0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля формула

Расчет мощности мотора проводится несколькими способами. Самый доступный способ – через крутящий момент. Умножаем крутящий момент на угловую скорость – получаем мощность двигателя.

N_дв=M∙ω=2∙π∙M∙n_дв

N_дв – мощность двигателя, кВт;

M – крутящий момент, Нм;

ω – угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/сек;

π – математическая постоянная, равная 3,14;

n_дв – частота вращения двигателя, мин-1.

Мощность рассчитывается и через среднее эффективное давление. Камера сгорания имеет определенный объем. Разогретые газы воздействуют на поршень в цилиндре с определенным давлением. Двигатель вращается с некоторой частотой. Произведение объема двигателя, среднего эффективного давления и частоты вращения, поделенное на 120, и даст теоретическую мощность двигателя в кВт.

N_дв=(V_дв∙P_эфф∙n_дв)/120

V_дв – объем двигателя, см3;

P_эфф – эффективное давление в цилиндрах, МПа;

120 – коэффициент, применяемый для расчета мощности четырехтактного двигателя (у двухтактных ДВС этот коэффициент равен 60).

Для расчета лошадиных сил киловатты умножаем на 0,74.

N_(дв л.с.)=N_дв∙0,74

N_дв л.с. – мощность двигателя в лошадиных силах, л. с.

Другие формулы мощности двигателя используются в реальных расчетах реже. Эти формулы включают в себя специфичные переменные. И чтобы измерить мощность двигателя по другим методикам, нужно знать производительность форсунок или массу потребленного двигателем воздуха.

На практике расчет мощности автопроизводители выполняют эмпирическим способом, то есть замеряют на стенде и строят график зависимости по факту, на основании полученных во время испытаний показателей.

Мощность двигателя – величина непостоянная. Для каждого мотора есть кривая, которая отображает на графике зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала. До определенного пика, примерно до 4-5 тысяч оборотов, мощность растет пропорционально оборотам. Далее идет плавное отставание роста мощности, кривая наклоняется. Примерно к 7-8 тысячам оборотов мощность идет на спад. Сказывается перекрытие клапанов на большой частоте вращения коленвала и падение КПД мотора из-за недостаточно интенсивного газообмена.

Чтобы узнать мощность двигателя, обратитесь к инструкции по эксплуатации авто. В разделе с техническими характеристиками мотора будет указана мощность и обороты, при которых она достигает пикового значения. Если мощность указана киловаттах, чтобы рассчитать лошадиные силы двигателя, воспользуйтесь приведенной выше формулой. В некоторых случаях автопроизводитель предоставляет график, на котором есть зависимость мощности двигателя и крутящего момента от частоты оборотов.

Видео: Простыми словами без сложных формул и расчетов, что такое мощность, крутящий момент и обороты двигателя.

Мощность ДВС определяет, насколько быстро автомобиль способен передвигаться или ускоряться (совершать работу). Полезная мощность двигателя рассчитывается с учетом потерь в трансмиссии, то есть указывает, сколько от изначальной мощности мотора по факту доходит до колес авто.

Факторы, влияющие на величину крутящих моментов

Из примера с лошадью легко догадаться, что в данном случае значение КМ будет во многом определяться мышечной массой животного. Применительно к автомобильному двигателю внутреннего сгорания эта величина зависит от рабочего объема силовой установки, а также от:

  • уровня рабочего давления внутри цилиндров;
  • размера поршня;
  • диаметра кривошипа коленвала.

Наиболее сильно крутящий момент зависим от рабочего объема и давления внутри силовой установки, и эта зависимость прямо пропорциональна. Другими словами, двигатели с большим объемом и давлением, соответственно, отличаются и большим моментом.

Прямая зависимость наблюдается также между КМ и радиусом кривошипа коленвала. Однако конструкция современных автомобильных двигателей такова, что не позволяет варьировать значения момента в широких пределах, из-за чего возможности добиться повышенного крутящего момента за счет радиуса кривошипа коленчатого вала у конструкторов ДВС невелики. Вместо этого разработчики прибегают к таким способам увеличить момент, как использование технологий турбонаддува, увеличение степени сжатия, оптимизация процесса сгорания топлива, использование впускных коллекторов специальных конструкций, и т.д.

Важно, что КМ увеличивается с ростом оборотов двигателя, однако после достижения максимума на определенном диапазоне крутящий момент понижается несмотря на продолжающийся прирост частоты вращения коленвала.

Читать еще:  Что такое асинхронный двигатель и его отличия

Охлаждение

В обычной машине радиатор смонтирован в передней части. Он отбирает тепло из мотора и передает его в окружающую атмосферу.

Объем пиковой энергии двигателя рассчитывается так: пиковый крутящий момент умножается на обороты в минуту, при которых этот момент достигается, и результат делится на 9565. Следовательно, более «оборотистый» мотор «Формулы-1» создаст больше энергии — а значит, и тепла, которое надо будет рассеять.

Именно поэтому недостаточно будет просто переставить силовую установку из болида в машину — лучше прихватить с собой и систему охлаждения. А ведь гоночное авто использует два огромных радиатора по разным сторонам корпуса.

В противном случае вам придется создать собственную систему теплообмена. Придется пройти через огромный объем расчетов по свойствам и размеру радиаторов — и это будет не лучшее времяпрепровождение.

Охлаждающие элементы в «Формуле-1» чаще всего располагаются под углом — специально, чтобы в небольшой боковой понтон можно было запихать устройство побольше. И с лицевой стороны она будет выглядеть вот так.

А еще система охлаждения в «Ф-1» не предусматривает дополнительных охлаждающих турбин, так что если на такой машине попасть в трафик и завязнуть в пробке, то двигатель почти без сомнений перегреется. Или к машине придется примотать два огромных и мощных вентилятора для снижения температуры. Уйдет немало труда.

«Мощность» или «Крутящий момент»?

Спросите любого человека о том, какую характеристику автомобильного двигателя он считает главной. В подавляющем большинстве случаев вам ответят: «Мощность!». Даже люди совершенно далёкие от техники этот параметр знают и при оценке автомобиля, кроме прочего, опираются именно на него.

Этот же параметр влияет на цену автомобиля, на определение размера налогов, стоимости ОСАГО, КАСКО и иных платежей.

Вроде бы всё верно. Чем мощнее автомобиль, тем он быстрее, дороже, престижнее, желаннее.
Однако, не всё так просто. Возможно я удивлю очень многих если скажу, что для водителя гораздо важнее и полезнее другая характеристика автомобильного двигателя. Её имя — «Крутящий момент»

Всё просто

Не буду вдаваться в сухую теорию и рассказывать основы устройства и работы двигателя. Тем, кому это интересно, определение каждой характеристики и формулы я привожу в конце этой статьи. Для большинства водителей важнее знать на что влияет каждый из этих двух параметров: «Мощность» и «Крутящий момент».

Двигатель с широкой «полкой» крутящего момента лучше

Посмотрите на график:

  • Красной линией показана кривая мощности. Видно, что с ростом оборотов мощность двигателя растёт и достигает своего пика при их максимальных значениях.
  • Синей сплошной линией нарисована характеристика величины крутящего момента. Видно, что её «горб» располагается примерно между 3000 – 4000 тысячами оборотов в минуту. У разных двигателей пик может находиться от 2500 до 5000 об/мин.
    Даже не погружаясь в характеристики, вы можете сами определить на каких оборотах у вас находится этот «горб». На ровной дороге включите третью или вторую передачу и начните интенсивный разгон с 1200 — 1500 об/мин. Пик крутящего момента вы сразу почувствуете в виде заметного толчка в спину и ускорения набора скорости. Чем мощнее автомобиль, чем больше у него объём двигателя, тем ощутимее этот толчок.

Из этого графика легко понять следующее:

  • Максимальную мощность двигатель развивает на максимальных оборотах. Поэтому этот параметр в реальной эксплуатации водителю мало полезен. Ведь вы же не ездите постоянно на максимальной скорости.
  • Максимум крутящего момента, наоборот находится в зоне наибольшей работы мотора. Переключая передачи, водитель подспудно старается поддерживать двигатель именно в интервале оборотов: 2000 – 4500. Этот диапазон обеспечивает более интенсивный разгон и наиболее экономичный расход топлива.
Читать еще:  3vz что за двигатель

Выводы

Для реальной эксплуатации автомобиля более важным является именно максимальный крутящий момент, а вовсе не мощность двигателя. Проще всего охарактеризовать ситуацию так:

  • Мощность двигателя нужна для движения на максимальной скорости. В реальной жизни на «максималке» никто не ездит.
  • Крутящий момент определяет скорость разгона автомобиля. Чем больше величина крутящего момента – тем быстрее автомобиль будет набирать скорость. Это важно в большинстве ситуаций обычного, повседневного вождения.

Конструкторы современных автомобильных двигателей стараются спроектировать мотор так, чтобы он работал в зоне максимального крутящего момента в наибольшем диапазоне оборотов. На графике видно, что пунктирная синяя линия образует «полку» момента примерно от 1700 до 4500 об/мин. Автомобилем именно с таким двигателем будет удобнее и безопаснее управлять. К тому же плюсом станет более экономичный расход топлива.

Так что при прочих равных условиях следует предпочесть двигатель с более высоким крутящим моментом, а не мощностью. Желательно, чтобы момент близкий к максимальному имел как можно более широкую «полку».

«Узелки» на память:

  • Мощность – не главный параметр
  • Крутящий момент — главный
  • Чем выше Крутящий момент – тем лучше
  • Чем шире «полка» крутящего момента – тем лучше

Мощность — определяет количество работы, выполняемой двигателем за определённый промежуток времени. В системе СИ измеряется в Ваттах — Вт
Пример: При подъёме груза массой 1 килограмм на 1 метр за 1 секунду развивается мощность 9,8 Вт.
Формула мощности: Масса (кг) x 9,8 м/с 2 x Скорость (м/с) = Мощность (Вт.)
Где 9,8 м/с 2 – Ускорение свободного падения
В автомобилях традиционно мощность указывают в «Лошадиных силах» — л.с.
1 л.с. равна 736 Вт или 0,736 кВт.
Мощность (в л.с.) = Мощность (в Вт) х 1,36

Крутящий момент – показывает способность двигателя совершить определённую работу.
Измеряется в «Ньютон-метрах» — Нм
Формула крутящего момента: Мощность (Вт) = Крутящий момент (Нм) х Число оборотов х 0,1047

О компании Moly Green

Мы являемся официальными дистрибьютерами Японских масел и технических жидкостей Moly Green в Челябинске и Челябинской области.
Масла торговой марки Moly Green являются 100 % японским брендом и производятся для внутреннего рынка Японии.

Масло , в названии которого используются слова (с японского — «лес») и (с английского «зелёный»), создающих образ экологии и природы, разрабатываютс я на основе концепции экономичности и снижения расходов топлива. Масла и спец.жидкости Moly Green это оптимальное сочетание цены и качества, благодаря этому брэнд Moly Green сумел завоевать и прочно укрепиться на рынке Японии и теперь пришел к нам.

Масло производиться на автоматической производственной линии только на заводе в Японии, начиная с процесса смешивания базового масла с присадками до процесса розлива в тару и контроля качества образцов с производственной линии. Помимо автоматической системы контроля качества обязательно проводится контроль высококвалифицированными сотрудниками.

Вы можете скачать полный прайс:

Приглашаем к сотрудничеству автомагазины и автосервисы.
Гибкая система скидок, индивидуальный подход

Узнать о товаре по телефону:

В 2012 году продукт MOLY GREEN HYBRID SN GF-5 0W-20 получил премию «Товар года» по версии японского журнала Car Goods.

Первое место по продажам в Японии в крупнейшей сети супермаркетов для автомобилей Autobucs

В 2015 году масло Moly Green Zero заняло второе место по продажам на рынке автомасел в Японии.

У кого силы больше?

Величина крутящего момента значительно больше у многоцилиндровых моторов, агрегатов с турбированным и механическим наддувом. Наибольшего же показателя крутящего момента можно достигнуть в дизельных двигателях. Большинство из них могут обеспечить авто повышенную динамику даже при 800 или 1000 оборотах за 60 секунд. Если же есть большое желание приобрести дизельный оборотистый автомобиль с повышенной динамикой, но ввиду каких-то причин на это нет возможности — следует выбирать авто с таким силовым агрегатом, у которого максимальный крутящий момент достигается на меньших оборотах. Подобные автомобили легче поддаются разгону. Иначе придётся «насильно душить» двигатель оборотами, значительно увеличивая при этом расход топлива. Детали при такой езде также быстрее изнашиваются.

Читать еще:  Штатная блокировка двигателя сигнализацией как

Современные разработки в области автопрома указывают на то, что создатели новых моделей всячески пытаются избежать «пропасти» в рамках разгона и сделать его более-менее равномерным на всём диапазоне оборотов. Это все модернизируется, дабы избежать ситуации, в которой величина крутящего момента не способна передать колёсам большую силу тяги. Одним из представителей подобных силовых агрегатов является 6-цилиндровый турбированный двигатель Ауди объёмом 2,7 литра V-образной формы. Мощность двигателя двести пятьдесят лошадиных сил. В диапазоне от 1700 до 4600 он развивает крутящий момент в пределах 350 Н·м. Ещё один немецкий автомобиль, Фольксваген, с турбированным двигателем объёмом 1,8 литра и мощностью в 180 лошадиных сил развивает крутящий момент в 228 Н·м в пределах от 2000 до 5000 оборотов. Несомненно, большое удовольствие приносит езда на подобных авто — невзирая на количество оборотов при нажатии на «газ», железный конь послушно и резво начинает разгоняться. Это приносит удовольствие не только любителям скоростной езды, но и может сделать движение более уверенным при выходе на обгон в нужный момент.

Повышать и «выравнивать» крутящий момент в новых двигателях пытаются несколькими способами:

  • устанавливаются несколько (от трёх до пяти) клапанов на один цилиндр;
  • меняются механизмы распределения газов;
  • впускной тракт двигателя делается меньшей длины;
  • турбинная крыльчатка выполняется из керамики и остаётся возможным изменять угол наклона лопаток.

Все эти манипуляции создателей имеют одну цель — всеми возможными способами совершенствовать и модернизировать процесс насыщения цилиндров. В данных разработках наибольшего успеха достигли специалисты-разработчики компании Сааб. В один из новых своих моторов объёмом 1,6 л была умещена мощность в 225 лошадок, а также крутящий момент в 305 Н·м. Шведские инженеры сумели добиться столь высокого прогресса благодаря изменению вместимости камеры сгорания топлива и уменьшению степени сжатия при различных режимах работы. Этому также способствовали и изменения в системе наддува высокого давления и система промежуточного охлаждения, а также использование четырёх клапанов на один цилиндр.

Постоянный ли крутящий момент автомобиля

Нет. Как уже отмечалось, КМ зависит от числа оборотов двигателя. Мотор выходит на пик мощности постепенно, наращивая ньютон-метры до пиковой точки, а затем снижается. Почему так происходит? Ответ кроется во взаимосвязи оборотов мотора и скорости движения.

На разных скоростях и при разных оборотах мотор выполняет отличные друг от друга процессы. Разнится число искровых зажиганий, расход топлива, количество остаточных газов в камере. Крутящий момент минимален на малых оборотах, когда существует угроза детонации.

На средних оборотах ситуация в корне меняется. От клапана впуска поступает больше воздуха, соответственно осадочных газов становится меньше. Опасность взрыва сокращается. Мотор как бы оживает, растёт КМ. Но с его увеличением возрастает и нагрузка на весь двигатель. Появляются значительные механические потери, расходы на разогрев горюче-смазочных материалов. По мере их накопления качество работы двигателя не улучшается, отражаясь на моменте.

Визуально это можно представить на графике. Рассмотрим пример кривой для автомобиля середины 1990-х годов.

Конструкторы стараются поднять крутящий момент двигателя за счёт изменения типа, дополнительных функций. Всё чаще применяется электронное управление. Новшество облегчило жизнь автомобилистам. Цифровые контроллеры сдерживают разгон авто и крутящего момента. А периодически возникает ситуация, когда турбонаддуву не хватает мощности или нагнетатель засоряется, что влияет на динамику. Это чётко видно на другом графике – Saab.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector