Как узнать крутящий момент двигателя

В чем разница между крутящим моментом и мощностью?

В большинстве случаев, когда рекламируют большие грузовики, говорят о впечатляющем количестве лошадиных сил и значении крутящего момента двигателя. И, как обычно, нам кажется, что чем больше эти цифры, тем лучше. Но что эти цифры означают, как связаны эти два показателя?

Мощность, которую производит двигатель, называется лошадиная сила. С точки зрения математики, одна лошадиная сила — это мощность, достаточная для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду, или мощность, достаточная для поднятия груза массой в 4500 кг на высоту 1 метр за 1 минуту. В физике мощность имеет простое определение, как скорость выполнения работы.

Мощность двигателя в л. с. измеряется при помощи динамометра. Динамометр подает нагрузку на двигатель и измеряет касательное усилие, прилагаемое коленвалом двигателя, для сопротивления данной нагрузке. Обычно это тормозная нагрузка, препятствующая вращению колес.

При этом динамометр измеряет эффективный крутящий момент двигателя. В автомобиле крутящий момент измеряется на различных скоростях вращения двигателя, или оборотах в минуту (об/мин). Для получения мощности в лошадиных силах, необходимо подставить эти два значения в формулу: крутящий момент умножить на об/мин и разделить на 5252. Общество автомобильных инженеров выделяет два стандарта определения мощности в лошадиных силах: нетто и брутто. При измерении мощности брутто, с двигателя снимаются многие нагрузки, включая управление выхлопом. Мощность нетто можно узнать при испытаниях автомобилей в выставочных залах, и именно это значение используется в рекламе и фиксируется в технической документации производителя.

Мощность в л. с. определяется через крутящий момент по той причине, что крутящий момент проще измерить. Крутящий момент определяется как вращающая сила, которая может вызывать или не вызывать движение. Измеряется как значение силы, умноженное на длину рычага, посредством которого осуществляется воздействие силы. Например, если на ключ длиной 1 м Вы действуете с силой 10 Н для того, чтобы затянуть болт, Вы производите крутящий момент, равный 10 Н*м.

Крутящий момент, как было сказано выше, может быть получен, не вызывая движения объекта. Однако когда происходит движение объекта, оно становится "работой", которую большинство людей подразумевают под крутящим моментом (обычно, говоря о буксировке). Чем больше крутящий момент двигателя, тем больше потенциальной работы он может совершить.

Связь между крутящим моментом и мощностью

Крутящий момент и мощность играют ключевую роль на автомобильном рынке. Цифрам уделяют большое внимание, т.к. они иллюстрируют показатели легкового или грузового автомобиля. В действительности, эти цифры играют гораздо более важную роль, чем думает большинство покупателей. Гораздо важнее, что влияние этих значений в реальных условиях езды и буксировки определяется тем, насколько конструкция автомобиля позволяет этим показателям работать вместе.

Необходимо помнить, что крутящий момент — это основной показатель работы, а мощность — показатель выполнения большей работы. Редуктор, например, может влиять на работу двигателя: Пикап может работать на пониженной передаче для увеличения крутящего момента при выполнении определенных задач, например, транспортировки очень больших грузов. Однако, если автомобили Saturn SL1 и Dodge RAM 1500 будут работать на одной передаче, грузоподъемность RAM будет выше из-за большего количества лошадиных сил. Чем больше вырабатывается лошадиных сил, тем выше потенциал крутящего момента двигателя.

Но это именно потенциал. Потенциал крутящего момента используется в реальных задачах посредством трансмиссии и осей автомобиля, а точнее полуосей. Соединение этих элементов определяет, как мощность переходит в крутящий момент.

Для понимания этого, давайте рассмотрим различия между гоночным автомобилем и трактором. Гоночный автомобиль вырабатывает огромное количество лошадиных сил, но крутящий момент используется для увеличения скорости посредством редуктора. Для движения гоночного автомобиля вперед требуется относительно немного работы, поэтому большая часть мощности идет на развитие скорости.

Трактор, с другой стороны, может иметь двигатель такого же объема, вырабатывающий такое же число лошадиных сил. Мощность используется для выполнения работы посредством редуктора. Трактор не может развить высокую скорость, однако может толкать и буксировать огромные веса.

В следующий раз, когда Вы увидите по телевизору рекламу автомобиля, подумайте о том, что значат показатели мощности и крутящего момента, о которых идет речь. Оба показателя связаны — они не могут существовать друг без друга, однако играют различную роль в работе грузового или легкового автомобиля.

Крутящий момент

Крутящий момент — наравне с мощностью, одна из главных характеристик двигателя внутреннего сгорания. Крутящий момент является показателем силы вращения коленчатого вала двигателя и рассчитывается как величина силы прикладываемой на плечо рычага. Крутящий момент измеряется в Ньютонах на метр (Нм). Крутящий момент и мощность двигателя изменяются вместе с количеством, поступающей в цилиндры двигателя, топливо-воздушной смеси и оборотами двигателя. Величина крутящего момента оказывает влияние на динамические характеристики двигателя и его способность разгонять автомобиль в широком диапазоне скоростей.

Что такое крутящий момент

Крутящий момент — векторная величина, определяемая как произведение радиус-вектора точки приложения силы и вектора силы.

Говоря простым языком, крутящим моментом называется произведение силы на длину рычага. Крутящий момент измеряется в ньютон-метрах (Нм).

Например: гайка затянута с усилием 3 кгс, для ее откручивания к гаечному ключу с длиной плеча 1 метр придется приложить усилие 3 кг, что соответствует крутящему моменту 0,3 Нм.

Крутящий момент в двигателе

Крутящий момент в двигателе образуется за счет сгорания топливо-воздушной смеси, которая расширяясь в объеме с усилием толкает поршень. Поршень через шатун передает давление на шейку коленчатого вала. Таким образом, сила толкающая поршень возникает от сгорания топливо-воздушной смеси, а рычагом является кривошипно-шатунный механизм.

Крутящий момент двигателя измеряется в Ньютон метрах (Нм) или килограмм-сила на метр (кгс/м).

Крутящий момент двигателя можно получить умножив силу давления поршней на длину рычага кривошипа. Например: поршень двигает шатун с усилием 200 кг на плечо 5 см, при этом образуется крутящий момент 10 кгс или 98,1 Нм.

Для увеличения крутящего момента двигателя нужно либо увеличить давление расширяющихся газов на поршень, либо увеличить радиус кривошипа. При увеличении радиуса кривошипа одновременно растут размеры блока цилиндров в высоту и ширину и нарастают силы инерции, поэтому большинство разработчиков моторов, для увеличения крутящего момента двигателя, идут по пути наращивания силы давления поршня.

Для увеличения силы давления на поршень в камере сгорания следует сжигать больше топливо-воздушной смеси, обеспечивая при этом ее более качественное сгорание. Для этого конструктора двигателей увеличивают объем камеры сгорания, повышаю степень сжатия, увеличивают количество клапанов на цилиндр, используют управление фазами газораспределения, используют турбо или механический надув.

Формула крутящего момента от мощности

Для расчета крутящего момента двигателя по мощности двигателя в киловаттах и числу оборотов в минуту можно использовать общепринятую формулу:

M = P х 9550 / N

M — крутящий момент в Ньютонах на метр (Нм)

P — мощность двигателя в киловаттах (кВт)

N — число оборотов двигателя в минуту

9550 — постоянный коэффициент

График крутящего момента

Крутящий момент меняется вместе с количеством поступающей в цилиндры топливо-воздушной смеси и оборотами двигателя. Зависимость крутящего момента от оборотов двигателя иллюстрирует график крутящего момента и мощности двигателя.

График крутящего момента и мощности строится для любого двигателя с помощью замеров на специальном оборудовании.

Типовые характеристики зависимости мощности и крутящего момента от оборотов двигателя приведены на прилагаемом графике.

На горизонтальной оси (оси X) указаны обороты двигателя, которые увеличиваются слева направо. По вертикальной оси (оси Y) слева указана сила крутящего момента (Нм), на вертикальной оси справа указано значение мощности (л.с.). График крутящего момента изображен синей линией, график мощности изображен красной линией.

На графике крутящего момента видно, что крутящий момент увеличивается до 3000 об/мин, затем наступает относительно пологий участок.

Рост крутящего момента объясняется увеличением количества поступающей воздушно-топливной смеси за единицу времени в цилиндры двигателя.

На оборотах двигателя около 4300 об/мин достигается максимум крутящего момента около 180 Нм. Затем после 4500 об/мин крутящий момент начинает падать.

Падение крутящего момента объясняется механическими потерями на трение и инерционными потерями в двигателе.

На графике мощности видно, что мощность увеличивается до достижения оборотов около 5000 об/мин, мощность двигателя на этих оборотах достигает 120 л.с.

Мощность продолжает расти даже при снижении крутящего момента из-за того, что мощность пропорциональна произведению крутящего момента на величину оборотов двигателя, поэтому несмотря на снижение крутящего момента произведение крутящего момента на обороты еще продолжает расти.

После 5000 об/мин мощность двигателя снижается, потому что уменьшение крутящего момента превышает крутизну увеличения оборотов.

От чего зависит крутящий момент

Крутящий момент двигателя внутреннего сгорания зависит от нескольких факторов:

• Рабочий объем двигателя
• Давление в цилиндрах
• Площадь поршня
• Радиус кривошипа (рычага) коленчатого вала

Рабочий объем двигателя, давление создаваемое в цилиндрах и площадь поршня оказывают влияние на величину силу, радиус кривошипа оказывает влияние на величину рычага.

