Чим відрізняється крутний момент від потужності

Автомобільним інженерам давно і абсолютно точно відомі поняття та особливості таких суто фізичних величин, як потужність і момент двигуна, що крутить. Питання виникають у початківців, але цікавляться технікою автомобілістів.

Особливо останнім часом, коли численні популяризатори і оглядачі автомобілів, що самі не дуже розуміють теоретичні основи, почали наводити в описах моторів величину моменту, що крутить, висуваючи її як чи не найважливіший показник експлуатаційної цінності автомобіля.

Не роз'яснюючи суті, а значить і вводячи в оману читачів та глядачів.

Що таке потужність ДВЗ

Потужність це здатність виконувати роботу в одиницю часу. Стосовно автомобільного двигуна це поняття максимально характеризує віддачу двигуна.

Машина в русі чинить опір тязі двигуна, втрати йдуть на аеродинаміку, тертя і набір потенційної енергії при русі на підйом. Чим більше енергії піде на цю роботу кожної секунди, тим вище виявиться швидкість автомобіля, а значить і його ефективність як транспортного засобу.

Потужність вимірюється в кінських силах, що склалося історично чи кіловатах, це у фізиці. Співвідношення просте – одна кінська сила становить приблизно 0,736 кіловата.

Види потужності

Тяга мотора створюється рахунок перетворення енергії палаючої суміші в циліндрах в механічну роботу з обертання колінчастого валу і пов'язаної з ним трансмісії. Ключова величина – тиск на поршень у циліндрі.

Залежно від способу розрахунку потужність може бути різною:

• індикаторна – обчислюється через середній тиск за цикл та площу днища поршня;
• ефективна - приблизно те саме, але в умовний тиск вносяться поправки на втрати в циліндрі;
• номінальна, вона ж максимальна - більш наближений до кінцевого користувача параметр, що вказує на можливості двигуна по повній віддачі;
• питома або літрова - демонструє досконалість двигуна, його здатність віддавати максимум з одиниці робочого об'єму.

Оскільки йдеться про роботу в одиницю часу, то віддача залежатиме від швидкості обертання колінчастого валу, зі збільшенням оборотів вона зростає.

Але лише теоретично, оскільки на великих оборотах зростають втрати, погіршуються умови для наповнення циліндрів та роботи механізмів забезпечення. Тому є поняття оборотів максимальної потужності.

Двигун може розкрутитись і більше, але віддача знизиться. До цього моменту кожне значення робочих оборотів відповідає своєму рівню потужності.

Як дізнатися потужність двигуна

Значення параметра розраховується ще розробки мотора. Потім проводяться випробування, доведення, оптимізація режимів. У результаті паспортних даних двигуна вказується його номінальна потужність. Майже звана максимальною, так зрозуміліше споживачеві.

Існують моторні стенди, здатні навантажити двигун та визначити його потужність на будь-яких оборотах. Це можна зробити у складі автомобіля.

 

Він встановлюється на роликовий стенд, енергія, що виділяється в навантаження, точно заміряється, враховуються втрати в трансмісії, після чого комп'ютер видає результат, що відноситься безпосередньо до мотора. Це корисно при діагностиці стану автомобіля, а також у процесі тюнінгу, тобто доопрацювання двигуна з покращенням вибраних характеристик.

Сучасні системи управління двигуном зберігають у пам'яті його математичну модель, нею відбувається подача палива, вироблення кутів випередження запалення та інші оперативні регулювання.

Комп'ютер за даними цілком здатний побічно розрахувати і потужність, іноді дані навіть виводяться на індикаторні дисплеї водія.

Що таке крутний момент

Крутний момент дорівнює добутку сили на плече важеля, у ролі якого може виступати маховик двигуна, будь-який елемент трансмісії чи провідне колесо.

Ця величина точно пов'язана з потужністю, яка пропорційна моменту та швидкості обертання. Саме вона і береться в основу моделі двигуна під час роботи комп'ютера, що управляє. Момент також однозначно пов'язаний із тиском газів на поршень.

Головна відмінність значення моменту, що крутить, полягає в тому, що він легко може бути змінений в трансмісії. Зниження передачі в коробці або зміна передавального числа редуктора провідного мосту, навіть просте збільшення або зменшення радіуса обертання колеса пропорційно змінюють момент, а значить і тягове зусилля, що прикладається до автомобіля в цілому.

Тому безглуздо говорити про те, що машину розганяє момент двигуна. Досить включити передачу нижче – і він зросте будь-яку величину.

Зовнішня швидкісна характеристика (ВСХ)

Зв'язок між потужністю, моментом та оборотами наочно демонструє графік їхньої відповідності. По горизонтальній осі відкладаються обороти, по двох вертикальних – потужність та момент.

Насправді ВСХ може бути багато, вони є унікальними для кожної величини відкриття дроселя. Але користуються однією – коли педаль акселератора вичавлена ​​повністю.

По ВСХ видно, що потужність наростає зі збільшенням оборотів. Не дивно, оскільки вона їм пропорційна при постійному моменті, але не може бути однаковим на всіх частотах обертання.

Момент малий на найнижчих, потім зростає, а наближення до максимуму знову падає. Причому настільки, що потужність має пік на тих самих номінальних оборотах.

Практичну цінність має стільки момент, скільки його розподіл за оборотами. Бажано зробити його рівномірним, у вигляді полиці, таким двигуном зручніше керувати. До цього й прагнуть цивільні машини.

Який двигун краще, з високим моментом чи потужністю

Розрізняють кілька видів двигунів:

• низькооборотні, з "тракторним" моментом на низах;
• спортивні високооборотні з вираженим піком потужності та моменту ближче до максимуму;
• практичні цивільні, полиця моменту вирівняна, можна рухатися з мінімумом перемикань, при цьому мати запас за потужністю, якщо розкрутити двигун.

Все залежить від призначення двигуна та переваг водія. Спортсменам важлива потужність, вони не лінуються перемикатися, щоб мати момент на колесах для розгону з будь-якої швидкості. Але такі двигуни потребують розкручування, що дає зайвий шум і зниження ресурсу.

Вантажні дизелі та мотори із сучасними системами турбонаддува налаштовані на роботу з великим моментом на низьких обертах та невисокою частотою обертання при максимальній потужності. Вони довговічніші та зручніші в управлінні.

Тому зараз це основна тенденція у моторобудуванні. Саме автоматичні трансмісії та рівний розподіл моменту по кривій оборотів дозволяють не замислюватися при виборі двигуна, а дивитися тільки на його потужність, що максимально видається.

Варіатор чи багатоступінчаста АКПП самі виберуть оптимальний момент на провідних колесах.