Максимальный крутящий момент что это
Этот вопрос – одна из главных тем "холиваров" на автомобильных форумах. Оппоненты готовы порвать друг друга, приводя десятки аргументов. А ведь все просто: мощность — это и есть момент! Как так? Сейчас объясним.В детстве многие люди постарше собирали фантики "Турбо", на них почти обязательно указывались мощность и максимальная скорость машины. Чем больше цифры, тем больше почтения модели авто. Похоже, так и продолжается до сих пор — лишние несколько лошадиных сил часто становятся решающим аргументом "за" или "против" какой-либо машины.
Но вот уже слышны голоса познавших дизельный Дзен о том, что важен только Крутящий Момент, да и подозрительно хорошая динамика более слабых бензиновых моторов со всякими турбинами или разными там системами VVT-i заставляет иногда водителей усомниться в верности принципа "чем мощнее, тем быстрее", а уж про налоги, которые почему-то зависят от мощности, и так все наслышаны.
Так что же такое мощность и как она связана с динамикой?
В паспортных характеристиках машины и на тех самых вкладышах "Турбо" указана максимальная мощность двигателя. Но что она дает машине? И как с ней связан крутящий момент? Постараемся объяснить максимально просто эту важную истину.
Крутящий момент, напомним, есть произведение силы на плечо рычага. А для двигателя — это сила, с которой вращается коленчатый вал двигателя. Измеряется обычно в ньютонах на метр или в килограмм-силах на метр.
График внешней характеристики двигателя
Собственно, момент возникает, если тормозить вращение коленчатого вала каким-то способом — гидротормозом, генератором или заставить тянуть машину. Именно так его и замеряют — тормозят сам двигатель или колеса машины гидротормозом. Для двигателя обычно указывается максимальный крутящий момент, который развивает мотор при полностью нажатой педали газа, с чьей помощью водитель как раз регулирует, какую часть момента может дать двигатель. Осталось понять, как этот самый момент изменяется. Крутящий момент зависит от величины оборотов двигателя и в начале невелик, потом растет до определенного момента, а затем падает. Почему же?
Пики и спады на графике
В реальной эксплуатации полный момент бывает нужен редко, как раз в тех случаях, когда вы прожимаете педаль газа в пол и надеетесь, что двигатель "вытянет", всё остальное время он меньше максимального на этих оборотах. Но мы уже знаем, что момент меняется не только под воздействием нажатия на педаль газа (механической или электронной), но и с оборотами. На различных оборотах процессы, происходящие в камере сгорания мотора, различны. Дополнительные системы, такие как наддув, системы регулировки фаз ГРМ и прочие, еще сильнее изменяют наполнение камеры сгорания, количество топлива и момент зажигания, и в результате качество и сила рабочего хода зависят от оборотов мотора. Даже если нет никаких систем электронного регулирования, всё равно количество воздуха, попадающего в цилиндр, количество оставшегося выхлопа и оптимальный угол опережения зажигания меняются с оборотами. На самых малых оборотах в цилиндре слишком много остаточных газов или слишком вероятна детонация, потому крутящий момент на малых оборотах обычно намного меньше максимального. На средних оборотах мотор "оживает" — за счет пульсаций во впускном трубопроводе больше воздуха поступает в цилиндры, меньше остаточных газов, потому и растет крутящий момент. Если у машины есть турбина или нагнетатель, то они начинают работать в полную силу. Но с ростом оборотов растут и механические потери на трение поршневых колец, трение и инерционные потери в ГРМ, на разогрев масла в подшипниках и т.д. и т.п., а качество рабочего процесса не улучшается или даже начинает падать. В результате на высоких оборотах момент начинает уменьшаться за счет возрастающих потерь. А у турбонаддувного двигателя в какой-то момент перестает хватать производительности турбины и момент тоже начинает снижаться. Теперь взглянем на график типичного атмосферного (то есть безнаддувного) мотора времен 90-х годов, где есть кривые не только момента, но и мощности.
А вот турбомотор схожего объема, у него момент в зоне средних оборотов ограничен электроникой, часто на пределе прочности цилиндро-поршневой группы, и график мощности тоже очень "гладкий". Хорошо заметно, на сколько выше у него мощность в начале и середине графика.
Обратите внимание именно на кривую мощности. Она круто идет вверх там, где момент большой, и почти не растет там, где он падает. Объяснение этому очень простое: Мощность — это то, сколько работы может выполнить мотор за секунду. Для двигателя внутреннего сгорания мощность в киловаттах в каждой точке графика можно получить, умножив момент двигателя в ньютонах на число оборотов в минуту и разделив на 9549, то есть примерно так:
Следовательно, мощность мотора на любых оборотах зависит только от крутящего момента на этих оборотах, а максимальная мощность получается в точке, в которой момент уже уменьшается, но при этом произведение мощности и оборотов пока еще увеличивается. И чтобы увеличить максимальную мощность, можно просто увеличить момент на высоких оборотах или сделать так, чтобы он уменьшался не так быстро. Взгляните на типичный график высокооборотного мотора Honda — японцы поступили именно так.
Надеюсь, достаточно понятна точка зрения тех, кто говорит, что "мощность не важна — важен только момент"? Еще раз: мощность как таковая зависит напрямую от момента и сама по себе является математической, расчетной величиной, которую невозможно измерить отдельно от момента. Крутящий момент, по сути, отражает ту мощность, которая будет доступна на "неполных" оборотах двигателя, а просто при нажатии на газ при обгоне. И чем момента больше, тем лучше! Ведь и мощность на этих оборотах будет выше. А чем больше мощности, тем больше энергии можно придать машине, тем лучше динамика разгона. А максимальная мощность в первую очередь влияет на максимальную скорость машины. Ведь при правильно рассчитанных передаточных числах главной передачи и КПП получается, что максимальная скорость достигается тогда, когда затрачиваемая мощность будет равна мощности мотора. А мощность всех потерь как раз зависит от скорости движения, в первую очередь от сопротивления воздуха и сопротивления качению колес, и в какой-то момент она обязательно совпадет с мощностью мотора, именно эта скорость и будет максимальной. Бывают, конечно, просчеты, когда двигатель или не может развить обороты максимальной мощности, или уже "упирается" в ограничитель, но это бывает не так уж часто.
Дизельный момент
Теперь отвечу на типичный, но простой вопрос: "Почему на дизельных моторах традиционно большой крутящий момент, но при этом сравнительно с бензиновыми у них невысокая мощность?". Всё потому, что у дизеля ограничены рабочие обороты. Из-за высокой степени сжатия дизельных моторов и более медленно горящего топлива дизели хуже работают на больших оборотах, зато у них нет риска детонации, да и турбину можно поставить более эффективную и сложную из-за более низкой температуры газов на выпуске, так что можно подать очень много воздуха и топлива, и момент на малых оборотах получится очень большой. А иногда по мощности они даже будут не так уж далеки от турбонаддувных бензиновых, но момент будет не просто большим, а огромным. Для сравнения приведем характеристики двух трехлитровых моторов от современной BMW 5 series, где будет видно, что дизели эффективны в более низких оборотах. Дизель можно сделать мощнее бензинового мотора, но тогда и так большой момент будет больше еще на четверть, а это означает, что понадобится новая коробка передач и новые карданные валы, способные выдерживать такую мощность. Да и сам двигатель придется сделать еще прочнее и тяжелее. Или можно его "раскрутить", но тогда сложнее будет работать топливной аппаратуре, а допускать дымления и неполного сгорания топлива нельзя.
Так как же правильно разгоняться?
Тут важно уметь работать с коробкой передач. Для максимального разгона нужно переключаться так, чтобы обороты упали примерно на пик крутящего момента или выше него, но чтобы оставался запас по увеличению оборотов — разгон выше оборотов максимальной мощности будет идти медленнее. Идеальный вариант на гражданских машинах — разгон "от пика момента до пика мощности". Впрочем, обычно на современных моторах электроника просто не даст "перекрутить" мотор сильно выше пика мощности — это называется отсечкой. Можно попробовать представить себе это визуально. Посмотрите на график внешней скоростной характеристики. Мотор при разгоне должен как можно больше работать в зоне, где его мощность максимальна, то есть на высоких оборотах вблизи точки максимальной мощности. И при переключении передач попадать в зону с как можно большей достижимой мощностью. Внизу — графики мощности и момента уже знакомых нам атмосферного Honda Accord Type R и турбированного Saab 9-3. На графиках мы выделили диапазоны оборотов, в которых будет работать двигатель, если включить вторую или третью передачу на скорости около 50 км/ч. Чем больше площадь фигуры под кривой мощности, тем эффективнее разгон.
Если коробка умеет переключаться очень быстро, то идеальным случаем будет КПП с очень "короткой" первой передачей с большим-пребольшим передаточным числом для очень высокого момента. А кроме того, очень большим количеством передач "на все случаи жизни". Короткая первая позволит практически сразу со старта поднимать обороты до необходимых для уверенного разгона, а затем мотор всё время будет работать вблизи своего эффективного максимума. Есть одна проблема. К сожалению, таких коробок передач не бывает. Лучше всего была бы электрическая передача, но ее масса и невысокий КПД (то есть потери мощности при "пропускании" через такую трансмиссию) при мощности меньше нескольких тысяч киловатт делают ее применение нерациональным, если только на гибридах, как например на "Мицубиши Аутлендер PHEV". Казалось бы, есть почти идеальный вариатор, где передаточных чисел бесконечное множество, так как они меняются плавно. Но он тоже страдает низким КПД при больших передаточных отношениях и не умеет менять его очень быстро… И в итоге разгон не лучше, чем у других трансмиссий. Гидротрансформатор на традиционных АКПП еще хуже, но в сочетании с механической коробкой передач обеспечивает и надежность, и приличную скорость. А механические коробки и особенно "роботы", несмотря на неизбежные потери мощности на старте при трении дисков в сцеплении, всё равно оказываются быстрее всех! Нужно лишь очень много передач. Например, десять, как в новой версии коробки DSG. Впрочем, половина из них нужна не для разгона, а для экономичного движения, но об этом в другой раз.
Какой мотор предпочесть — с высоким моментом или высокой мощностью?
Если мощность двух моторов, между которыми вы выбираете, отличается не слишком значительно, то выбирайте более "моментный". Особенно если вы пользуетесь механической коробкой передач. Показатель максимального момента и мощности на промежуточных режимах в данном случае важнее. Если же двигаться приходится постоянно "на пределе", то более тяговитый мотор, да еще и более слабый, преимущества иметь не будет, посмотрите хотя бы на мотоциклы, высокооборотные, но не моментные легко выигрывают у более тяговитых низкооборотных. Но показатели надо оценивать в комплексе. Вернемся к нашим "пятеркам" BMW. Бензиновая 535i разгоняется до 100 км/ч за 5,6 секунды, а дизельная 530d — за 5,7, потому что мощность у бензиновой почти на 50 л.с. выше, причем это — турбонаддувный мотор с хорошей мощностью в зоне средних оборотов тоже и многоступенчатая АКПП, быстрая и современная. Мощности должно быть много, но не только на максимальных оборотах, а величина крутящего момента говорит нам именно о том, на сколько много мощности двигатель выдает при обычном движении. Насколько удобно ускоряться без переключений передач. И абсолютная величина крутящего момента говорит даже меньше, чем указание диапазона оборотов, на которых момент близок к своему максимуму и насколько близки эти обороты к оборотам максимальной мощности. И лучше всего с этим справляется график внешней скоростной характеристики. А вот сама величина момента не толкает вас, ведь у более моментного мотора просто будут другие передаточные числа главной передачи и на колесах будет ровно та же мощность.<a href="http://polldaddy.com/poll/8627239/">Какой мотор предпочтете?</a>
Читайте также:
В статье под названием Уравнение крутящего момента асинхронного двигателя мы увидели разработанный крутящий момент и его уравнение. Здесь обсуждается условие максимального крутящего момента для асинхронного двигателя. Крутящий момент, создаваемый в асинхронном двигателе, в основном зависит от следующих трех факторов. Они - сила тока ротора; поток взаимодействует между ротором двигателя и коэффициентом мощности ротора.Значение крутящего момента при работающем двигателе определяется уравнением, показанным ниже.
Полное сопротивление сети RC всегда лежит в пределах от 0º до 90º. Импеданс - это сопротивление, предлагаемое элементом электронной схемы потоку тока. Если сопротивление обмотки статора предполагается пренебрежимо малым. Таким образом, для заданного напряжения питания V 1 , E 20 остается постоянным.
Развиваемый крутящий момент будет максимальным, когда правая часть уравнения (4) будет максимальной.Это условие возможно, когда значение знаменателя, показанное ниже, равно нулю.
лет,
Отсюда. Развивающийся крутящий момент максимален, когда сопротивление ротора на фазу равно реактивному сопротивлению ротора на фазу в условиях эксплуатации. Подставляя значение sX 20 = R 2 в уравнение (1), получаем уравнение для максимального крутящего момента .
Приведенное выше уравнение показывает, что максимальный крутящий момент не зависит от сопротивления ротора.
Если s M - это значение скольжения, соответствующее максимальному крутящему моменту, то из уравнения (5)
Следовательно, скорость вращения ротора при максимальном крутящем моменте определяется уравнением, показанным ниже.
Следующий вывод о максимальном крутящем моменте можно сделать из уравнения (7), приведенного ниже.
- Не зависит от сопротивления цепи ротора.
- Крутящий момент при максимальных условиях изменяется обратно пропорционально реактивному сопротивлению ротора.Следовательно, для максимального крутящего момента X 20 и, следовательно, индуктивность ротора должна быть как можно меньше.
- Изменяя сопротивление в цепи ротора, можно получить максимальный крутящий момент при любом желаемом скольжении или скорости. Это зависит от сопротивления ротора при скольжении (с M = R 2 / X 20 ).
Чтобы развить максимальный крутящий момент в состоянии покоя, сопротивление ротора должно быть высоким и должно быть равно X 20 .Но чтобы развить крутящий момент, который является максимальным в условиях работы, сопротивление ротора должно быть низким.
,Что делает Torque в автомобиле?
Вы видели это много раз, когда читали спецификации нового автомобиля: количество крутящих моментов в футах, которые он издает. Ну, 2009 Нью-Йоркский автосалон только что произошел, и я читал обзор нового Mercedes, который только что вышел:
369 футов крутящего момента, как говорится. (Это 500 Ньютон-метров, для вас, народность мкс / си.) Крутящий момент - это количество «силы поворота», которое у вас есть, почти так же, как вы поворачиваете гаечный ключ.369 футов фунтов означает, что если бы вы имели гаечный ключ длиной 1 фут и приложили усилие в 369 фунтов, перпендикулярное этому ключу, вы получили бы 369 футов фунтов крутящего момента.
Ну, что это может сделать с машиной? Ответ: заставь его ускоряться! Спецификация крутящего момента, которую они дают, - это максимальный крутящий момент двигателя внутреннего сгорания , который обычно является более высоким значением, чем фактический крутящий момент на колесах. (См. Википедию для более подробной информации.)
Но этот крутящий момент может многое сказать о том, как быстро автомобиль может разогнаться.2 или (чаще), он может делать 0-60 миль в час примерно за 6,3 секунды. Хотите автомобиль, который может ускоряться быстрее? Вот что может помочь:
- больше крутящего момента (дух),
- легкая машина,
- - нижний центр масс (ближе к оси колеса по высоте),
- колес и шин большего диаметра,
- и двигатель, который может выдавать этот большой крутящий момент в широком диапазоне оборотов двигателя.
Хотите знать, какой уличный легковой автомобиль удерживает мировой рекорд? Этот Тигр Солнечного луча делает 0-60 миль в час в 2.6 секунд!
Так что да, это всего лишь прототип, и в теории он может сделать это за 2,3 секунды, но это довольно хорошо для некоторой физики реального мира, и теперь, надеюсь, когда кто-то хвастается вам о том, какой крутящий момент у их автомобиля, вы действительно узнают о чем они говорят!
,Определение крутящего момента двигателя и формула:
Что такое крутящий момент двигателя?
Проще говоря, крутящий моментравен « крутящего момента или силы поворота ». Это тенденция силы вращать объект вокруг оси. В автомобильном отношении это мера вращательного усилия, приложенного к коленчатому валу двигателя поршнем.
Крутящий момент = Сила х Расстояние. Система SI использует Ньютон-метр (Нм) для измерения крутящего момента.Другие единицы - килограмм-метр (кг-м) в метрической системе и фут-фунт-сила ’(фут-фунт) в имперских / британских единицах.
Диаграмма определения крутящего момента Каждый двигатель спроектирован и изготовлен для определенной цели. Следовательно, его выход варьируется в зависимости от его применения. Выходной крутящий момент автомобильного двигателя в основном зависит от его отношения хода к отверстию, степени сжатия, давления сгорания и скорости в оборотах в минуту. Большинство двигателей «под квадратом», которые имеют на большую длину хода, чем диаметр его отверстия , имеют тенденцию развивать большое значение « крутящего момента на низких оборотах ».Величина крутящего момента, который может оказывать двигатель, зависит от оборотов двигателя.
Различные конструкции / конфигурации двигателей развивают различные характеристики крутящего момента, такие как пиковая кривая / плоская кривая . Большинство автомобильных двигателей вырабатывают полезный крутящий момент в узкой полосе всего диапазона скоростей двигателя. В бензиновых двигателях он обычно начинается при 1000-1200 об / мин и достигает пика в диапазоне 2500-4000 об / мин. В то время как в дизельном двигателе он запускается при 1500-1700 об / мин, и достигает максимума при 2000-3000 об / мин.Bugatti Veyron - один из автомобилей с самым высоким крутящим моментом.
График крутящего момента двигателя Как рассчитать крутящий момент двигателя:
Если вы знаете мощность двигателя, то можете использовать следующую формулу -
Крутящий момент = 5252 х л.с. / об / мин
Почему важен крутящий момент двигателя?
Torque и Horse-Power являются двойными выходами двигателя. Они связаны и пропорциональны друг другу по скорости. «Диапазон крутящего момента » на кривой двигателя соответствует его тяговым усилиям , которые определяют « управляемость транспортного средства » и «ускорение ».Крутящий момент наиболее необходим при перемещении транспортного средства со стоянки и / или подъеме по склону. Аналогичным образом, более тяжелым является транспортное средство, или транспортное средство с полной номинальной нагрузкой требует более высокого крутящего момента, чтобы тянуть его и приводить в движение. В обычном двигателе мощность определяет максимальную скорость автомобиля (через передаточные числа), а крутящий момент управляет его ускорением / разгоном. Скорость ускорения также зависит от веса транспортного средства и «нагрузки», которую несет транспортное средство.
Flat-Curve против пиковой кривой крутящего момента двигателя:
Большинство бензиновых двигателей, как правило, вырабатывают довольно большое количество « с низким крутящим моментом ».Однако обычно они имеют крутящий момент с кривой пика в форме «пика» холма. В конструкции « с пиковой кривой » крутящий момент достигает пика в середине диапазона оборотов двигателя (около 2500–3000 об / мин). После этого он начинает быстро исчезать, в то время как мощность продолжает расти. HP достигает своего максимального значения позже при более высоких оборотах двигателя, а затем исчезает на красной линии.
Пик
против крутящего момента с плоской кривой Большинство современных дизельных двигателей обеспечивают крутящий момент с плоской кривой .В конструкции с «плоской кривой» двигатель выдает максимальный крутящий момент при « от нижнего до среднего конца » от частоты вращения двигателя, т.е. 1500 об / мин. Его значение остается практически неизменным или «плоским» в большей части диапазона оборотов двигателя (2500-4000 об / мин). Это способствует лучшему ускорению и уменьшает количество переключений передач во время движения.
Что такое низкий крутящий момент?
Часто производители используют этот термин для описания крутящего момента двигателя. ‘ Low-End-Torque ’ - это количество крутящего момента, которое двигатель создает при более низкой полосе оборотов двигателя i.е. между 1000-2000 об / мин . Этот диапазон оборотов очень важен при перемещении транспортного средства из неподвижного состояния или в движении в условиях низкой скорости, таких как в движении. Если двигатель генерирует больший крутящий момент на нижнем конце полосы оборотов, это означает, что двигатель обладает более высокой ‘ крутящим моментом на низких оборотах ’ или лучшей тянущей способностью на низких скоростях . Это также означает, что двигатель может быстро перемещать транспортное средство из неподвижного состояния, тянуть тяжелые грузы или относительно легко подниматься по склону, в зависимости от обстоятельств, без резких оборотов.
Крутящий момент и КПД двигателя:
Крутящий момент двигателя достигает своего пикового значения на скорости, где он наиболее эффективен. Другими словами, КПД двигателя максимален на скорости, на которой он вырабатывает максимальный крутящий момент. Если вы поднимаете двигатель выше этой скорости, его крутящий момент начинает уменьшаться из-за повышенного трения движущихся частей двигателя. Таким образом, даже если вы увеличиваете и превышаете максимальную частоту вращения двигателя, крутящий момент больше не увеличивается.
Крутящий момент двигателя умножается на шестерни.Понизьте выбранную передачу (т. Е. 1 - передача, которая имеет высокое передаточное число), тем выше тяговая способность двигателя. Таким образом, тяговое усилие транспортного средства является самым высоким на первой передаче. Однако, если вы включите двигатель дальше на 1 -й передаче , через некоторое время он достигнет своего предела; тем самым побуждая водителя переключиться на следующую передачу. Напротив, если вы переключаете передачи до того, как крутящий момент двигателя достигает своего «пикового» значения, транспортное средство может потерять свое ускорение. Это потому, что колеса не получат достаточно силы, чтобы вращаться.Таким образом, вынуждая водителя переключаться обратно на предыдущую / пониженную передачу.
Крутящий момент двигателя и вождение:
Наилучшая топливная эффективность может быть достигнута путем изменения передач в «Power-Band» автомобиля и переключения передач как можно ближе к максимальному значению крутящего момента . Кроме того, для повышения эффективности выберите правильную передачу (и), соответствующую скорости автомобиля / оборотам двигателя, в соответствии с рекомендациями производителя автомобиля.
1. Сценарий шоссе:
Самый верхний доступный механизм (т.е.е. 5-й или 6-й или около того) + самая низкая частота вращения двигателя = наилучшая экономия топлива
2. При подъеме по склону / уклону:
Низкая передача (т.е. 1-я) + Высокая скорость двигателя = Наименьшая топливная экономичность, но большая тяговая способность.
После того, как ваш автомобиль преодолеет 60 км / ч, например, на шоссе, вам не понадобятся высокие обороты двигателя, чтобы он продолжал двигаться. Это означает, что во время круиза по автомагистралям / автомагистралям используйте самую верхнюю передачу и держите обороты двигателя ниже 2500, чтобы получить максимальную эффективность.Точно так же, когда вы поднимаетесь по склону, вам нужно использовать более низкую передачу (т.е. 1-ю передачу) и более высокие обороты двигателя, чтобы тянуть автомобиль (и груз, если он есть) против силы тяжести. Однако это повлияет на эффективность использования топлива.
Мощность крутящего момента Расход топлива Эти значения указаны в каждом руководстве пользователя. Сказав это, всегда запускать двигатель на «максимальной мощности / скорости» или вращать двигатель до зоны « Красная линия » не требуется, если вы не участвуете в гонке, поскольку это приведет только к сжиганию дополнительного топлива ,
Помните, что такое дополнительное топливо, сожженное или сэкономленное, будет иметь большое значение в конце пути - будь то короткий или длинный… !!!
Подробнее: Что такое лошадиная сила?
О CarBikeTech
CarBikeTech - технический блог. Его участники имеют опыт работы более 20 лет в автомобильной сфере. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильной технике.
Посмотреть все сообщения CarBikeTech
,