Увеличение крутящего момента

Компании производители автомобилей используют несколько способов увеличения крутящего момента двигателя:

• Уменьшение объема камеры сгорания для повышения степени сжатия
• Установка коленчатого вала большим коленом
• Использование большое количество клапанов
• Установка турбокомпрессоров

Существуют несколько способов увеличения крутящего момента с помощью тюнинга:

• Установка на двигатель фильтра нулевого сопротивления
• Замена стандартного глушителя на прямоточный
• Перенастройка карбюратора
• Произведение чип-тюнинга (замена программного обеспечения электронного блока управления двигателя)
• Выполнение расточки блока цилиндров для увеличения рабочего объема двигателя
• Замена поршней на более легкие по массе
• Замена форсунок
• Установка распределительного вала с измененными газораспределительными фазами
• Установка турбокомпрессора

Крутящий момент и мощность

Крутящий момент и мощность являются взаимосвязанными величинами. Мощностью называют суммарное количество работы совершенной двигателем за определенное время.

Другими словами: мощность — это крутящий момент умноженный на величину оборотов. Мощность двигателей внутреннего сгорания измеряют в лошадиных силах (л.с.) и киловаттах (кВт).

Измерение мощности в лошадиных силах предложил в 1789 году английский изобретатель Джеймс Уатт. Мощностью в 1 лошадиную силу приняли работу совершаемую лошадью по подъему груза в 90 кг (165 фунтов) со скоростью 1 метр (3,28 футов) в секунду. Одна метрическая лошадиная сила равна 735,5 Ватт.

Формула мощности от крутящего момента

Для расчета мощности двигателя от крутящего момента и числа оборотов в минуту можно использовать формулу:

P (л.с.) = M х N / 5252

P — мощность двигателя в лошадиных силах (л.с.)

M — крутящий момент в Ньютонах на метр (Нм)

N — число оборотов двигателя в минуту

5252 — постоянный коэффициент

Для расчета мощности двигателя от крутящего момента и числа оборотов в минуту можно также использовать формулу:

P (кВт) = M х N / 9549

P — мощность двигателя в лошадиных силах (кВт)

M — крутящий момент в Ньютонах на метр (Нм)

N — число оборотов двигателя в минуту

9549 — постоянный коэффициент

Крутящий момент в дизельных и бензиновых двигателях

Графики крутящего момента дизельных и бензиновых двигателей существенно различаются.

Высокий крутящий момент у дизельного двигателя возникает на более низких оборотах, поэтому дизель способен развивать тягу практически с холостых оборотов. Максимальный крутящий момент у дизельных двигателей установленных на легковых автомобилях возникает при 2000-3000 об/мин, у дизельных двигателей установленных на грузовых автомобилях при 900-1500 об/мин. При этом, полка рабочего диапазона у дизельного двигателя намного уже и дизель требует перехода на более высокую передачу. Максимальные обороты дизельных двигателей меньше, чем у бензиновых двигателей.

Высокий крутящий момент у бензинового двигателя возникает позже, чем у дизельного. Бензиновому мотору требуется сначала раскрутиться. Максимальный крутящий момент у большинства бензиновых двигателей возникает при 3000-4000 об/мин. Бензиновые двигатели способны обеспечить более высокие максимальные обороты, чем дизельные двигатели.

Крутящий момент в легковом и грузовом транспорте

Большинство тяжелых грузовых автомобилей комплектуются дизельными двигателями. Дизельные двигатели обеспечивают высокий крутящий момент на низких оборотах, который необходим чтобы сдвинуть тяжело нагруженный грузовой автомобиль с места. Дизельные двигатели также обеспечивают высокий крутящий момент, который обеспечивает большую грузоподъемность автомобилю.

Легкие грузовые автомобили и микроавтобусы, выполняющие рейсы по городу и на небольшие расстояния между городами, могут комплектоваться бензиновыми двигателями. Бензиновые двигатели лучше запускаются в морозы и обеспечивают лучшую маневренность.

Легковые автомобили традиционно оснащаются бензиновыми двигателями, но в последнее время растет количество легковых автомобилей оснащенных дизельными двигателями. Современные дизельные двигатели по своим характеристикам не уступают бензиновым, а в чем то и превосходят их.

Советы автовладельцам

Большинство компаний производителей автомобилей в маркировке двигателей своих автомобилей указывают их рабочий объем и мощность.

Рабочий объем двигателя в настоящее время мало что говорит о его мощности. В двигателях современных автомобилей используются системы многоступенчатого наддува и сложные системы впрыска, за счет чего мощность двигателей, при том же объеме, выросла в 2-3 раза.

Максимальная мощность двигателя сама по себе мало что говорит о технических характеристиках двигателя. Автомобиль с двигателем меньшей мощности может оказаться резвее и интереснее на дороге автомобиля с более мощным двигателем.

Автомобиль с двигателем с более высокой мощностью имеет более высокую максимальную скорость. Автомобиль с двигателем с более высоким крутящим моментом имеет лучшую динамику разгона.

При выборе среди двух моторов с примерной одинаковой мощностью, выбирайте мотор с более высоким крутящим моментом.

При выборе двигателя внимательно изучите график мощности и крутящего момента для этого двигателя. Обращайте внимание не только на абсолютную величину крутящего момента, но и на диапазон оборотов, на которых крутящий момент близок к своему максимуму и насколько эти обороты близки к оборотам максимальной мощности.

Важное значение имеет рабочий диапазон двигателя. Рабочим диапазоном называется диапазон оборотов двигателя между максимальным крутящим моментом и максимальной мощностью двигателя. В рабочем диапазоне двигатель обеспечивает максимальную производительность и эффективность.

Для обеспечения максимального разгона нужно переключать передачи на оборотах от пика момента до пика мощности. Двигатель при разгоне должен как можно больше работать в зоне его максимальной мощности, то есть на высоких оборотах около точки максимальной мощности, а при переключении передачи попадать в зону с как можно большей достижимой мощностью.

Величина тяги на ведущих колесах зависит от произведения величины крутящего момента, передаточного числа трансмиссии, КПД трансмиссии и радиуса качения колеса. В трансмиссии теряется 10-20% мощности. Механические и роботизированные коробки передач обеспечивают наименьшую потерю мощности. Вариаторы уступают им из-за низкого КПД при больших передаточных отношениях. Автоматические коробки передач (АКПП) дают самую большую потерю мощности.

Крутящий момент двигателя: что это такое

Крутящий момент мотора (он же вращательный момент, или момент силы) – это векторная физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело и равная векторному произведению радиус-вектора, который проведёт от оси вращения к точке приложения силы. В физике момент силы понимается в качестве «вращающей силы». В общепринятой системе единиц единицей измерения момента силы стал Ньютон-метр (Н.м). 1 Н.м равен силе в 1 Ньютон, приложенной к рычагу в 1 метр.

Крутящий момент и лошадиная сила

Автолюбители нередко дискутируют друг с другом: чей двигатель мощнее. Но иногда и не представляют при этом, из чего складывается данный параметр. Общепринятый термин «лошадиная сила» был введён изобретателем Джеймсом Уаттом в XVIII веке. Он придумал его, наблюдая за лошадью, которая была запряжена в поднимающий уголь из шахты механизм. Он рассчитал, что одна лошадь за минуту может поднять 150 кг угля на высоту 30-ти метров. Одна лошадиная сила эквивалентна 735,5 Ватт, или 1 кВт равен 1,36 л.с.

В первую очередь, мощность любого мотора оценивают в лошадиных силах, и лишь потом вспоминают о крутящем моменте. Но эта тяговая характеристика тоже даёт представление о конкретных тягово-динамических возможностях автомобиля. Крутящий момент является показателем работы силового агрегата, а мощность – основным параметром выполнения этой работы. Эти показатели тесно связаны друг с другом. Чем больше производится двигателем лошадиных сил, тем больше и потенциал крутящего момента. Реализуется этот потенциал в реальных условиях через трансмиссию и полуоси машины. Соединение этих элементов вместе и определяет, как именно мощность может переходить в крутящий момент.

Простейший пример – сравнение трактора с гоночной машиной. У гоночного болида лошадиных сил много, но крутящий момент требуется для увеличения скорости через редуктор. Чтобы такая машина двигалась вперёд, надо совсем немного работы, потому что основная часть мощности используется для развития скорости.

Что касается трактора, то у него может быть мотор с таким же рабочим объёмом, который вырабатывает столько же лошадиных сил. Но мощность в этом случае используется не для развития скорости, а для выработки тяги (См. тяговый класс). Для этого она пропускается через многоступенчатую трансмиссию. Поэтому трактор не развивает высоких скоростей, зато он может буксировать большие грузы, пахать и культивировать землю, и т.д.

В двигателях внутреннего сгорания сила передаётся от газов сгорающего топлива поршню, от поршня – передаётся на кривошипный механизм, и далее на коленчатый вал. А коленвал, через трансмиссию и приводы, раскручивает колёса.

Естественно, крутящий момент двигателя не постоянен. Он сильней, когда на плечо действует бо́льшая сила, и слабей – когда сила слабнет или перестаёт действовать. То есть, когда водитель давит на педаль газа, то сила, воздействующая на плечо, повышается, и, соответственно увеличивается крутящий момент двигателя.

Мощность обеспечивает преодоление всевозможных сил, которые мешают двигаться автомобилю. Это и сила трения в двигателе, трансмиссии и в приводах автомобиля, и аэродинамические силы, и силы качения колёс и т.д. Чем больше мощность, тем большее сопротивление сил машина сможет преодолеть и развить большую скорость. Однако мощность – сила не постоянная, а зависящая от оборотов мотора. На холостом ходу мощность одна, а на максимальных оборотах – совершенно другая. Многими автопроизводителями указывается, при каких оборотах достигается максимально возможная мощность автомобиля.

Зачастую водитель сталкивается с такими ситуациями, когда требуется придать автомобилю значительное ускорение для выполнения необходимого маневра. Прижимая педаль акселератора в пол, он чувствует, что автомобиль ускоряется слабо. Для быстрого ускорения нужен мощный крутящий момент. Именно он и характеризует приёмистость автомобиля.

Основную силу в двигателе внутреннего сгорания вырабатывает камера сгорания, в которой воспламеняется топливно-воздушная смесь. Она приводит в действие кривошипно-шатунный механизм, а через него – коленчатый вал. Рычагом является длина кривошипа, то есть, если длина будет больше, то и крутящий момент тоже увеличится.

Однако увеличивать кривошипный рычаг до бесконечности невозможно. Ведь тогда придётся увеличивать рабочий ход поршня, а вместе с ним и размеры двигателя. При этом уменьшатся и обороты двигателя. Двигатели с большим рычагом кривошипного механизма можно применить только лишь в крупномерных плавательных средствах. А в легковых автомашинах с небольшими размерами коленчатого вала не поэкспериментируешь.

Физические определения мощности и крутящего момента двигателя

Из курса физики за девятый класс нам известно, что крутящий момент М равняется произведению силы F, прикладываемой к рычагу длиной плеча L. Высчитывается он по формуле: М = F * L.

Определение мощности мотора и понимание данного параметра, сложившееся в науке, звучит следующим образом: это физическая величина, которая характеризует работу двигателя, выполняемую им за определённое время. То есть, мощность показывает, как быстро машина, имеющая определённую массу, сможет преодолеть определённое расстояние. Чем выше мощность, тем большую максимальную скорость разовьёт автомобиль при его неизменной снаряжённой массе. В классической физике мощность измеряют в ваттах или киловаттах, а лошадиная сила является внесистемной единицей измерения.

Понимание крутящего момента сложнее. Крутящим моментом двигателя является качественный показатель, который характеризует силу вращения коленчатого вала мотора. Рассчитывается он как произведение силы, приложенной к поршню, на плечо (т.е. расстояние от центра оси вращения коленвала до места крепления поршня (шатунной шейки). Крутящий момент напрямую зависит от силы давления газов в цилиндре на поршень, а также от рабочего объёма мотора и от степени сжатия топливно-воздушной смеси в цилиндрах. Значительно более высоким крутящий момент получается у дизельных двигателей – как раз потому, что у них чрезвычайно высока степенью сжатия смеси солярки и воздуха в камерах сгорания.

Высокий крутящий момент двигателя даёт автомашине лучшую динамику разгона, уже при низких оборотах вращения коленчатого вала, существенным образом увеличивает тяговые характеристики мотора: повышает грузоподъёмность машины и её проходимость.

Своего наибольшего значения крутящий достигает при определённых оборотах. Моторам бензиновым оборотов требуется больше, чем дизелям. По сути, мощность двигателя является вторичной рабочей характеристикой мотора, которая является производной крутящего момента. Она линейно зависима от частоты вращения коленвала: чем обороты выше, тем больше и мощность мотора (естественно, до определённых пределов).

Крутящий момент тоже увеличивается при увеличении оборотов двигателя. Но, достигнув своего наивысшего значения (при определённой частоте вращения коленчатого вала), его показатели начинают понижаться, уже вне зависимости от дальнейшего прироста оборотов.

Как изменение крутящего момента влияет на динамику машины

Чтобы обеспечить как можно более высокие динамические характеристики машины, автопроизводителями разрабатываются такие силовые агрегаты, которые обладают максимальным крутящим моментом в более широком диапазоне оборотов мотора. Высокий крутящий момент характерен для дизелей, а также для моторов многоцилиндровых и турбированных.

Чтобы реально оценить роль мощности и крутящего момента при формировании динамических характеристик машины, требуется учесть следующее:

• автомобиль с двигателем более мощным, но не обладающим достаточным крутящим моментом, будет уступать в разгонной динамике машине с меньшей мощностью, но более высоким крутящим моментом;
• высокий крутящий момент, который двигатель способен «подхватить» уже на низких оборотах, позволит автомобилю ускоряться намного эффективнее;
• наибольшая скорость, которую может развить автомобиль, напрямую зависит от мощности его двигателя, а крутящий момент, в отличие от динамики разгона, не влияет на этот показатель. Максимальная скорость автомобиля, который обладает огромным крутящим моментом, может быть и невелика. Например, мощные внедорожники имеют внушительный крутящий момент и невысокую максимальную скорость, а гоночные машины могут иметь небольшой крутящий момент на карданном валу, но высокую скорость.

Таким образом, вне зависимости от мощности двигателя, разгонная динамика машины, его способность без проблем преодолевать подъёмы всецело зависят от того, каков максимальный крутящий момент. Чем больший крутящий момент передастся на ведущие колёса, и чем шире диапазон оборотов мотора, в котором он будет достигнут, тем увереннее автомобиль будет ускоряться и преодолевать непростые участки дорог.

Необходимо заметить, что прямое сравнение характеристик конструкционно идентичных, но имеющих различные крутящие моменты двигателей, будет иметь смысл только при одинаковых параметрах и трансмиссии тоже – когда коробки переключения передач будут обладать схожими передаточными отношениями. Если же эти параметры будут разными, то и сравнивать крутящие моменты и возможности двигателей нет практического смысла.

Крутящий момент у бензиновых и дизельных моторов

Бензиновые двигатели отличаются не самым большим крутящим моментом. Своего наибольшего значения крутящий момент бензинового двигателя достигает на оборотах не менее чем 3-4 тыс. об/мин. Однако бензиновый двигатель быстро сможет увеличить мощность и раскрутиться до 7-8 тыс. об/мин. При таких сверхвысоких оборотах мощность возрастает в разы.

Дизельный двигатель не отличается высокими оборотами. Обычно это 3-5 тыс. об/мин максимум, и тут он бензиновым моторам проигрывает. Однако крутящий момент дизельного двигателя выше в разы, и доступным он становится очень быстро, практически с холостого хода.

В качестве конкретного примера, можно вспомнить тесты двух двигателей от фирмы Ауди – один дизельный: 2.0 TDI мощностью 140 л.с. и крутящим моментом 320 Н.м, а второй бензиновый: 2.0 FSI мощностью 150 л.с. и крутящим моментом 200 Н.м. По итогам контрольной прогонки в различных режимах получается, что дизель на целых 30-40 л.с. мощнее бензинового двигателя в диапазоне от 1 до 4,5 тыс. оборотов. Поэтому и не сто́ит смотреть только на лошадиные силы. Бывает, что мотор с меньшим рабочим объёмом, но с высоким крутящим моментом показывает себя намного динамичнее, чем двигатель с большим рабочим объёмом, но низким крутящим моментом.

В технических характеристиках, которые указываются для каждого автомобиля и его двигателя, показатель максимального крутящего момента всегда указывается в сочетании с величиной оборотов, при которых такой крутящий момент может быть достигнут. При этом обычно считается: если максимальный крутящий момент может быть достигнут на оборотах до 4,5 тыс. об/мин., то такой двигатель можно назвать низкооборотным; а если более 4,5 тыс. об/мин – то высокооборотным.

При малом количестве оборотов в область сгорания поступает незначительное количество воздушно-топливной смеси за единицу времени, поэтому крутящий момент и мощность невелики. Увеличивая обороты, количество топливно-воздушной смеси (а вслед за ним и мощность, и крутящий момент) возрастают. Достигая значительных параметров, мощность начинает снижаться из-за механических потерь на трение механизмов; инерционных потерь; от недостаточного нагнетания воздуха (именуемого кислородным голоданием).

Из соображений обеспечения максимальных количеств поступающего воздуха в камеру сгорания даже на незначительных оборотах двигателя применяются системы турбированного наддува с электронным регулированием. Применяя такие системы турбонаддува, можно обеспечивать равномерность характеристик крутящего момента в широком диапазоне оборотов двигателя.

Какие можно сделать выводы по вышесказанному

Оценивая эксплуатационные параметры автомобиля и непосредственно рабочие характеристики его мотора, величина крутящего момента будет обладать большим приоритетом, чем мощность. Среди двигателей, которые имеют примерно одинаковые конструктивные и рабочие параметры, более предпочтительными будут те, у которых крутящий момент выше.

Для обеспечения лучшей динамики разгона машины и обеспечения оптимальных тяговых свойств двигателя, частоту вращения коленчатого вала надо поддерживать в том диапазоне значений, при которых крутящий момент может достичь пиковых своих показателей.

В итоге, можно сделать вывод о том, что классифицировать и сравнивать машины только по мощности (лошадиных силам) двигателя не совсем правильно. Необходимо обращать особенное внимание ещё и на крутящий момент (Н.м). Если крутящий момент двигателя значительно выше, чем у аналогичного или близкого по ТТХ конкурента, то такой мотор будет обладать бо́льшей динамикой.

Для движения в городском ритме лучше всего подходят низкооборотные моторы с турбонаддувом. Если же есть желание посоперничать в скоростях на трассе, то лучше выбрать автомобиль с высокооборотным силовым агрегатом.

Способы прироста в крутящем моменте двигателя

Величину, которая необходима для крутящего момента той или иной модели автомобиля, определяют инженеры ещё на предварительном этапе конструкторской разработки мотора. От неё зависят и другие элементы автомобиля: его подвеска, тормозное и рулевое управление, аэродинамика. Поэтому, прежде чем приступать к самостоятельному форсированию двигателя, важно убедиться, что машина не развалится от умощнения двигателя.

Способов увеличения крутящего момента и, вместе с ним, мощности двигателя, может быть много:

• изменение геометрических свойств поршневой группы;
• увеличение компрессии;
• замена инжекторов или форсунок;
• установка наддува на атмосферный двигатель;
• изменения в системе воздухозабора;
• доработка или замена системы выпуска выхлопных газов;
• чип-тюнинг, при помощи перепрограммирования топливной карты блока управления мотора.

Однако принудительное увеличение крутящего момента и мощности двигателя в значительной степени уменьшает ресурс его работы.

Как правильно разгоняться, используя максимальный крутящий момент

Для этого важно уметь работать с коробкой передач. Для максимального разгона надо переключаться так, чтобы обороты упали примерно на пик крутящего момента либо выше него, но чтобы оставался запас по увеличению оборотов – разгон больше оборотов максимальной мощности будет проходить медленней. Идеальным вариантом на обычных машинах можно назвать разгон «от пика момента до пика мощности». В тоже время, на двигателях современных автомобилей электроника просто не даст «перекрутить» мотор более его пика мощности – произойдёт «отсечка».

Крутящий момент двигателя автомобиля

Важно знать, что такое понятие, как крутящий момент автомобиля является одной из важнейших характеристик движка. Он не имеет постоянной величины, ему свойственно увеличиваться при нажатии на педаль акселератора, а при отпускании снижаться. Крутящий момент напрямую зависит от объема силового агрегата. Чем больше литраж, тем выше его значение, что делает возможным резкое ускорение и резкий старт авто с места.

Крутящий момент величина непостоянная и зависит от объема движка

Поскольку научное определение гласит, что крутящий момент – это воздействие некоторой силы на плечо рычага, то из этого видно, в чем он измеряется – Нм (произведение Ньютонов на метры). Эта сила передается от воспламенившегося топлива к поршню, далее по цепочке кривошипному механизму, а уже от него коленчатому валу, который раскручивает колеса, за счет работы приводов и трансмиссии.

На что влияет мощность и крутящий момент?

Мощность преодолевает силу трения в движке, приводах и трансмиссии, аэродинамические нагрузки, а также силу качения колес. Чем больше мощность силового агрегата, тем лучше автомобиль сопротивляется этим силам, а соответственно способен достигать большей скорости.

При движении автомобиль преодолевает силу трения в движке, приводах, трансмиссии и т.д.

Но мощность зависит от оборотов движка – на холостом ходу она значительно меньше, нежели на максимальных оборотах. Как правило, производители указывают какого числа оборотов нужно достичь, чтобы получить максимальную мощность.

Сразу при старте большую мощность развить невозможно, так как в начале движения автомобиль работает на малых оборотах. Движок выдает полную мощность только по истечении некоторого времени, которое определяет крутящий момент. Другими словами он определяет то, как быстро автомобиль будет набирать обороты. А от числа оборотов, которое выдает двигатель, зависит запас его силы.

К примеру, если максимальное число оборотов составляет 6000, то за счет большего запаса, педаль газа будет уже не так легко вжиматься в пол. Но с другой стороны двигатель будет дольше набирать все эти обороты, а значит медленнее развивать скорость. А чем выше будет крутящий моменту двигателя, тем стремительнее будут набираться обороты и «лошадиные силы» будут более ощутимы при нажатии на педаль газа.

Бывает, что и при высоком значении крутящего момента автомобиль разгоняется медленно. Это связано с тем, что движку нужно набрать определенное число оборотов, а после их достижения включается его максимальный крутящий момент. Он позволяет двигателю быстрее реагировать на действия водителя.

Но зависимость крутящего момента от мощности

есть, потому что мощность характеризует непосредственно работу движка, а точнее – количество совершенных силовым агрегатом крутящих моментов за определенную единицу времени. То есть крутящий момент – это та самая работа двигателя.

Как можно определить крутящий момент

Наиболее простой вариант узнать крутящий момент – внимательно просмотреть техническую документацию, в которой должен быть указан этот параметр. В случае отсутствия такой информации измерение крутящего момента выполняется при помощи специальных датчиков.

Датчики крутящего момента

Датчики крутящего момента служат для динамических и статистических его измерений, а также позволяют контролировать частоту скорости вращения и угол поворота. Они подсоединяются непосредственно к тензометрической станции и питаются от генератора, встроенного в эту тензостанцию. Результаты измерений обрабатываются программным обеспечением (энкодер, тахометр, тензометр, торсиограф и множество других), а результаты, как правило, отображаются в виде параметрической зависимости либо графиков и заносятся в журнал.

Главной особенностью датчиков крутящего момента является то, что они с выхода передают готовые данные, которые не требуют дополнительной обработки.

Какой крутящий момент лучше?

Чтобы это понять, какой крутящий момент лучше, сравним бензиновые и дизельные движки. Крутящий момент бензинового двигателя не очень большой, а максимальное значение достигается, как правило, при 3-5 тыс. об/мин, но при этом он может довольно быстро повысить мощность и набрать 7-8 тыс. об/мин.

Дизельному агрегату высокие обороты не присущи, в большинстве случаев они не превышают 5000 об/мин. Но его крутящий момент значительно выше, а доступен он практически с холостого хода.

«Лошадиные силы» — это не самый главный показатель

К примеру есть два движка с одинаковым объемом 2,0-литра – дизель с мощностью 140 «лошадок» и 320 Нм крутящего момента, а также инжектор мощностью 150 «лошадок» и моментом 200 Нм – можно увидеть явное преимущество максимального крутящего момента при минимальных оборотах. Во время испытаний дизель в пределах 1-4 тыс. об/мин мощнее на целых 30-40 «лошадей», а это существенная разница.

Поэтому не стоит верить лишь количеству лошадиных сил (т.е. мощности), так как больший крутящий момент свидетельствует о большей динамике двигателя. Также достижение максимального момента при минимальном числе оборотов позволяет уменьшить расход топлива, экономить время и многое другое.

Как можно увеличить крутящий момент двигателя?

Существует несколько способов, при помощи которых можно добиться увеличения крутящего момента двигателя:

• увеличение рабочего объема движка;
• величины наддува;
• изменения в газодинамике.

Увеличения рабочего объема можно достичь путем замены штатного коленвала на коленчатый вал с большим значением эксцентриситета либо же путем расточки цилиндров, что обеспечит установку поршней большего диаметра.

Замена коленвала — один из способов увеличения крутящего момента

Замена коленвала требует много времени и нервов, так как найти нужный коленвал с большим значением эксцентриситета очень сложно. Их изготавливают под заказ некоторые фирмы, которые также найти нелегко, а стоимость работ очень высока. Проще купить коленчатый вал серийного производства, а поршневую группу и шатуны подбирать уже под него, но это тоже нелегко. Хотя загвоздка в другом. Использование более коротких шатунов предполагает лишние механические потери в работе движка, а также на такие шатуны воздействуют большие нагрузки.

Более выгодно увеличение диаметра цилиндра, так как стенка цилиндра толщиной 7-8 мм допускает расточку на несколько миллиметров, и это не будет влиять на ее прочность.

Увеличение диаметра цилиндров — еще один способ увеличения крутящего момента

А поршни в большинстве случаев можно подобрать серийные. Но не факт, что расточка цилиндров будет стоить намного дешевле замены коленвала. Эти 2 способа следует рассматривать применительно к каждому отдельному движку.

Увеличение крутящего момента при помощи увеличения наддува применительно лишь к турбированным двигателям.

Турбонаддув — удовольствие не для всех

Этот способ не предполагает изменений ни моментной кривой, ни объема, и двигатель трогать не нужно. Изменить величину наддува можно путем поднятия планки стравливания лишнего давления. Это позволит увеличить давление, которое посылает топливо-воздушную смесь в объем цилиндра. Но при этом требуются дополнительные усовершенствования: увеличение объема камеры сгорания, изменение системы охлаждения (установка дополнительного радиатора, воздухозаборников и многого другого).

Изменение в газодинамике предполагает увеличение заряда топливо-воздушной смеси, за счет удаления дефектов серийной сборки. При помощи специального инструмента убрать неровности на впускных и выпускных клапанах, снять острые углы в местах стыковки деталей, произвести замену седел и клапанов, а в камере сгорания устранить зоны, которые не продуваются.

Устранение дефектов серийного производства влечет ха собой изменения в газовой динамике автомобиля, но проводить работы «на глаз» рискованно, нужен точный расчет

Чтобы достичь определенного успеха, необходимо совершить массу математических вычислений, которые связаны с аэродинамическими процессами, проистекающими в движке. А это сделать очень сложно, так как именно по результатам этих вычислений выполняются операции по подрезке, отрезке, зачистке, загибанию и т.д. Если же выполнять это «на глаз», то очень высока вероятность достичь результата, противоположного ожидаемому.

Известны также специальные усилители крутящего момента, способствующие увеличению крутящего момента вала отбора мощности за счет уменьшения его оборотов относительно скорости вращения коленвала. Но во избежание скорейшего износа и поломок коробки, увеличив передаточное число необходимо уменьшать величину максимальных оборотов.

Усилитель крутящего момента

Существуют усилители, которые оснащены валом отбора мощности, коленвалом и механической передачей, которая их соединяет. Но такие усилители не увеличивают крутящий момент, они предназначены для плавного его изменения при постоянных оборотах коленвала.