Autoservice-mekona.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое мощность двигателя и что такое обороты

Мощность двигателя и крутящий момент

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) это устройство, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.

Возгорание топлива в цилиндре (6) приводит к перемещению поршня (7), что, в свою очередь, приводит к проворачиванию коленчатого вала.

Циклы расширения и сжатия в цилиндрах приводят в действие кривошипно-шатунный механизм, который, в свою очередь, преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Из чего состоит двигатель и как он работает:

Обороты двигателя

Под широкоупотребимым термином «обороты двигателя» имеется в виду количество оборотов коленчатого вала в единицу времени (в минуту).

И мощность, и крутящий момент — величины не постоянные, они имеют сложную зависимость от оборотов двигателя. Эта зависимость для каждого двигателя выражается графиками, подобными нижеследующему:

Производители двигателей борются за то, чтобы максимальный крутящий момент двигатель развивал в как можно более широком диапазоне оборотов («полка крутящего момента была шире»), а максимальная мощность достигалась при оборотах, максимально приближенных к этой полке.

Мощность двигателя

Чем выше мощность, тем большую скорость развивает авто

Мощность — это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени. При вращательном движении мощность определяется как произведение крутящего момента на угловую скорость вращения.

Мощность двигателя последнее время все чаще указывают в кВт, а ранее традиционно указывали в лошадиных силах.

Как видно на приведенном выше графике, максимальная мощность и максимальный крутящий момент достигаются при различных оборотах коленвала. Максимальная мощность у бензиновых двигателей обычно достигается при 5-6 тыс. оборотов в минуту, у дизельных — при 3-4 тыс. оборотов в минуту.

График мощности для дизельного двигателя:

Крутящий момент

Крутящий момент характеризует способность ускоряться и преодолевать препятствия

Крутящий момент (момент силы) — это произведение силы на плечо рычага. В случае кривошипно-шатунного механизма, данной силой является сила, передаваемая через шатун, а рычагом — кривошип коленчатого вала. Единица измерения — Ньютон-метр.

Иными словами, крутящий момент характеризует силу, с которой будет вращаться коленвал, и насколько успешно он будет преодолевать сопротивление вращению.

На практике высокий крутящий момент двигателя будет особенно заметен при разгонах и при передвижении по бездорожью: на скорости машина легче ускоряется, а вне дорог — двигатель выдерживает нагрузки и не глохнет.

Еще примеры

Для большего практического понимания важности крутящего момента приведем несколько примеров на гипотетическом двигателе.

Даже без учета максимальной мощности, по графику, отражающему крутящий момент, можно сделать некоторые выводы. Разделим количество оборотов коленчатого вала на три части — это будут низкие обороты, средние и высокие.

На графике слева представлен вариант двигателя, который имеет высокий крутящий момент на низких оборотах (что равносильно высокому крутящему моменту на малых скоростях) — с таким двигателем хорошо ездить по бездорожью — он «вытянет» из любой трясины. На графике справа — двигатель, у которого высокий крутящий момент на средних оборотах (средних скоростях) — этот двигатель рассчитан для использования в городе — он позволяет достаточно резво ускоряться от светофора до светофора.

Следующий график характеризует двигатель, который обеспечивает хорошее ускорение даже на высоких скоростях — с таким двигателем комфортно на трассе. Замыкает графики универсальный двигатель — с широкой полкой — такой двигатель и из болота вытянет, и в городе позволяет хорошо ускоряться, и на трассе.

Крутящий момент отвечает за способность ускоряться и преодолевать препятствия,
мощность ответственна за максимальную скорость автомобиля,

а обороты двигателя все усложняют, так как каждому значению оборотов соответствует свое значение мощности и крутящего момента.

А вцелом все выглядит так:

высокий крутящий момент на низких оборотах дает автомобилю тягу для передвижения по бездорожью (таким распределением сил могут похвастать дизельные двигатели). При этом мощность может стать уже вторичным параметром — вспомним, хотя бы, трактор Т25 с его 25 л.с.;

высокий крутящий момент (а лучше — «полка крутящего момента) на средних и высоких оборотах дает возможность резко ускоряться в городском потоке или на трассе;

высокая мощность двигателя обеспечивает высокую максимальную скорость;

низкий крутящий момент (даже при высокой мощности) не позволит реализовать потенциал двигателя: имея возможность разогнаться до высокой скорости, автомобиль будет достигать этой скорости невероятно долго.

Скорость и мощность

На вкладке «Скорость и мощность» отображаются указанные ниже значения. Прочерки показывают, что значение недоступно.

