Крутящий момент и лошадиные силы .
Интересная познaвательная статья для любителей ездить на автомобилях с дизельным двигателем.
Лошадиные силы решают всё – такой вывод можно сделать, читая иные автомобильные издания, а также рекламные буклеты и техпаспорта. Так ли это? Зачем тогда в технических характеристиках указывают еще и крутящий момент?
Что определяют ньютон-метры? Что важнее – «лошади» или «ньютоны»?
ТЕОРИЯ
Для начала стоит разобраться с определениями. Вспоминаем школьный учебник физики. Крутящий момент
– это произведение силы на плечо рычага, к которому она приложена, Мкр = F х L. Сила измеряется в ньютонах, рычаг – в метрах. 1 Нм – крутящий момент, который создает сила в 1 Н, приложенная к концу рычага длиной 1 м.
В двигателе внутреннего сгорания роль рычага исполняет кривошип коленвала. Сила, рождаемая при сгорании топлива, действует на поршень, через который и создает крутящий момент. Выходит, что главная характеристика двигателя – величина крутящего момента на коленчатом валу. Понятно, что момент создается не постоянно, а только в период действия силы – то есть, только во время рабочего хода.
Разберемся теперь с мощностью. Все там же – в школьном пособии и про нее сказано предельно ясно. Мощность – это работа, совершенная в единицу времени. Формула банальная – Р = A/t. А так как работу в двигателе совершает именно та сила, которая создает крутящий момент, то мощность, говоря простыми словами, показывает, сколько раз в единицу времени двигатель создает крутящий момент. Не надо быть семи пядей во лбу, чтобы понять – количество «крутящих моментов», то есть мощность, зависит от количества оборотов двигателя. Чтобы нам было уже совсем просто, физики-математики напряглись и вывели наглядную формулу: P = Mкр*n/9549, где Mкр – крутящий момент двигателя (Нм), n – обороты коленвала двигателя (об./мин.). (Мощность получается в киловаттах. Чтобы преобразить ее в «скакунов», умножаем результат на 1,36).
Вроде бы с печкой все понятно. Попробуем от нее станцевать. На что влияет мощность, а на что – крутящий момент? Начнем с мощности. Мощность двигателя при движении автомобиля расходуется на преодоление различных сил сопротивления – это силы трения в трансмиссии и качения колес, силы аэродинамического сопротивления и т.д. Чем больше мощность, тем большее сопротивление автомобиль может преодолеть и большей скорости достичь. Повторимся, мощность мотора – величина не постоянная, а зависящая, прежде всего, от оборотов двигателя. Рядом со значениями максимальной мощности всегда указываются обороты, на которых она достигается. На других оборотах мощность иная – более низкая. Какая именно – можно узнать, взглянув на график внешних скоростных характеристик того или иного мотора. Важно другое – при разгоне двигатель не развивает оборотов максимальной мощности сразу (во всяком случае в обычных условиях). Машина стартует обычно с оборотов чуть выше холостого хода. Поэтому, чтобы мобилизовать весь «табун», мотору нужно время на раскрутку. Вот здесь-то и играет решающую роль крутящий момент. Именно от него зависит время достижения двигателем максимальной мощности, а значит и вожделенная динамика разгона. И получается, что забытые некоторыми ньютон-метры значат не меньше, чем хваленые лошадиные силы.
Противостояние «л.с. – Нм»
логично выливается в противостояние «бензин – дизель». Серийные бензиновые двигатели развивают не самый большой крутящий момент. К тому же максимального значения он достигает только на средних оборотах (обычно 3000-4000). Зато эти моторы могут раскручиваться до 7-8 тыс. об./мин., что позволяет им развивать довольно большую мощность. Ведь согласно приведенной выше формуле, мощность численно от оборотов зависит гораздо больше, чем от момента.
По этой же причине тихоходные дизели (развивают не более 5 000 об./мин.), обладая внушительным моментом, доступным практически с самых «низов», в максимальной мощности проигрывают бензиновым.
Однако мощность важна не только максимальная. Как уже было сказано, мощность, которую развивает двигатель на оборотах ниже предельных, как правило, так же далека от максимальной заявленной. Ключом к пониманию характера любого мотора являются кривые его характеристик: мощности и момента.
Приводим графики двух двигателей марки Mercedes-Benz. Один – объемом 1,8 л, дизельный (с турбонаддувом). Другой – двухлитровый бензиновый. Заявленные мощности – 109 л.с. и 136 л.с. соответственно. Моменты – 250 и 185 Нм. Мы сравнили мощность этих моторов во всем диапазоне оборотов, а не только максимальную. И получилось, что от 1000 до 4000 об./мин. (а это практически весь «городской» спектр) дизель мощнее «бензина» максимум на 34 л.с., а в среднем – на 17. О превосходстве в моменте даже говорить не стоит.
Ради интереса мы сравнили также характеристики аналогичных двухлитровых моторов Volkswagen: 2,0 TDI (140 л.с. и 320 Нм) и 2,0 FSI (150 л.с. и 200 Нм). Результат тот же – выигрыш в максимальной мощности оборачивается проигрышем до отметки в 4 500 об./мин. Интересная картина.
Измерение мощности в лошадиных силах широко распространено только в автомобильной сфере. Причина – неоднозначное определение этой единицы. Мерить мощь моторов по поголовью рысаков впервые предложил Джеймс Уатт (в специальной литературе для этих целей используют его фамилию). Он предположил, что лошадь может поднимать 33 000 фунтов груза (14 968,55 кг) со скоростью 1 фут (30 см) в минуту, что равняется 745,7 Вт. Именно эту единицу до сих пор применяют в Англии (обозначение BHP). В остальных европейских странах лошадиная сила определяется как 735,49875 Вт и обозначается pferdestarke – PS (нем.), cheval – ch (фр.) или просто – л.с.
Цель и средства
Наращивать мощность моторов можно по-разному. Самый «примитивный» способ – увеличение рабочего объема – слава богу, свое, похоже, отжил. Теперь в чести более продвинутые методы.
Увеличение максимального числа оборотов позволяет поднять мощность без серьезного изменения крутящего момента. Пример – BMW M5/M6, двигатель которых крутится до 8250 об./мин.
Турбо- и механический наддув резко повышают крутящий момент мотора. К примеру, двигатель 2,0 FSI (VW, Audi) выдает 150 л.с. и 200 Нм. Он же, но с турбиной (2,0 TFSI) – 200 л.с., 280 Нм.
Изменение фаз газораспределения (VTEC, VVTi, bi-VANOS) позволяет поднять момент и сдвинуть его в зону «нужных» оборотов. Самый изощренный способ – возможность изменения степени сжатия. Так, на 1,6-литровом турбо-двигателе SAAB, благодаря подвижной головке блока, она варьируется от 8:1 до 14:1. Результат – 308 Нм и 225 л.с.
Понять, что значат на практике «лишние» ньютон-метры и лошадиные силы, мы решили на примере двух новейших Volkswagen Passat с упомянутыми двухлитровыми моторами – турбо-дизелем и бензиновым атмосферником. У первого – 140 л.с. и 320 Нм, у второго – 150 л.с. и 200 Нм. Для кристальной чистоты эксперимента обе машины были с шестиступенчатыми механическими коробками (разницу передаточных отношений главной пары в данном случае считаем несущественной).
На дизельном Passat мы уже ездили, а потому хорошо знакомы с его неординарной натурой. На холостых и малых оборотах мотор не проявляет особого энтузиазма, но по достижении 1750 об./мин. (уже с этой отметки водителю доступны все 320 Нм момента) в корне преображается. На кривой хорошо видно, что амплитуда крутящего момента составляет 110 Нм, больше трети максимального значения! Эту разницу двигатель успевает преодолеть в промежутке между 1000 и 2000 об./мин. Уже под конец второй тысячи мотор мощно бросает Passat вперед. Ускорение не ослабевает вплоть до максимальных 4500 об./мин., следует переключение – и вновь изобилие тяги до самого верха. Еще переключение – все повторяется. Словно невидимый силач-великан тащит машину тросом, потом перехватывает руки и тащит снова – бурный разгон идет на каждой передаче, даже на пятой и шестой он остается впечатляющим. Если не мешкать при переключениях и не выпадать из диапазона 2000-4000 оборотов (а это не сложно благодаря исключительно точному приводу переключения), то дизельный Passat позволяет перемещаться в пространстве очень и очень интенсивно. Спортивно. Единственный минус, он же плюс – при разгоне «в пол» стрелка тахометра в мгновения пролетает короткую шкалу. Только успевай работать ручкой КПП.
Пора пересаживаться в бензиновую машину. Ее характер спокойнее. Passat реагирует на действия акселератора точно и отзывчиво. Мотор тянет уверенно с самого низа и до максимальных оборотов, но без подхватов и волнующих ускорений. Посмотрите, разница между моментом на холостом ходу и максимальным – всего 50 Нм, так что подхватам взяться просто неоткуда. Но управляться с такой динамикой удобнее – передачи длинные, с прогнозируемой тягой во всем рабочем диапазоне. Пока мотор перегоняет стрелку тахометра из левого нижнего угла в правый нижний, можно немного передохнуть, не надо строчить рычагом коробки. Ага, есть 6 500 – переключаемся. Но эмоции, эмоции от разгона: Они есть, но не такие, как в случае с дизелем. Здесь уже не чудо-силач тянет машину, а какой-то механический робот-ускоритель, с постоянным, точно тарированным усилием. Теперь самое сладкое. Машины стоят бок о бок на одной линии. Напомним, что у бензинового Passat превосходство в максимальной мощности на 10 л.с. Но проявляется оно только после 4 500 оборотов. А у дизеля превосходство в моменте, которое проявляется во всем диапазоне. Ну, любители дрэг-рэйсинга, ваши ставки?
Синхронный старт. Первые секунды машины идут ноздря в ноздрю. Затем дизель уступает четверть корпуса – мотор быстро выкрутился, надо менять передачу. Из-за более редких переключений бензиновый Passat выходит вперед почти на корпус. С набором скорости этот отрыв уменьшается. По паспорту в упражнении «до сотни» дизель проигрывает своему противнику всего 0,4 секунды. Это разница в пределах водительской погрешности. И максимальная скорость меньше лишь чуть-чуть – 209 км/ч против 213.
Но это на зачетной прямой. Там водители бросают сцепление, уже раскрутив моторы. А в городе, чтобы угнаться за дизелем, «бензину» приходится постоянно держать обороты близко к красной зоне. Вспомните графики – там, где дизельный двигатель уже почти набрал свои 140 л.с. (3500 об./мин.), у бензинового под педалью пока только сотня. Чтобы набрать столько же, ему нужно еще 1 500 оборотов. При этом первый набирает обороты максимальной мощности почти моментально (вот оно, превосходство момента!), а второй – значительно дольше. И на шоссе, двигаясь со скоростью 120 км/ч, «дизелю» для ускорения не потребуется переключение, а бензиновый Passat попросит передачу пониже.
В общем, на практике все получилось так, как предсказывала теория. Максимальная мощность двигателя прежде всего определяет максимальную скорость автомобиля. А крутящий момент – быстроту достижения мотором этой максимальной мощности. Таким образом, при сопоставимой мощности пресловутый разгон до «сотни» будет даваться более «моментному» двигателю меньшей кровью – он требует меньшей раскрутки перед стартом машины. В «мирных» условиях повседневного вождения это весомый фактор. Но и мощность крайне важна: момент не может разгонять автомобиль бесконечно – только до определенной скорости, которая, естественно, ограничивается мощностью. Вот и получается, что «лошади» и «ньютоны» тесно взаимосвязаны, и разить ими по отдельности оппонента в споре о моторах – дилетантство.
Как бы то ни было, практический итог этого противостояния противоречит общепринятому автолюбительскому мировоззрению. Мы однозначно признаем победителем турбо-дизель. Именно он больше подойдет водителям, ценящим динамику и азарт разгона. К тому же на его стороне экономичность и дешевизна топлива. А педанты, оценивающие превосходство динамики по голым цифрам, и любители ровных характеристик найдут свою правду в более привычном пока для России «бензине». И еще – у него правильный звук, если для кого-то это имеет большое значение.
Между прочим, результат нашего небольшого исследования отвечает мировым тенденциям автопрома – современные турбо-дизели, догнав бензиновые моторы по мощности, склонили чашу весов в свою сторону, благодаря большему моменту. Так что от солярки россиянам, похоже, все равно не уйти.
В выводе напишим старую поговорку: Покупаем лошадиные силы, а ездим на моменте.
Что важнее — лошадиные силы или крутящий момент двигателя
alt=»zahav.ru» width=»32″ height=»32″ />
А потому у многих даже опытные автомобилистов может возникнуть закономерный вопрос: какой из двух параметров на деле является более важным для лучшего понимания возможностей силового агрегата авто? В спорах по этому поводу на просторах сети было переломано немало копий, а потому следует разобраться в вопросе.
Для того, чтобы разобраться в данном вопросе, следует сначала разобраться в понятиях. Итак, с лошадиными силами в действительности все относительно просто. Это непосредственная мощность, которую способна производить силовая установка. Специалисты измеряют мощность двигателей не в «лошадях», а в кВТ для большей точности. А вот о нюансах связанных с мощностью двигателей поговорим чуть позже.
Теперь, что касается крутящего момента. Данный показатель есть усилие, с которым вращается вал силовой установки. Измеряется он в величине Ньютон на метр. По сути, 1 ньютон на метр — это усилие, которое нужно для вращения шеста с прикрепленным к нему грузом в 100 грамм. Таким образом лично предположить, что чем выше крутящий момент — тем лучше. Безусловно так, но есть нюанс, который лучше всего разобрать на примере.
Читайте также
Взрослый мужчина, вращая педали велосипеда, создает крутящий момент в пределах 130-150 Нм. Это почти столько же, сколько создает двигатель MPI для автомобиля Skoda Fabia. При этом совершенно очевидно, что при одинаковом крутящем моменте машина разгоняется и ездит куда быстрее велосипеда, несмотря на значительно большую массу. Как же так? Все потому, что помимо крутящего момента двигателя, важен еще показатель оборотов в минуту, который достаточно сильно завязан на мощность силовой установки. Велосипедист делает 30-40 оборотов в минуту, в то время как двигатель MPI совершает до 4 тысяч оборотов в минуту.
И здесь мы плавно подходим к еще одному нюансу, связанному с лошадиными силами, о котором уже упоминалось в самом начале. Дело в том, что указанная в характеристиках транспортного средства мощность двигателя (на бумаге) вовсе не равна мощности двигателя во время работы. Производимая мощность сильно меняется в соответствии с производимыми оборотами в минуту. Например, двигатель может выдать на пике 63 кВт. Однако, при сравнительно низких оборота в 2.5-3 тысячи в минуту он будет выдавать мощность только в 26-32 кВт. Все эти показатели могут меняться самым серьезным образом в зависимости от модели конкретной установки, в частности от того, какое топливо она использует. Чем выше мощность агрегата на низких оборотах, тем лучше для машины в вопросе ее динамики. Соответственно, тем сложнее и дороже такой двигатель и тем быстрее он изнашивается.
В сухом остатке получается, что для бюджетных и даже более престижных автомобилей все это имеет крайне мало значения. По большому счету, когда компании-дилеры указывают в характеристиках параметры вроде лошадиных сил, крутящего момента и т.п — все это не более, чем маркетинговый ход с целью прельстить потенциального покупателя красивыми цифрами. Настоящую важность все перечисленные параметры силовой установки играют только для профессиональных гоночных автомобилей.
глупый вопрос, но всё же. Что дают л. с. в автомобиле, что от их величины зависит?
характеризуют мощность двигателя. Быстрее разгоняется и чаще всего бОльшую скорость набрать может. Чем больше весит авто, тем больше мощности ей нужно для движения.
Один великий человек сказал»Автомобиль двигает крутящий момент, а лошадиные силы помогают его продавать».
Переведите Л. С. в Киловатты, то и другое-мощность мотора.
Лошади́ная си́ла (л. с. ) — единица измерения мощности. Учёные очень редко пользуются этой единицей из-за её неоднозначного определения, но несмотря на это, она получила широкое распространение, особенно в автомобильной индустрии.
Стандартной единицей системы СИ для измерения мощности является ватт.
Лошадиная сила впервые предложена Джеймсом Уаттом, оценивающим мощность своих паровых двигателей. Предполагалось, что лошадь может поднимать в среднем 33 000 фунт-футов в минуту (например, 330 фунтов (150 кг) со скоростью 100 футов (30 м) в минуту) , что равняется 745,69987158227022 Вт. Эту единицу до сих пор применяют в англоязычных странах (обозначение HP).
В большинстве европейских стран, в том числе в России, лошадиная сила определяется как 75 кгс·м/с, что составляет ровно 735,49875 Вт (иногда это называют «метрическая лошадиная сила» ; обозначение PS (нем.) , CV (фр.) , pk (нид.)) .
говоря простым языком, чем больше л. с. в вашем автомобиле на единицу его массы, тем быстрее он будет развивать скорость. и правильное понимание этого понятия приводит к тому, что чем легче автомобиль и чем больше у него л. с. , тем быстрее он достигнет предельной скорости. но данные факторы весьма неоднозначны.. так как кроме лошадей — немаловажным фактором является крутящий момент. так что вооот.. как-то так)
«Один дурак может задать столько вопросов, что и сто мудрецов не ответят» (с)
Попробую объяснить максимально просто и доходчиво.
Физический смысл понятия МОЩНОСТЬ — это количество работы, выполняемой за определённое время. То есть, о чём идёт речь, вот простейший пример. У тебя на столе лежит мышка. Ты её поднял на 10 см вверх. Это называется РАБОТА. То есть, масса мышки, скажем, 40 г, умножается на 10 см, и получается результат 0,04 Дж. оуля. (Для того что всё бы не усложнять, я не буду приводить формулы расчётов) .
Дальше, если количество работы разделить на время, за которое она выполняется, то получим мощность. То есть, если мышку поднять на 10 см за 1 секунду, то это будет мощность 0,04 Вт, если то же самое сделать за 2 секунды, то 0,02 Вт, а если за 0,5 сек, то 0,08, при том, что работа будет выполнена одна и та же. Чем меньше времени уходит на выполнение одного и того же объёма работы, тем больше мощность. Понимаем?
Теперь, вернемся к автомобилям, а точнее, к автомобильному двигателю. У него есть два основных показателя, это крутящий момент и скорость вращения коленвала. Крутящий момент это, упрощённо, сила с которой двигатель может действовать на окружающие предметы. А скорость вращения коленвала это количество оборотов, которые делает коленвал под действием движения поршней в цилиндрах. Так вот если умножить скорость вращения двигателя на крутящий момент, то получим мощность. Но это легко сказать — «умножим». На практике, скорость вращения автомобильного двигателя может меняться от 1000 до 6000 об/мин, как же тогда измерять мощность? Строится график, — на 1000 об/мин мощность такая-то, на 1500 — такая, 2000 — этакая и т. д. В рекламном буклете про автомобиль пишут так: максимальная мощность — 122 л. с. (4500 об/мин) . То есть, при 4500 об мин наблюдается пиковое значение мощности, и оно составляет 122 л. с.
Теперь вернемся к процессу вычисления мощности. Как мы знаем, она состоит из двух показателей — скорость вращения и крутящий момент. Тут все автомобильные двигатели делятся на две большие группы — ДВС и дизель. Отличие между ними как раз и состоит в слагаемых этой формулы. У дизеля — большой крутящий момент, но маленькие обороты. У ДВС — наоборот, высокие обороты, но маленький момент. Поэтому, на бульдозеры ставят дизель, — им скорость не нужна, а нужна сила, а на суперкары — ДВС — чем больше оборотов, тем быстрее едет машина.
Дальше, существует параметр УДЕЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ. Это когда максимальную мощность автомобиля делят на массу машины. Выходит, к примеру, 60 л. с. на тонну веса. Чем больше удельная мощность, тем машина быстрее едет, то есть, может набрать большую скорость. Для бензиновых авто тут взаимоотношение прямое: чем больше удельная мощность, тем быстрее скорость. Но кроме скорость есть ещё один показатель, — ускорение. Тут важно соотношение передаточных чисел в коробке передач. Чем эти числа будут ближе друг к другу, тем ускорение будет выше, то есть чем быстрее водитель сможет переключать передачи, тем быстрее его тарадайка «уедет со светофора». Но в реальной жизни такие «короткие» передачи не удобны, ведь при каждой смене скоростного режима придется переключаться, а это напрягает. Удобнее выставить скажем, четвёртую передачу, и плавно покачивая ногой педаль газа регулировать скорость в диапазоне от 40 до 70 км/ч.
Для дизельных автомобилей удельная мощность влияет не на скорость движения, а, в первую очередь, на проходимость автомобиля. Скорость им не нужна, но вот ситуация: надо переехать через лежащее на дороге бревно. Если мощность маленькая, машина не сможет этого сделать и мотор заглохнет. А при большой мощности колёса будут вращаться и она его переедет.
Зачем нужны лошадиные силы и что это значит простыми словами
С каждым годом количество владельцев авто неуклонно растет. При этом большинство из них не имеют особых познаний в устройстве автомобиля. У некоторых даже не получается открыть капот.
Развитая сервисная инфраструктура облегчает жизнь современных автомобилистов, решает все проблемы. Но ведь понимание принципов работы авто дает возможность не только показывать свою компетентность в разговоре с автомехаником, а и адекватно оценивать возможности своего ТС.
При чем тут лошади и что это за показатель
Силовые характеристики автомобиля Джеймс Уатт еще в 18 веке сравнил с одной лошадью. Эта величина характеризует количество энергии, необходимое для подъема груза весом 75 килограмм на высоту 1 метр за 1 секунду. Одна лошадиная сила соответствует 0,735 кВт.
Мощность двигателя внутреннего сгорания не является постоянной величиной. Ее значение напрямую зависит от оборотов мотора. Наибольшая сила достигается только при максимальных значениях этого параметра:
- Например, если мощность силового агрегата составляет 150 лошадиных сил, то таких значений ДВС достигает только при 6000 оборотов/минуту.
- На оборотах 1500-3000 количество «лошадок» значительно уменьшается. Таким образом, чтобы получить мощность по максимуму, нужно постоянно давить на педаль акселератора. Это объясняет необходимость понижать передачу для обеспечения эффективной динамики разгона.
Чтобы определить мощность автомобиля в лошадиных силах по паспортным данным, где фигурирует значение в кВт, нужно провести нехитрые вычисления:
- Например, если мотор объемом 2 литра имеет показатели мощности 155 кВт, то для получения соответствующего значения «лошадок» нужно разделить цифру 155 на 0,735.
- В итоге данный двигатель имеет 210 лошадиных сил.
Современный автомобиль можно считать наиболее динамичным, если на фоне множества «лошадок» у него небольшая масса. В таких ситуациях ускорение машины происходит достаточно быстро.
На что влияют лошадиные силы и что значит крутящий момент
В процессе своей работы двигатель внутреннего сгорания вырабатывает определенную энергию, которая и определяет мощность. Именно эта сила преобразуется в крутящий момент на коленчатом валу, который переходит, меняя свои значения, на трансмиссию, а затем на ведущие мосты и колеса. В результате машина начинает движение. Таким образом, крутящий момент механическим способом заставляет машину двигаться.
Эта техническая характеристика представляет собой силу мотора, которая умножается на плечо ее приложения. Во время работы двигателя внутри цилиндров создается давление, которое воздействует на кривошипно-шатунный механизм коленчатого вала, заставляя его интенсивно вращаться.
Образно говоря, крутящий момент – это концентрация всей мощности ДВС для максимальной раскрутки валов двигателя и трансмиссии через передаточные шестерни. Чем выше этот показатель, тем быстрее машина разгоняется.
Крутящий момент измеряется в Нм. От этой характеристики напрямую зависит реализация показателей мощности ДВС на практике. Таким образом, оптимальная сила мотора зависит от его оборотов. Лошадиные силы не имеют никакого значения без крутящего момента, поскольку именно через него достигается максимальная динамика разгона. Таким образом, настоящая мощность двигателя определяется именно этим показателем.
Современные автомобильные двигатели характеризуются высокой степенью сжатия, повышенными оборотами. Такое сочетание является наиболее оптимальным вариантом для любителей быстрой динамичной езды. Следует помнить, что разгоняет машину, двигает ее вперед именно крутящий момент, а «лошадки» как раз отвечают за его производство.