Крутящий момент двигателя

Так уж повелось, что любого автолюбителя при оценке способностей машины в первую очередь интересует такой показатель, как мощность. Но не менее важной характеристикой является крутящий момент. И вот почему

Евгений Яблоков

Несмотря на то, что гужевой транспорт давно «канул в Лету» и «л. с.» является персоной нон-грата в международной системе классификации, «лошадиная» единица измерения мощности продолжает пользоваться спросом. Причем не только у простого люда, но и на государственном уровне. Для этого достаточно взглянуть на квитанцию об уплате транспортного налога.

Между тем, появившаяся в период промышленной революции «л. с.» весьма условна. А все потому, что она определяет относительный уровень производительности среднестатистической лошади путем определения усилий, необходимых для подъема 75-килограммового груза на один метр за одну секунду. Новая единица измерения, взятая на вооружение фабрикантами для оценки превосходства стационарных механизмов над животными, со временем перекочевала в мир подвижного состава.

Позже шотландский инженер Джеймс Уатт ввел в обращение официальную единицу измерения мощности своего имени – «Вт», которую для удобства использования укрупнили до «кВт». Ватт, синхронизированный с л. с. в соотношении 1 кВт = 1,36 л. с., так и не добился всеобщей любви, оставив пальму первенства конской силе. Однако мощность мощностью, но, как говорится, двигает машину не она, а крутящий момент, измеряемый в ньютон-метрах (Н∙м).

Что такое крутящий момент?

У многих автомобилистов нет адекватного представления о том, что это за «зверь». О нем, впрочем, как и о мощности, бытует расхожее мнение: чем больше, тем лучше. По сути, это тесно связанные характеристики. Мощность в ваттах не что иное, как крутящий момент в ньютон-метрах, умноженный на число оборотов и на 0,1047. Другими словами, мощность демонстрирует количество работы, выполняемой двигателем за определенный промежуток времени, а крутящий момент отражает способность силового агрегата эту работу совершить. Если, скажем, автомобиль завяз в глинистом грунте и обездвижился, то производимая им мощность будет равняться нулю. Ведь работа не совершается. А вот момент, хотя его и не хватает для движения, присутствует. Крутящий момент без мощности существовать может, а мощность без момента — нет.

Главным достижением работающего мотора при превращении тепловой энергии в механическую является момент, или тяга. Высокие моментные значения характерны для дизельных двигателей, конструктивная особенность которых – большой (больше диаметра цилиндра) ход поршня. Большой крутящий момент у дизеля нивелируется относительно низким допустимым числом оборотов, которые ограничивают для увеличения ресурса. Высокооборотистым бензиновым моторам свойствен «крен» в сторону мощности, ведь их детали отличаются меньшим весом. И степень сжатия тоже ниже. Правда, современные силовые агрегаты – и дизельные, и бензиновые – совершенствуясь, становятся ближе и конструктивно, и по показателям. Но пока банальное правило рычага сохраняется: выигрывая в силе, проигрываешь в скорости. И, соответственно, в расстоянии.

Лучшие черты двигателя определяются совокупностью оптимальных значений мощности и тяги. Чем раньше наступает максимум крутящего момента и чем позже пик мощности, тем шире диапазон возможностей силового агрегата. Близкие к оптимальным характеристики имеют электрические двигатели. Они располагают тягой, близкой к максимальной, практически с начала движения. В то же время значение мощности прогрессивно возрастает. Существенным фактором в вопросах определения мощности и крутящего момента являются обороты двигателя. Чем они выше, тем большую мощность можно снять.

В этом контексте уместно упомянуть о гоночных моторах. Из-за относительно скромных объемов они не блещут умопомрачительным крутящим моментом. Однако способны раскручиваться до 15–20 тыс. оборотов в минуту (мин-1), что позволяет им выдавать супермощность. Так, если рядовой силовой агрегат при 4000 об/мин генерирует 250 Н∙м и порядка 140 л. с., то при 18 000 мин-1 он мог бы выдать в районе 640 л. с.

К сожалению, повышать частоту вращения довольно сложно. Мешают силы инерции, нагрузки, трение. Скажем, если раскрутить мотор от 6000 до 12 000 мин-1, то силы инерции возрастут вчетверо, что потенциально грозит опасностью перекрутить мотор. Повысить величину крутящего момента можно с помощью турбонаддува, но в этом случае негативную роль начинают играть тепловые нагрузки.

Принцип максимальной отдачи мощности красноречиво иллюстрируют моторы болидов «Формулы-1», имеющие весьма скромный объем (1,6 литра) и относительно невысокий показатель тяги. Но за счет наддува и способности раскручиваться до высоких оборотов выдают порядка 600 л. с. Плюс к тому, конструкция у «Ф1» – гибридная, и электродвигатель, дополняющий основной мотор, при необходимости добавляет еще 160 «лошадей».

Важной характеристикой, отражающей возможности мотора, является диапазон оборотов, при котором доступна максимальная тяга. Но еще важнее эластичность двигателя, то есть способность набирать обороты под нагрузкой. Другими словами, это соотношение между числами оборотов для максимальной мощности и оборотов для максимального крутящего момента. Оно определяет возможность снижения и увеличения скорости за счет работы педалью газа без переключения передач. Или возможность езды на высоких передачах с малой скоростью. Эластичность, к примеру, выражается способностью автомобиля разгоняться на пятой передаче с 80 до 120 км/ч на пятой. Чем меньше времени займет этот разгон, тем эластичнее двигатель. Из двух двигателей одинакового объема и мощности предпочтителен тот, у которого выше эластичность. При прочих равных условиях такой мотор будет меньше изнашиваться, работать с меньшим шумом и меньше расходовать топливо, а также облегчит работу трансмиссии.