Читать еще:  Холодный двигатель дымит белым дымом на холодную

Скорость по GPS

Скорость по GPS – это скорость машины относительно грунта, вычисленная системой GPS (при наличии). На точность показания скорости по GPS могут влиять несколько факторов. Например, деревья или линии электропередачи могут блокировать обмен данными между приемником GPS и спутниками. Кроме того, проблемы может создавать отражение спутникового сигнала от поверхностей, например металлических крыш зданий. Если приемник GPS на машине не установлен или если скорость по GPS недоступна, будут отображаться прочерки.

Низкие скорости

В зависимости от настроек машины, как только трактор начинает двигаться со скоростью ниже 0,5 км/ч (0.3 mph), в показании скорости по GPS появится дополнительный знак после запятой, либо произойдет переключение на другую единицу измерения (с км/ч на м/ч или с mph на ft/h).

Показание скорости по GPS снова переключится на установленный по умолчанию формат (км/ч или мили/ч с одним знаком после запятой), когда скорость трактора начнет превышать 1,6 км/ч (1.0 mph).

Пробуксовка

Пробуксовка – это разница между текущей скоростью колес и текущей скоростью по GPS или радару, отображаемая в виде процента. Если недоступны показания скорости ни по GPS, ни по радару, или если машина движется со скоростью ниже 0,1 км/ч (0.06 mph), будут отображаться прочерки. Если скорость колес равна скорости по GPS/радару, пробуксовка составляет 0%.

Примечание. Наиболее эффективная величина пробуксовки для большинства тяговых операций составляет от 10 до 15%.

Скорость колес

Скорость колес – это текущая скорость машины относительно грунта, измеряемая по числу оборотов колес. Если машина имеет высокий показатель пробуксовки, фактическая скорость будет меньше отображаемого значения. Если скорость колес является чрезмерно высокой или чрезмерно низкой, для ознакомления с дополнительной информацией см. руководство по эксплуатации трактора.

Низкие скорости

В зависимости от настроек машины, как только трактор начинает двигаться со скоростью ниже 0,5 км/ч (0.3 mph), в показании скорости по GPS появится дополнительный знак после запятой, либо произойдет переключение на другую единицу измерения (с км/ч на м/ч или с mph на ft/h).

Показание скорости по GPS снова переключится на установленный по умолчанию формат (км/ч или мили/ч с одним знаком после запятой), когда скорость трактора начнет превышать 1,6 км/ч (1.0 mph).

Скорость по радару

Скорость по радару – это скорость машины относительно грунта, измеренная присоединенным радаром (при наличии). Отрицательное влияние на точность показания скорости по радару оказывают пыль, высокие культуры и ветер. Если скорость по радару является чрезмерно высокой или чрезмерно низкой, выполните калибровку радара. Для ознакомления с дополнительной информацией см. справку по техобслуживанию и калибровкам. Если радар на машине не установлен, будут отображаться прочерки.

Низкие скорости

В зависимости от настроек машины, как только трактор начинает двигаться со скоростью ниже 0,5 км/ч (0.3 mph), в показании скорости по GPS появится дополнительный знак после запятой, либо произойдет переключение на другую единицу измерения (с км/ч на м/ч или с mph на ft/h).

Показание скорости по GPS снова переключится на установленный по умолчанию формат (км/ч или мили/ч с одним знаком после запятой), когда скорость трактора начнет превышать 1,6 км/ч (1.0 mph).

Обороты двигателя

Обороты двигателя – это текущее число оборотов в минуту (об/мин) двигателя машины.

Нагрузка двигателя

Нагрузка двигателя – это текущая мощность, отбираемая у двигателя (отображается в виде процента). Например, если двигатель мощностью 200 л.с. в настоящее время развивает мощность всего 100 л.с., нагрузка на двигатель составляет 50%.

Скорость заднего ВОМ

Скорость заднего ВОМ – это число оборотов в минуту (об/мин) заднего ВОМ.

Скорость переднего ВОМ

Скорость переднего ВОМ – это число оборотов в минуту (об/мин) переднего ВОМ.

Крутящий момент двигателя: что это такое

Даже тем людям, которые не очень интересуются автомобилями, у которых их никогда не было и которые не намереваются становиться их владельцами, отлично известно, что одной из основных характеристик этих транспортных средств является мощность двигателя. Ее принято измерять в лошадиных силах (несколько реже используют более «правильную» с технической точки зрения величину — киловатт), причем вполне справедливо считается, что чем выше значение этого показателя — тем лучше.

С другой стороны такая важная характеристика как крутящий момент двигателя часто остается неизвестной даже некоторым автолюбителям. И это при том, что она является, на самом деле, ничуть не менее значимой характеристикой двигателя, чем его мощность и обороты, с которыми, кстати, находится в весьма тесной и даже неразрывной взаимосвязи.

Читать еще:  Через сколько менять масло в двигателе пежо 307

В данной статье мы попробуем объяснить, что такое крутящий момент двигателя, чем он отличается от мощности, от чего зависит и на что влияет.

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля простыми словами

Крутящий момент и мощность двигателей ВАЗ. Как видно из графиков, максимальная мощность достигается только на максимальных оборотах, тогда как пик крутящего момента находится между 3000 и 4500 оборотов.

Чтобы ответить на этот вопрос простыми словами нужно сначала выяснить, что подразумевается под терминами «мощность», «крутящий момент», а также число оборотов. С первой из этих характеристик дело обстоит несколько проще, поскольку всем тем, кто хорошо учился в средней школе, известно, что мощность — это работа, производимая в единицу времени.

Двигатель внутреннего сгорания, потребляя топливо, преобразовывает тепловую энергию его сгорания в кинетическую, совершая при этом работу. Она заключается во вращении коленчатого вала, и этот показатель измеряется в количестве оборотов в минуту. Соответственно, от частоты, с которой в цилиндрах ДВС происходит сгорание топливной смеси, напрямую зависит и работа, которую производит двигатель, и его мощность. Зависимость эта — прямо пропорциональная.

Что же касается крутящего момента, то с ним отнюдь не все так очевидно, как с мощностью и количеством оборотов. Он является, по сути дела, величиной, производной от них и представляет собой произведение силы на плечо рычага. Поскольку сила (в данном случае та, которая возникает при сгорании топлива и воздействует на поршень) измеряется в физике в ньютонах, а длина (в данном случае — длина плеча кривошипа коленчатого вала) — в метрах, то единицей измерения крутящего момента, является Нм.

Таким образом, получается, что крутящий момент представляет собой усилие, которое развивает двигатель. Именно его значение определяет силу тяги, обеспечивающую разгон автомобиля и его движение. Следовательно, чем больше крутящий момент, тем автомобиль «резвее», что есть тем лучше его динамика. Поскольку сила, воздействующая на поршень при сгорании топлива, растет с увеличением рабочего объема двигателя, то чем он больше, тем выше крутящий момент.

Следует заметить, что в характеристиках двигателей внутреннего сгорания всегда указывается максимальная мощность, которую они способны развить. Крутящий момент определяет, как быстро она достигается, и поэтому он указывается для конкретного числа оборотов. Иными словами, он определяет, как быстро силовой агрегат «выбирает» тот потенциал мощности, который в нем заложен конструкторами. Именно поэтому, к примеру, при достаточно спокойной езде на невысоких оборотах (до 2500 об/мин) для быстрого ускорения самым предпочтительным двигателем является тот, который имеет максимальный крутящий момент именно на них.

От чего зависит величина крутящего момента двигателя

Крутящий момент двигателя зависит от целого ряда показателей, среди которых основными являются следующие:

  • Рабочий объем двигателя;
  • Рабочее давление, создаваемое в цилиндрах;
  • Площадь поршня;
  • Радиус кривошипа коленчатого вала.

С таким показателем, как рабочий объем двигателя, его крутящий момент, как уже было отмечено выше, при прочих равных связан прямо пропорциональной зависимостью. Это объясняется чисто математически: с ростом рабочего объема растет сила, воздействующая на поршень, и, соответственно, значение крутящего момента.

Такая же зависимость наблюдается и относительно такого фактора, как радиус кривошипа коленчатого вала. Правда, конструктивно современные двигатели внутреннего сгорания устроены таким образом, что значение этой величины можно варьировать только в весьма ограниченных пределах, так что возможности для увеличения крутящего момента за счет этого показателя у разработчиков ДВС относительно невелики.

В прямо пропорциональной зависимости величина крутящего момента двигателя находится и по отношению к рабочему давлению, создаваемому в камере сгорания. Это тоже вполне логично, поскольку чем оно больше, тем больше сила, которая давит на поршень. От его площади же величина крутящего момента зависит обратно пропорционально, поскольку с ее ростом удельное давление падает и сила, соответственно, уменьшается.

Читайте также: Роторный двигатель : принцип работы и устройство.

На что влияет крутящий момент двигателя

Если производить аналогию с человеческим организмом, то можно условно определить, что крутящий момент — это аналог силы, а мощность — это аналог выносливости. Именно от мощности двигателя внутреннего сгорания в конечном итоге зависит то, какую максимальную скорость может развить автомобиль, а от крутящего момента — то, как быстро сможет он это сделать. Именно поэтому далеко не все мощные автомобили имеют хорошую динамику разгона, и далеко не все, у которых она находится на высоком уровне, располагают очень мощными моторами.

Читать еще:  В чем отличие двигателя камаз евро1 и евро2

Опытные автомобилисты отлично знают, что лучше всего выбирать для себя автомобиль с таким двигателем, показатель крутящего момента которого при работе на тех оборотах, на которых он обычно функционирует, является наилучшим. Дело в том, что это позволяет им использовать потенциал мощности ДВС в максимальной степени.

Следует заметить, что производители двигателей внутреннего сгорания всячески стремятся увеличить их крутящие моменты, причем во всем диапазоне работы моторов. Чаще всего пытаются достичь этого (и, кстати говоря, достаточно успешно) с помощью турбонаддува, управляемых фаз газораспределения (это оптимизирует процесс сгорания топливной смеси), повышения степени сжатия, использованием особых конструкций впускного коллектора и целым рядом других способов.

Читайте также: Чем отличается задний привод от переднего.

Мощность или крутящий момент

Приведу несколько логических доводов в пользу максимальной мощности против крутящего момента.

1 мощность напрямую связана с крутящим моментом и рабочими оборотами, так как является их произведением. Соответственно чем выше максимальная мощность, тем выше соотношение крутящего момента и оборотов двигателя на определенных оборотах.

Соответственно применив соответствующие передаточные числа, в трансмиссии, можно получить больше крутящего момента на КОЛЕСАХ. В сравнении с двигателем имеющим больший крутящий момент на меньших оборотах и меньшую мощность, на этих оборотах вращения коленвала.

Так что заявление Генри форда о том что мощность продает машины, а крутящий момент выигрывает гонки справедливо лишь если крутящий момент мерить с колес, а не с коленвала двигателя. А на колесах, крутящий момент будет выше, если двигатель, при одной и той-же скорости движения, развивает больше мощности.

Рассмотрим пример, когда двигатель с большим крутящим моментом, действительно будет выигрывает гонки

Возьмем два мотора

1 имеет крутящий момент 300 н/м на 3000 об/мин и 200 н/м на 6000 об/мин
2 имеет крутящий момент 200 н/м на 3000 об/мин и 200 или даже 220 н/м на 6000 об/мин (при этом максимальная мощность этого мотора, указанная в технических характеристиках будет выше на 10 %)

Естественно разгон автомобиля с первым двигателем будет значительно интенсивнее, особенно если автомобили имеют одинаковые передаточные числа в КПП и разгон осуществляется в диапазоне 3000-6000 об/мин опять же, потому что суммарно мощность в этом диапазоне у него будет выше. Хотя второй двигатель будет иметь более высокую максимальную мощность по техническим характеристикам, но он будет доходить до нее лишь перед переключением следующей передачи. Но в остальном промежутке оборотов, мощность как произведение момента на обороты, у второго двигателя будет меньше.

Рассмотрим пример когда двигатель с большим крутящим моментом уступает двс с малым моментом

1 имеет все тот же крутящий момент 300 н/м на 3000 об/мин и 200 н/м на 6000, 150 н/м 7500 об/мин
2 имеет крутящий момент всего лишь 100 н/м на 3000 об/мин 220 н/м на 5000 6000 и 7500 об/мин (двигатель обладает очень малым максимальным крутящим моментом 220 н/м но зато он сохраняется до 7500 об/мин. Максимальная мощность на 30-40% выше чем у первого варианта)

Если использовать оба двигателя в том же диапазоне оборотов и с одинаковой трансмиссией, то очевидно, что первый двигатель будет опять показывать лучшую динамику в диапазоне оборотов от 3000 до 6000 об/мин. Если второй двигатель использовать в режиме оборотов с 5000 до 7500 об/миню, применяя соответствующую трансмиссию (кпп со сближенными передачами и более короткую главную пару) автомобиль с таким мотором, будет гораздо быстрей разгоняться, малый момент компенсируется более короткой главной парой и соответственно КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ НА КОЛЕСАХ, на всем протяжении разгона будет выше.

Как итог всего вышесказанного: Не важно, что выше, максимальная мощность или максимальный крутящий момент, важно суммарное количество мощности, вырабатываемое в определенном (боевом) диапазоне работы двигателя.

Визуально параметры более разгонного двигателя, можно определить по графику мощности, посчитав площадь между оборотами переключения передач. Автомобиль будет разгоняться быстрее с тем двигателем, у которого эта площадь больше при прочих равных условиях.

Надеюсь статья будет полезна!
Если есть сомнения давайте обсудим их в комментариях.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector