за счет уменьшения оборотов двигателя на средних скоростях.
В общем, вариантов много. И каждый должен сам решить, что ему нужно и нужно ли вообще?
ЧТО ТАКОЕ КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ ДВИГАТЕЛЯ МОТОЦИКЛА
Крутящий момент двигателя мотоцикла является мерой его силы и способности передвигать транспортное средство. Он измеряется в ньютон-метрах и определяет количество силы, которую двигатель может передать на заднее колесо.
Крутящий момент влияет на разгон и максимальную скорость мотоцикла. Чем выше крутящий момент, тем быстрее мотоцикл сможет набирать скорость при разгоне и подниматься на склоны без потери скорости.
Крутящий момент зависит от нескольких факторов, включая объем и конструкцию двигателя. Двигатели с большим объемом имеют обычно более высокий крутящий момент, что обеспечивает лучшую тягу на низких оборотах.
Крутящий момент также может быть согласован с передаточным числом коробки передач мотоцикла. Правильное соотношение позволяет использовать крутящий момент двигателя наиболее эффективно в различных ситуациях – при разгоне на низкой или высокой скорости.
Оптимальный крутящий момент важен для комфортной и безопасной езды на мотоцикле, позволяя ему эффективно передвигаться и реагировать на дорожные условия.
Какой мотор сколько едет. Примерное сравнение моторов для электровелосипедов.
Лошадиные силы vs Крутящий момент — Как это работает — В чем разница
Мощность или крутящий момент — что важнее?
Нескучно о разных типах двигателей мотоциклов. Как они влияют на характер мото? Плюсы и минусы.
Крутящий момент, обороты и мощность двигателя. Простыми словами
О мощности и крутящем моменте мотоциклов.
Рейтинг современных двигателей, которые реально проезжают 500 000+ км
Мощность или Крутящий момент, что Важнее!? Бензин или Дизель
Мощность или крутящий момент? Что важнее на треке, а что в городе? Учимся читать график двигателя.
Что такое крутящий момент двигателя мотоцикла
Слушать радио онлайн
25 октября 2009
Речь сегодня пойдет не о фильме, а о важнейшей характеристике двигателя, которая по-научному называется «внешняя скоростная характеристика», а по-народному: «а какая мощность у мотора?» Казалось бы, все просто, открываешь каталог, находишь значения максимальной мощности и максимального крутящего момента двигателя. Выбираешь какой мотоцикл мощнее и ты – король. Только вот не все так просто.
Что важнее: большой крутящий момент или высокая мощность? Спросите как-нибудь за кружкой пива у друзей. И вы услышите тысячу рассуждений на эту тему, но так и не доберетесь до истины. Сразу скажу, что вопрос поставлен некорректно. Во-первых, важнее для чего? А во-вторых, если понимать, что мощность двигателя – это величина момента, умноженная на обороты, то выяснять, что из них важнее, с точки зрения математики, вообще глупо. А с житейской точки зрения (не математической) все ощущают разницу между двумя двигателями одинаковой мощности. 100 л.с. у чоппера и такая же мощность у спортбайка воспринимаются абсолютно по разному. Более того, абсолютно по-разному воспринимаются два супербыстрых мотоцикла, например, Suzuki GSXR 1300 и Yamaha R1. Любой мотоциклист, протестировав оба байка, скажет, что Hayabusa – это ураган, что она значительно мощнее! Если же загнать их на стенд, то окажется, что они имеют примерно одинаковую максимальную мощность. Это подтверждается и очным заездом на длинной прямой: мотоциклы разгоняются примерно одинаково. Хотя чувства говорят, что Hayabusa однозначно мощнее. Какая же физическая характеристика точно характеризует наше чувственное восприятие «мощности» мотора? Вот тут то все и вспоминают про «момент». И загадочно упоминают: «так у Hayabusa момент какой!». Да, значение максимального крутящего момента у GSXR1300 действительно на 30% больше, чем у R1. И мы это ощущаем, как более «мощный» мотор. А почему «Буса» тогда не обгоняет R1 в очном заезде? Куда же девается преимущество момента в 30%?
Рисунок 1: 1 – пар, 2 – поршень, 3 – шатун, 4 – кривошип, 5 – колесо. L – длина кривошипа.
Давайте попробуем разобраться и в этом. Еще когда не было ни мотоциклов, ни автомобилей, был паровоз. У него поршень через шатун вращал колесо. Это самый наглядный пример для понимания, откуда берется и что он такое, этот крутящий момент (Рис. 1). Расширяющиеся газы давят на поршень, поршень через шатун давит на кривошип. В результате, имеем силу давления поршня, приложенную к ведущему колесу через плечо. Физическая величина, момент силы (крутящий момент), есть произведение силы на плечо, к которому она приложена. И именно, крутящий момент на колесе, поделенный на радиус колеса, дает нам значение силы тяги. Сила тяги (за вычетом противодействующих сил трения) и есть та самая сила, которая, воздействуя на тело (мотоцикл с пилотом), обеспечивает ему ускорение. Так сказал Ньютон в своем втором законе! Для того, что бы ускорение было больше, нужно либо увеличить силу тяги, либо уменьшить вес тела. Подробно об уменьшении веса тела можно прочесть в женских журналах. Мы же подумаем об увеличении силы. Глядя на схему кривошипно-шатунного механизма, нетрудно найти пути увеличения крутящего момента. Вариант первый: увеличить длину кривошипа (L). Крутящий момент возрастет. При этом возрастет и рабочий объем двигателя, так как увеличится ход поршня. Второй путь: каким-то образом увеличить силу давления поршня. Можно увеличить площадь поршня, крутящий момент возрастет, но опять же возрастет рабочий объем двигателя. Как видим, крутящий момент неразрывно связан с рабочим объемом двигателя. Для получения большего крутящего момента без изменения рабочего объема двигателя остается последний вариант: увеличить давление газов на поршень. Для этого нужно улучшить наполнение цилиндра свежей смесью (изменить впуск/выпуск) или увеличить начальное давление в цилиндре (степень сжатия). Можно поступить радикальней и установить наддув. Но в рамках сегодняшней темы мы не будем рассматривать пути форсирования моторов.
А что же такое тогда мощность, и зачем она нам нужна, как характеристика двигателя, если ускорение обеспечивается моментом? Мощность характеризует работу, выполняемую за единицу времени. И чем выше мощность, тем больше работу можно выполнить. Какую работу? Например, по подъему мотоцикла на гору. Быстрее заедет тот, у кого мощность выше. Тут из курса физики известно, что мощность Р = МОМЕНТ СИЛЫ*УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ, то есть, крутящий момент умноженный на обороты. Для тех, кто соберется пересчитать мощность по этой формуле: не забывайте все величины поставить в системе «Си» – мощность в ваттах, момент – в Ньютонметрах, угловую скорость – в радианах в секунду. Если с радианами в секунду сложно, то можно и в привычных оборотах в минуту. Для вычисления мощности в киловаттах можно вывести формулу Р=МНм *обороты в мин/9549.
Пример. Мотор выдает 100 Нм момента при 10000 об/мин, его мощность в киловаттах 100*10000/9549=104,7 (кВт). Типичный мотор литрового спортбайка. Для желающих перевести киловатты в лошадиные силы: 1кВт=1,36 л.с.
Если проанализировать эту формулу, то получается, что чем выше обороты, при которых достигается максимальный момент, тем выше мощность двигателя. При этом покупатели очень ценят, чтобы момент достигался на низких оборотах, а производители очень стараются построить такие двигатели. Парадокс? Нет. На двигателе, у которого достаточно высокий момент присутствует на при низких оборотах, удобнее ездить. Не гонять наперегонки, а именно ездить. Возьмем, к примеру, графики мощности, замеренные на стенде двух совершенно различных мотоциклов: Kawasaki VN2000 (крутящий момент 170 Нм при 3000 об/мин) и R6 (60 Нм при 11800 об/мин). (График 1). Максимальная мощность у них почти одинакова. Представьте себе: едут спокойно два друга на двух таких мотоциклах. Непонятно, конечно, как они подружились столь разные, но едут. При неспешной езде соответственно невысоки обороты двигателя: 2000 у «Вулкана» и 4000 у R6. И вдруг, нужно ускориться! Оба открывают газ и чоппер легко уезжает от спортбайка. Не верите – проверьте. Посмотрите на график. При 2000 об/мин у «большого» мотора – 45 л.с., а при 4000 у «шестисотки» – всего 20 л.с. Через мгновение, когда Vulcan наберет еще 1500 об/мин и раскрутится до 3500, его двигатель будет выдавать уже 85 л.с. Спортбайк же, набрав обороты с 4000 до 8000, сможет использовать только 45 л.с. Что сделает водитель спорта в такой ситуации? Переключится на одну-две передачи вниз, мотор взвизгнет на 12000 об/мин и в распоряжении пилота будут уже 90-100 лошадей. Безусловно, он догонит тяжелый чоппер. Только кому ускоряться удобнее? Один просто «газует» в диапазоне 2-3-х тысяч, а другой использует 2-3 передачи и диапазон оборотов от 4-х до 12-ти тысяч. Так что секрета или парадокса нет никакого: если в данный момент времени, при данных оборотах крутящий момент у какого-то двигателя выше, то и доступная мощность у него выше. А значение максимальной мощности – это всего лишь одна точка на графике, которая реально говорит очень мало, а характеризует всего лишь показатель максимальной скорости в строках ТТХ. И производители мотоциклов этим пользуются. Да еще и привирают слегка. Какой самый мощный спортбайк из «шестисоток»? По заявленной мощности – это Yamaha R6.
Давайте для наглядности сравним графики мощности двух спортбайков, например, Yamaha R6 ‘07 и Honda CBR600RR ‘07 (График 2). После замеров на стенде я с удивлением обнаружил, что максимальная мощность на колесе у них примерно одинакова: 103-104 л.с., хотя заявленные значения следующие: 133 л.с. у Yamaha против 120-ти у Honda. Заявленная мощность снималась с коленвала, но почему у R6 до колеса дошло столько же, как и у CBR600RR? Похоже, что на Yamaha дописали лишний десяток сил «из маркетинговых соображений». Также, из маркетинговых соображений, в прессе рекламировали, что мотор крутится до 18000 об/мин, и даже тахометр показывает нечто подобное, однако реально снятые значения говорят об отсечке при 15800 об/мин, что всего на 500 об/мин больше, чем у Honda. Если внимательно проанализировать графики мощности, то они совпадут с субъективными ощущениями. R6 до 10000 «не едет»! Во всем диапазоне от 3-х тысяч и до максимальных оборотов Honda имеет преимущество в 5-10 л.с. И только при чисто гоночной езде в диапазоне 12-15 тысяч они имеют приблизительно равные возможности. Если быть до конца честным, то двигатель Yamaha R6 с двумя провалами (на 7-ми и 12-ти тысячах) никак нельзя считать лидером в своем классе.
Другой пример правильного маркетинга. KTM RC8 так стремились сделать самый мощный мотоцикл в классе, что по заявленной мощности обогнали DUCATI 1098. (График 3). Справедливости ради следует отметить, что по максимальной мощности таки обогнали. Но если сравнить всю характеристику двигателя, а не только одну точку, соответствующую максимальному значению, то можно обнаружить что DUCATI мощнее всегда. Когда бы вы не повернули газ: на 5-ти или на 8-ми тысячах оборотов, у DUCATI крутящий момент (а, соответственно, и мощность) будут выше, и только лишь в диапазоне 9900-10200 об/мин у КТМ есть преимущество. Формально КТМ не лукавит: максимальная мощность у него выше, но реально во всем диапазоне оборотов он слабее. Сможете ли вы ехать все время, держа обороты в диапазоне 9900-10200, чтобы реализовать такое преимущество? Думаю, вряд ли.
Ну, и напоследок, еще одно спортивное преимущество более высоко оборотистого мотора. Представьте себе, что есть два мотоцикла приблизительно равной мощности: Suzuki GSX-R1000 ’04 и YAMAHA R1 ’04. (График 4). Если сравнить графики мощности, то видно, что на низких и средних оборотах преимущество у GSX-R1000. И это подтверждается субъективными ощущениями. Однако если подобрать звезды на мотоциклах так, чтобы при одинаковых оборотах у них была одинаковая скорость, то получим два графика: зависимости мощности от оборотов и от скорости, в одном. О чем он нам говорит? Если разгоняться с 200 км/ч, то мощность у мотоциклов будет одинаковая и ускорение одинаковое, однако при достижении 235 км/ч на Suzuki придется включить следующую передачу, а Yamaha продолжит разгон, не переключаясь до 260-ти км/ч. Естественно, переход на высшую передачу уменьшает реальный крутящий момент на колесе и ускорение будет ниже. Правильный подбор передаточных чисел для полной реализации мощности двигателя – это так же важно, как и сама мощность. Но про правильный подбор передаточных чисел – это отдельная тема…