А если все-таки задаться вопросом о том, что важнее – крутящий момент или мощность, деля мир на черное и белое, ответ будет предельно прост: так как это зависимые величины, важно и то и другое.

Наших менеджеров часто спрашивают про характеристики электроинструментов. У этой модели хорошая мощность? Лучше взять инструмент с двумя скоростями или хватит одной? А сюда можно будет поставить диск побольше? На основе этих вопросов мы создали свой мини-справочник. Опытным мастерам он вряд ли пригодится, а вот новичкам окажется полезным. В алфавитном порядке в нем представлена самая важная информация об основных технических характеристиках. Итак, даешь просвещение! Приступаем!

Амплитуда колебаний

Важна для выбора эксцентриковой шлифмашины. Обычно составляет от 2 до 7 мм. Чем меньше, тем медленнее и аккуратнее инструмент работает. Поэтому модели с меньшей амплитудой хороши для финишной шлифовки, с большей – для грубой шлифовки, черновых работ, удаления ржавчины и т.д.

Блокировка шпинделя

Шпиндель – это деталь, передающая вращение на сверло или диск (рис. 1).

Рис. 1. Механизм блокировки шпинделя: 1 – патрон, 2 – сверлильный шпиндель, 3 – кнопка блокировки шпинделя

При заблокированном шпинделе шуруповерта не нужно придерживать рукой патрон, чтобы его ослабить или затянуть. А еще можно вручную докрутить крепеж, когда есть вероятность загнать его слишком глубоко. На моделях без блокировки оснастка будет попросту проворачиваться.

При заблокированном шпинделе болгарки стопорится ведомая шестерня. Благодаря этому гораздо проще поменять диск. Важно учитывать: блокировка шпинделя и блокировка шпинделя при заклинивании диска болгарки – это разные функции. Блокировка шпинделя при заклинивании диска, или система экстренной остановки двигателя, моментально отключает двигатель, если диск заклинило в материале. Как итог – болгарка не вырывается из рук и не травмирует пользователя.

Вес

Напрямую зависит от мощности, материалов изготовления и других характеристик инструмента. Поэтому ориентироваться на него как на основной параметр не стоит. Другое дело, если вы выбрали несколько моделей, которые вас абсолютно устраивают. Тогда действительно имеет смысл взглянуть на их вес и выбрать ту, что весит меньше: с ней будет проще работать.

Диаметр диска

Одна из основных характеристик болгарок. Чем больше диск, тем больше толщина материала, который можно резать. Обычно для бытового использования выбирают болгарки с универсальным размером диска – 125 или 150 мм. Профессионалы при покупке отталкиваются от конкретных задач. Кому-то для тонких работ может понадобиться инструмент с диском на 100 – 115 мм. Кому-то, наоборот, нужен максимально большой диск – от 230 мм.

Можно ли поставить на болгарку диск большего диаметра, чем это указано в инструкции? Ни в коем случае! Диаметр диска строго сопоставлен с максимальной скоростью его вращения. Например, диск диаметром 100 мм рассчитан на вращение со скоростью 11 000 об/мин, а диск 230 мм – на 6500 об/мин. Разница огромна! К тому же, применяя диск большего диаметра, невозможно надеть на болгарку защитный кожух. В итоге здоровье и даже жизнь пользователя ставятся под серьезную угрозу.

Можно ли поставить на болгарку диск меньшего диаметра, чем это указано в инструкции? Можно, но в силу несоответствия диаметра диска и скорости вращения работа будет менее эффективной, а сам диск быстрее выйдет из строя.

Диаметр сверления

При покупке дрели и перфоратора важно учитывать именно максимальный диаметр сверления.

Для дрелей чаще всего указывается два значения максимального диаметра сверления – в древесине и в металле.

Может ли дрель использоваться для создания отверстий большего диаметра, чем указано в паспорте? Может, но значительно возрастет нагрузка на инструмент и уменьшится скорость работы. При этом двигатель не сможет нормально охлаждаться. Если такая ситуация станет часто повторяться, он попросту перегорит.

Для перфоратора также указывается два значения максимального диаметра сверления в бетоне – буром и коронкой. При выборе стоит отталкиваться от конкретных задач, которые предстоит решать. Если перфоратор выбирается для подготовки отверстий под дюбели и другой крепеж, можно взять модель с минимальными показателями по этой характеристике: сверление буром – до 30 мм, коронкой – до 100 мм. Если же предстоит ставить подрозетники или делать отверстия под коммуникации, лучше приобрести перфоратор с диаметром сверления коронкой более 100 мм.

Емкость аккумулятора

Показывает, на сколько часов хватает одного заряда аккумулятора при стандартном использовании. Например, аккумулятор емкостью 1 Ач будет в течение часа выдавать ток 1 А. Однако эти показатели очень усредненные: все зависит от выполняемых операций, интенсивности применения и т.д.

Когда важна большая емкость аккумулятора – свыше 5 Ач? Когда планируется работать вдали от источника тока либо когда инструмент будет использоваться очень интенсивно. Однако стоит учитывать: чем аккумулятор более емкий, тем он тяжелее и габаритнее. Поэтому иногда удобнее приобрести инструмент, имеющий два менее емких аккумулятора в комплекте.

Крутящий момент

При выборе гайковертов стоит ориентироваться на максимальный крутящий момент. Он определяет силу, которая передается от двигателя подвижному элементу инструмента. От крутящего момента зависит, с крепежом какого размера можно работать, насколько быстро будет вворачиваться крепеж и т.д. Чем выше крутящий момент, тем более сложные задачи получится решать. Стоит ориентироваться на усредненные показатели:

  • до 500 Нм – для работы с гайками диаметром до М20;
  • свыше 500 НМ – для работы с гайками большого диаметра от М20, демонтажа заржавевших соединений, шиномонтажа.

Важен максимальный крутящий момент и для шуруповертов:

  • до 40 Нм – для работы с шурупами до 150 мм;
  • свыше 40 Нм – для работы с шурупами длиной свыше 150 мм, сверления бруса или кирпича.

Обратите внимание! Чтобы не запутаться при выборе, учитывайте, что производитель может указывать два типа крутящего момента:

  • жесткий крутящий момент – возникает, когда под головкой крепежа находится металл или другой жесткий материал. Совпадает с максимальным крутящим моментом;
  • мягкий крутящий момент – возникает, когда под головкой крепежа находится эластичный материал, обычно древесина. Меньше максимального.

Мощность

Указывается в описании любого электрического сетевого инструмента. Производители обычно пишут потребляемую мощность – ту электрическую мощность, которую двигатель потребляет из сети электропитания. Хотя правильнее было бы говорить об отдаваемой мощности – механической, которую инструмент передает на шпиндель и, соответственно, на оснастку. Отдаваемая мощность всегда ниже потребляемой из-за тепловых потерь и потерь на трение (рис. 2).

Рис. 2. Распределение потребляемой мощности: 100% – потребляемая мощность; 30% – тепловые потери; 10% – потери на трение передаточного механизма; 60% – отдаваемая мощность

Принято считать, что мощность – самая главная характеристика для выбора инструмента. Это не совсем так. От мощности действительно зависят основные рабочие параметры: максимальный диаметр сверления для дрели, рабочий ход фрезы у фрезера и т.д. Однако эту взаимосвязь невозможно просчитать, объяснить какими-то формулами и соотношениями, поэтому лучше ориентироваться не на мощность, а на другие технические параметры.

Когда особенно важно учитывать потребляемую мощность? Когда есть опасность перегрузить электросеть или генератор, к которым будет подключаться инструмент.

Чем выше мощность, тем более профессиональный инструмент? Нет, мощность и класс инструмента никак не связаны между собой. Главное отличие профессиональной техники – высокий рабочий ресурс, позволяющий максимально интенсивно ее использовать. Мощность при этом может быть абсолютно любой – как очень низкой, так и очень высокой.

Напряжение аккумулятора

Для аккумуляторного инструмента имеет то же значение, что и мощность для сетевого. От напряжения зависят основные рабочие параметры: чем оно выше, тем более производительным будет инструмент. Однако, как и в случае с мощностью, мы рекомендуем ориентироваться именно на рабочие параметры: максимальный диаметр сверления для дрели, максимальную толщину пропила у лобзика и т.д. По ним правильный выбор осуществить гораздо проще.

Плавный пуск

При включении электроинструмента ограничивает пусковой ток, не давая ему превысить максимальное значение.

В чем преимущества наличия плавного пуска? Во-первых, устраняется или значительно уменьшается рывок инструмента при включении. Это делает работу пользователя более комфортной и безопасной. Во-вторых, снижается нагрузка на электросеть и опасность ее перегрузки. В-третьих, медленнее изнашиваются угольные щетки и зубчатая передача – инструмент в целом служит дольше.

Сила удара

При выборе перфораторов и отбойных молотков важна именно максимальная сила удара. Чем больше ее величина, тем быстрее получится выполнить нужные работы.

Для перфоратора стоит ориентироваться на следующие усредненные показатели:

  • бытовое использование, например для сверления отверстий под крепеж в бетоне, – до 2 Дж;
  • штробление, установка подрозетников и т.д. – до 3,5 Дж;
  • сверление проходных отверстий большого диаметра и другие сложные операции – до 10 Дж;
  • демонтаж стен, проделывание отверстий в бетонных стенах – от 10 Дж и выше.

Для отбойного молотка ориентировочные показатели будут такими:

  • демонтаж старой плитки, прокладка каналов под проводку – до 25 Дж;
  • разрушение стен из кирпича – до 35 Дж;
  • разрушение бетона, камня – до 50 Дж;
  • демонтаж большого количества бетонных плит, долбление мерзлого грунта, горных пород – свыше 50 Дж.

Тип аккумулятора

Сегодня наиболее распространенные – литиево-ионные. У них большая плотность энергии, низкий саморазряд при нормальных условиях эксплуатации, нет эффекта памяти, поэтому их не нужно постоянно разряжать до нуля и заряжать до 100%. Они компактны и при этом производительны. Недостаток – чувствительность к повреждениям, быстрый саморазряд при минусовой температуре, высокая стоимость. Никель-кадмиевые аккумуляторы могут работать при низких температурах, не теряя при этом в емкости. Стоят дешевле литиево-ионных. Главные недостатки – внушительные размеры и вес, эффект памяти и токсичность материалов. Аналог никель-кадмиевых – никель-металлгидридные. При той же емкости они меньше по размеру и менее токсичные, зато боятся низких температур: даже при +2 °С начинают быстрее саморазряжаться.

Тип двигателя

Важен, если вы выбираете аккумуляторный инструмент. В щеточных двигателях угольные щетки служат токопроводом, который передает напряжение со статора на коллектор ротора или якоря. Эти щетки время от времени нужно менять. Если на инструменте предусмотрен быстрый доступ к щеткам, это можно сделать самостоятельно. Если нет, то лучше обратиться в сервисный центр.

Бесщеточные двигатели гораздо удобнее в плане обслуживания, так как не требуют замены щеток. За счет работы на постоянном токе они производительнее и долговечнее, чем щеточные. При функционировании меньше нагреваются и шумят. Минус – более высокая цена по сравнению со щеточными аналогами.

На сетевых электроинструментах за редким исключением используются только щеточные двигатели.

Тип патрона

Важен при выборе дрели и перфоратора. Для дрелей используются патроны ключевые (зубчатые) и быстрозажимные. Ключевые затягиваются при помощи специального ключа, что требует времени и усилий. Более удобны быстрозажимные патроны: с ними никакие дополнительные инструменты не нужны. Они в свою очередь делятся на два типа. Одномуфтовые затягиваются одной рукой благодаря блокировке шпинделя. Они удобны, но дороги. При фиксации двухмуфтового патрона потребуются обе руки: одна для фиксации муфты, другая для поворачивания патрона. Этот вариант немного сложнее в использовании, но зато дешевле по стоимости.

На перфораторах чаще всего используются патроны двух типов: SDS-рlus – на легких и средних моделях, SDS-max – на тяжелых. Покупателю важно помнить, что для каждого типа патронов может использоваться только своя оснастка: бур с хвостовиком SDS-рlus нельзя поставить на перфоратор SDS-max. Обойти это правило можно, только применяя специальные переходники.

Толщина пропила

Для выбора лобзика важна именно максимальная толщина пропила. Обычно указывается два ее значения – в древесине и в металле. Чем они больше, тем толще заготовки, которые получится обрабатывать. Поэтому при выборе ориентируйтесь на стоящие перед вами задачи.

Стоит учитывать, что максимальная толщина пропила обычно указывается весьма примерно. И древесина, и металл имеют разную плотность, и, соответственно, максимальная толщина пропила для них будет разной. Поэтому если вы, к примеру, планируете обрабатывать заготовки из плотной древесины, лучше взять лобзик с запасом по этой характеристике.

Число оборотов

При покупке важно учитывать именно максимальное число оборотов. Это одна из главных характеристик для болгарок, рубанков, фрезеров и других инструментов. Говорить о ней в отрыве от конкретного вида инструмента трудно. Поэтому мы рекомендуем воспользоваться возможностями нашего сайта.

Выберите тип инструмента. В левой части каталога вы увидите поле подбора модели по параметрам. Найдите параметр «Max число оборотов» и щелкните на значок вопроса (рис. 3). Перед вами появится всплывающее окно, где вы найдете полноценную рекомендацию по выбору.

Рис. 3. Источник информации о технических характеристиках на сайте интернет-магазина ВсеИнструменты.ру

Число скоростей

Чем оно больше, тем точнее можно настроить инструмент на конкретную задачу. Возьмем для примера электродрель. Для сверления плотных материалов лучше выбрать низкую скорость, для сверления ДСП или мягкой древесины – высокую. Таким образом, если вы планируете работать с разными материалами или выполнять разные задачи, стоит выбрать модель с широкими возможностями регулировки.

Что еще учесть при выборе?

Существует общепринятый стандарт измерения технических характеристик инструмента – EPTA 05/2009. Однако он не является обязательным, поэтому некоторые производители применяют другие стандарты. В связи с этим может возникать парадоксальная ситуация: абсолютно одинаковые по характеристикам инструменты будут сильно различаться по описанию. Чаще всего преимущество оказывается на стороне производителей, использующих сторонние стандарты, а не строгий EPTA 05/2009. Поэтому если вы выбираете из нескольких моделей по какому-то конкретному параметру, убедитесь, что они тестировались по одному стандарту измерения характеристик. В противном случае вас может настигнуть разочарование.

У вас остались вопросы? Не нашли нужную информацию? В рамках одной статьи сложно объять необъятное и даже коротко рассказать обо всем. Мы предлагаем вам изучить другие наши статьи, которые есть в каждой рубрике. Просто пролистайте страницу до конца, и внизу вы увидите вкладку «Полезная информация» (рис. 4а). Характеристики каждого инструмента мы описываем также в поле подбора по параметрам. Жмите на значки вопроса (рис. 4б) и узнавайте о характеристике, а потом сразу выставляйте нужные значения в фильтре.

Рис. 4. Источники информации о характеристиках электроинструментов на сайте ВсеИнструменты.ру

И самое главное: с любыми вопросами вы можете обратиться к нам. Каждый день с 5 утра до 10 вечера мы ждем ваших звонков по телефону 8 800 550-37-70. Звонок из всех регионов России бесплатный. Наши менеджеры всегда рады дать консультацию и помочь с выбором товара. Удачных покупок!

Обычно при оценке характеристик того или иного автомобиля в первую очередь мы обращаем внимание на мощность двигателя или количество лошадиных сил. Но не менее важной характеристикой является крутящий момент. Давайте разберемся, в чем разница между ними.
Появившаяся задолго до первого механического транспортного средства «лошадиная сила» условна, так как определяет относительный уровень производительности среднестатистической лошади путем определения работы, необходимой для поднятия 75–килограммового груза на один метр за одну секунду.
Шотландский инженер Джеймс Уатт ввел новую единицу измерения мощности в лошадиную силу, но в системе СИ единицу мощности назвали уже в его честь — ватт (Вт). 1 киловатт (кВт) равен 1,36 л. с. Но в обычной жизни лошадиные силы оказались как-то ближе к народу, поэтому мы получаем письма с налогом за количество лошадиных сил в наших автомобилях, а не за киловатт и хвастаемся друзьям именно количеством»лошадей». Лошадиная сила остается очень популярной внесистемной единицей измерения мощности для транспортных средств. Кстати, типичная лошадь имеет предельную мощность порядка 13–15 лошадиных сил, как это ни забавно. Во всяком случае, на диностенде в режиме 5–минутной нагрузки она может выдать примерно столько. А тягловые тяжеловесы способны выдать даже в даже за 25 сил на такой отрезок времени.
А сам автомобиль тянет вперед не сама мощность, а крутящий момент, выдаваемый силовым агрегатом. И именно с ним мы сталкиваемся каждый день в обычной жизни чаще. Например, открывая крышку пластиковой бутылки, вы используете именно крутящий момент, именуемый также моментом силы или вращательным моментом. Ведь вряд ли вы проверяете, как быстро открутили крышку?
Крутящий момент измеряется в ньютон-метрах (Н·м). И он тесно связан с мощностью, ведь для двигателя с вращающимся валом мощность на любых оборотах легко рассчитать, зная момент. И наоборот, зная мощность, можно подсчитать момент. Упрощенная формула его расчета выглядит так:
P = M x 9549 x N
и, соответственно:
M = P х 9549 / N,
где P — это мощность двигателя в киловаттах (кВт), а N — это количество оборотов коленчатого вала в минуту.
Мощность демонстрирует количество работы, которое выполняет двигатель за промежуток времени, а крутящий момент отражает способность силового агрегата эту работу совершить. Например, ускорение машины в каждый момент времени при постоянном передаточном отношении трансмиссии пропорционально крутящему моменту. А вот время разгона с одной скорости до другой, именно мощности двигателя в этом диапазоне оборотов, иначе говоря, проделанной работе. В общем-то, всем изучавшим физику в школе это покажется очевидным, но, к сожалению, не все помнят или не соотносят знания теоретического курса и примеры из реальной жизни.
Уверен, многие автолюбители даже не обращают внимание на значение крутящего момента в списке технических характеристик автомобиля и на обороты, при которых он достигается. А ведь чем выше крутящий момент и с чем более низких оборотов он достигается, тем приятнее и «эластичнее» ощущается двигатель, тем выше его реальная мощность на промежуточных режимах. Именно поэтому дизельные двигатели с турбонаддувом зачастую кажутся более приятными в обращении, чем более форсированные атмосферные бензиновые, которые необходимо «крутить» в отсечку ради достижения максимальной динамики разгона. И именно по этой причине тот, кто вкусил радости хорошего двигателя с турбонаддувом, уже не очень хочет пересаживаться на атмосферные, которые даже при схожей мощности «едут» ощутимо хуже.
Почему же такое внимание уделяется именно максимальной мощности? Дело в том, что владельца машины редко волнует максимальное ускорение автомобиля на скорости 20 или 30 километров в час, как физическая величина. Его, скорее всего, интересует динамика разгона в диапазоне 0–100, 80–120 или 100–200, а не абстрактное ускорение. А в этом случае речь идет о приращении кинетической энергии автомобиля, а значит, о проделанной двигателем работе. Которая зависит именно от мощности. В случае с идеальной трансмиссией проделанная работа будет прямо пропорциональна максимальной мощности мотора.
Вот только машин с идеальными трансмиссиями не бывает, если это не карьерные самосвалы с электропередачей, а значит, важна не только максимальная мощность, но и мощность во всем диапазоне оборотов, в котором вынужденно будет работать двигатель при таком разгоне. Оценить ее можно по графику внешней скоростной характеристики автомобиля, так называемой ВСХ, зная передаточное отношение трансмиссии на каждой передаче и предельные обороты мотора. А косвенно понять, насколько мощным будет мотор на промежуточных оборотах, позволяют именно данные по максимальному крутящему моменту и оборотам, при которых он достигается. Ведь чем выше момент на всех оборотах ниже максимальной мощности, тем ближе мощность на этих оборотах к максимально возможной и тем большую работу сможет проделать двигатель. Сложно? Тогда просто используйте эмпирическое правило, упомянутое выше.
Главное, помните, что мощность и крутящий момент — зависящие друг от друга величины, поэтому всегда важно и то, и другое.

Пользуясь случаем хотелось бы пролить свет на вечные споры о мощности и крутящем моменте двигателей внутреннего сгорания. Одни считают главным показателем максимальную мощность мотора, другие ставят во главу угла крутящий момент. Встречаются люди, которые считают, что 100 «дизельных» л.с. соответствуют примерно 140 «бензиновым» л.с. Также бытует мнение, что VW Golf TDI c 330 Нм крутящего момента будет ускоряться лучше, чем Porsche 911 с 320 Нм.

Пользуясь случаем хотелось бы пролить свет на вечные споры о мощности и крутящем моменте двигателей внутреннего сгорания. Одни считают главным показателем максимальную мощность мотора, другие ставят во главу угла крутящий момент. Встречаются люди, которые считают, что 100 «дизельных» л.с. соответствуют примерно 140 «бензиновым» л.с. Также бытует мнение, что VW Golf TDI c 330 Нм крутящего момента будет ускоряться лучше, чем Porsche 911 с 320 Нм.

Очевидно, что эти утверждения не соответствуют действительности.

Определения и разъяснения:

Крутящий момент:

Крутящий момент двигателя прилагается к коленчатому валу двигателя или к первичному валу коробки передач. Крутящий момент изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя. Крутящий момент на колесах зависит от передаточного отношения трансмиссии.

Крутящий момент на колесах:

Это преобразованный трансмиссией крутящий момент двигателя.

Мощность двигателя непосредственно взаимосвязана с крутящим моментом двигателя, а именно, через соотношение P=M*n/9550, где М- крутящий момент двигателя. Единица измерения 1 Н*м, n – частота вращения двигателя в об/мин.

Диаграммы крутящего момента достаточно, чтобы просчитать кривую мощности (и наоборот).

Возьмем два двигателя. У обоих максимальный крутящий момент 200 Нм при 4000 об/мин и мощность 147 л.с. при 6000 об/мин. Несмотря на то, что основные данные этих двух моторов одинаковы, они все же отличаются по динамическим характеристикам. Диапазон крутящего момента и мощности первого двигателя лучше чем у второго. Предположим, что переключение передач происходит при 6500 об/мин и обороты двигателя на следующей, более высокой передаче опускаются до 4300 об/мин. Первый двигатель имеет до точки при 6000 об/мин непрерывно больший крутящий момент и мощность. Таким образом, первый автомобиль будет ускоряться лучше. Это показывает, что основные данные двигателя дают только частичную информацию.

Так что мы теперь знаем о «крутящем моменте» и «мощности двигателя»? На самом деле сравнительно мало. Поскольку трансмиссия и ее передаточное отношение играю существенную роль в движении автомобиля. Старые американские автомобили были оборудованы 2-3 ступенчатыми коробками передач, и несмотря на значительные мощности двигателей, разгонялись они достаточно скромно, т.к. падение оборотов при переключении передач было слишком большим. Как грубое сравнение можно привести Mercedes S-Klasse. Он оборудован 7-ступенчатым автоматом, который позволяет полностью использовать имеющуюся в распоряжении мощность двигателя.

Почему это так?

Все мы знаем, что ускоряется автомобиль лучше в определенной области оборотов двигателя. Оптимально, когда обороты двигателя постоянно находятся в этом диапазоне. Но это возможно лишь на немногих автомобилях оборудованных CVT (безступенчатыми трансмиссиями).

Чем больше передач имеется в распоряжении, тем меньше становится скачок оборотов и тем ближе мы становимся к оптимальному числу оборотов двигателя между переключениями. Усилие на ведущих колесах, это то, что приводит автомобиль в движение. Это сила, приложенная по касательной к окружности колеса. Она несет в себе всю информацию (Крутящий момент, передаточное отношение трансмиссии, размер колес) и направлена противоположно силе сопротивления движению и силе инерции.

Когда нужно переключаться?

Оптимальная точка переключения достигается тогда, когда на следующей высшей передаче имеется большее усилие на ведущих колесах чем на актуальной передаче. Чтобы найти оптимальную точку переключения, необходимо воспользоваться кривой крутящего момента. Диаграмма тягового усилия на ведущих колесах зависит от передаточного отношения трансмиссии и размера установленных шин. Как только пересекутся кривые отдельных передач, нужно переключиться на следующую передачу, чтобы достичь лучшего ускорения. Если же кривые не пересекаются, тогда следует выкручивать двигатель до ограничителя. Далее отображены диаграммы тягового усилия на ведущих колесах, чтобы можно было прочувствовать теорию в деле.

Влияние передаточного отношения

Турбодизель достигает очень высоких значений крутящего момента при низких оборотах двигателя.

Но это только цифры, по которым можно судить о том, как автомобиль будет ускоряться и по ним нельзя делать окончательные выводы. Почему? Потому что дизелю нужно значительно дольше переключаться, чтобы достичь одинаковую с бензином скорость(т.к. число оборотов дизеля существенно ниже чем у бензинового двигателя). Это приводит к тому, что бензиновый двигатель свой низкий крутящий момент преобразует значительно лучше за счет коротких передач, чем дизель с длинными передачами.

Турбодизель против высокооборотистого атмосферного двигателя.

Несмотря на длинные передаточные отношения дизель как правило имеет лучшую тяговитость при низких оборотах. Наглядно это отображено на диаграмме сравнения BMW М3 3.2 л двигателя и BMW 535d. Несмотря на гигантский крутящий момент дизеля (520Нм), бензиновый двигатель (365Нм) в очень широком диапазоне оборотов двигателя имеет значительно большее тяговое усилие на ведущих колесах. Так что этот бензиновый двигатель (вопреки многим мнениям) может ездить с редкими переключениями, иногда даже ленивее чем 535d (на шестой передаче тяговое усилие на колесах стабильно выше чем у 535d, независимо при каких оборотах и какой скорости). Но можно говорить о том, что большая часть турбированных двигателей имеет лучшую приемистость (на низких оборотах) чем атмосферные двигатели. Так что предпочитаете ли вы двигатели имеющие «подрыв» на низких скоростях, или те, которые выдают тягу плавно, это остается делом вкуса.

Турбодизель против турбобензина

Сравним BMW E90 335i с 306 л.с. и 400 Нм и BMW E90 335d с 286 л.с. и 560 Нм. На низших передачах в среднем диапазоне оборотов тяга на колесах дизеля существенно выше, чем у бензинового двигателя. При высоких оборотах бензин свою мощность отыгрывает. На 6-й передаче бензин имеет стабильно большее усилие на колесах чем дизель.

Диаграмма тягового усилия BMW E90 335i и E90 335d

Дизель или бензин как тягач

Широко распространено мнение, что дизельный двигатель из-за его высокого крутящего момента лучше подходит для буксировки. Тем не менее из-за огромного скачка в развитии бензиновых двигателей это не совсем верно. Современные бензиновые двигатели все чаще оснащаются турбонагнетателями, которые могут создавать достаточное давление наддува при низких оборотах, и следовательно достигать высокого крутящего момента. Сравним двигатели 1.4 TSI (170 л.с., 240 Нм) и 2.0TDI (170 л.с., 350 Нм) в VW Golf5.

За основу взят 5% уклон, коэффициент лобового сопротивления 0.7, площадь лобового сопротивления 5.87 м2 и общая масса 3250 кг. 1-я передача для лучшего рассмотрения исключена.

Все режимы выше голубой линии возможны с вышеназванными условиями. Все режимы ниже голубой линии ведут к снижению скорости и в конечном счете к переходу на низшую передачу. Можно увидеть, что дизель может использовать первые четыре передачи, TSI – первые пять. Максимально допустимые скорости следующие:

68 км/ч на второй передаче (в ограничителе оборотов)

104 км/ч на третьей передаче (вблизи ограничителя оборотов около 4400 об/мин)

99 км/ч на второй передаче (вблизи ограничителя оборотов около 7000 об/мин)

106 км/ч на третьей передаче (при около 5500 об/мин)

90 км/ч на четвертой передаче (при около 3500 об/мин)

65 км/ч на пятой передаче (при около 2300 об/мин)

В целом TSI гораздо лучше подходит для движения с прицепом. Единственным недостатком может быть значительный рост расхода топлива у бензина.

Как выглядит диаграмма тягового усилия авто со ступенчатыми коробками передач мы уже знаем.

Для полноты картины следует отметить бесступенчатую трансмиссию Audi «Multitronic».

Рассмотрим кратко, так как эта трансмиссия имеет призрачные шансы на существование. Это безступенчатая трансмиссия с различными профилями вождения. Спортивно настроенный водитель использует голубую линию для максимального ускорения, с высокими оборотами и большим расходом. Средний водитель будет использовать более низкие обороты. А значит тяга на колесах будет не так высока как в спорт режиме. Соответственно автомобиль ускоряется медленнее. CVT, как уже говорилось ранее, превосходное решение. Теоретически она позволяет получить максимальную производительность. На практике все выглядит по другому. Авто с Мультитроником ускоряются хуже, чем авто с МКПП. Потери в трансмиссии слишком велики и перекрывают все преимущества.

А что же насчет двигателей грузовиков и коммерческих автомобилей?

Глядя на кривые мощности и крутящего момента грузовиков можно быстро обнаружить существенные отличия от легковых автомобилей. В то время как на двигателях легковых авто целью является как можно более равномерное и высокое значение крутящего момента, двигателям грузовиков необходим пик крутящего момента. Покажем качественные отличия грузовых и легковых турбодизелей:

Почему так?

Области применения полностью различны. Легковому автомобилю необходимо достичь максимального ускорения и как можно более высокой максимальной скорости. В тоже время необходимо принять во внимание тот факт, что эти двигатели практически постоянно используются в режимах частичной нагрузки. Грузовые же двигатели (в качестве простого примера возьмем двигатели бульдозера или трактора) обычно используются на максимальной нагрузке. Максимальные крутящие момент и мощность ему необходимы при низких оборотах, а также как можно большее нарастание крутящего момента. Почему не падение а именно нарастание крутящего момента станет ясно в следующем абзаце.

Цель этого нарастания величины крутящего момента может быть хорошо объяснена на примере бульдозера. Насыпь земли перед ковшом бульдозера всегда большая, поэтому возникает необходимость увеличить мощность, чтобы продвинуть насыпь дальше. При этой нагрузке частота вращения двигателя падает и вместе с тем падает скорость сдвига. Снижение числа оборотов двигателя благодаря типичной для грузовых транспортных средств кривой крутящего момента ведет к росту крутящего момента и мощности двигателя (смотри график). Таким образом в некоторой степени предотвращается дальнейшее падение оборотов и скорости сдвига – чем сильнее падение числа оборотов, тем больше мощности отдает двигатель. В переносном смысле можно сказать: кривая крутящего момента таких двигателей позволяет независимо от нагрузки относительно сохранять необходимую скорость. Такие моторы имеют «иммунитет» против увеличения нагрузки и становятся ненамного медленнее при ее увеличении. Но все же почему «нарастание крутящего момента» а не «падение»? Теперь нужно смотреть на график в направлении рабочих оборотов. При нагрузке число оборотов падает и происходит РОСТ крутящего момента.

Ко мне на блог приходит много вопросов, и один из таких вопросов – что такое крутящий момент двигателя. Если честно, то это курс физики, еще школьной программы, однако многие из нас физику не учили, другие не понимали, а поэтому про этот момент многого не знают. Нет они про него слышали, в рекламах и буклетах, а вот что это такое, и с чем его едят, не знают. Сегодня я постараюсь простым языком рассказать про крутящий момент двигателя…

Итак, начнем с теории, именно с курса физики школы.

Крутящий момент двигателя

Крутящий момент двигателя – это произведение силы на плечо рычага, к которому она приложена. Если помните, то сила измеряется в Ньютонах, а вот плечо рычага измеряется в метрах – Нм. 1 Нм равняется силе в 1Н (Ньютон), которая приложена к рычагу в 1 метр.

В двигателях внутреннего сгорания сила передается от топлива, которое воспламеняется, поршню, от поршня кривошипному механизму, от кривошипного механизма коленвалу. А вот уже коленвал через систему трансмиссии и приводов раскручивает колеса.

Понятно, что он не постоянен. Сильнее — когда на плечо действует большая сила, слабее — когда сила перестает действовать. То есть когда мы давим на педаль газа то сила, действующая на плечо увеличивается, а соответственно увеличивается и момент.

Мощность двигателя

Крутящий момент напрямую связан с мощностью двигателя, куда же без нее. Мощность если сказать простыми словами – это работа двигателя совершенная за определенную единицу времени. А так как крутящий момент, это и есть работа двигателя, то мощность характеризует, сколько раз в единицу времени, двигатель совершил крутящий момент.

Физики вывели формулу которая связывает крутящий момент и мощность.

P (мощность) = Мкр (момент крутящий) * N (обороты двигателя, измеряются в об./мин)/9549.

Мощность измеряется в киловаттах. Однако у нас в стране киловатты сложны для потребителя, мы привыкли измерять мощность в лошадиных силах (л.с.). И тут все просто, для того чтобы перевести киловатты в лошадиные силы, нужно количество киловатт умножить на 1.36

Крутящий момент и мощность двигателя

С крутящим моментом и мощностью разобрались. Теперь давайте подумаем — на что влияет мощность, а на что крутящий момент?

Мощность влияет на преодоление различных сил, которые мешают автомобилю. Это сила трения в двигателе, трансмиссии и в приводах автомобиля, аэродинамические силы, силы качения колес и т.д. Чем больше мощность, тем большее сопротивление сил автомобиль может преодолеть и развить большую скорость. Но мощность сила не постоянная, а зависящая от оборотов двигателя. На холостом ходу, мощность одна, а при максимальных оборотах мощность другая. Многие производители указывают, при каких оборотах достигается максимальная мощность автомобиля.

Важно помнить одно – максимальная мощность не развивается сразу, автомобиль стартует с места практически при минимальных оборотах, чуть выше холостого хода, а вот чтобы мобилизировать полную мощность нужно время, вот тут то и вступает в игру крутящий момент. Именно от него зависит, за какой отрезок времени автомобиль достигнет максимальной мощности, простыми словами динамика разгона автомобиля.

Бензин – дизель

Бензиновые двигатели обладают не самым большим показателем. Своего, практически максимального значения, бензиновый двигатель достигает при средних оборотах 3 – 4 тысячи, но бензиновый двигатель быстро может увеличить мощность и раскрутиться до 7 – 8 тыс. оборотов. Если верить выше приведенным формулам, то при таких оборотах мощность возрастает в разы.

Дизельный двигатель не обладает высокими оборотами, обычно это 3 – 5 тысяч в максимуме, тут он проигрывает бензиновым двигателям. Однако крутящий момент дизеля выше в разы, причем он доступен практически с холостого хода.

И что же лучше? Мощность или крутящий момент?

Простой пример – берем два двигателя от компании AUDI, один дизельный 2.0 TDI (мощность 140 л.с. крутящий момент – 320 Нм), другой бензиновый 2.0 FSI (мощность — 150 л.с., крутящий момент – 200 Нм.). После тестирования в различных режимах получается, что дизель в диапазоне от 1 до 4.5 тысяч оборотов, мощнее бензинового двигателя. Причем на значительные 30 – 40 л.с., поэтому не стоит смотреть только на л.с., бывает что двигатель с меньшим объемом, но с высоким крутящим моментом намного динамичнее, чем двигатель с большим объемом и низким моментом.

В итоге, чтобы закончить тему, хочу сказать, классифицировать машины, только по мощности (л.с.) двигателя не правильно. Нужно смотреть еще и на крутящий момент (Нм), запомните если момент двигателя намного выше чем у конкурента, то такой двигатель будет обладать большей динамикой.

А сегодня у меня все, читайте наш АВТОБЛОГ.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *