Содержание
что это такое, какой должен быть, на что влияет
https://ria.ru/20221217/dvigatel-1839454906.html
Крутящий момент двигателя: что это такое, как его увеличить
Крутящий момент двигателя: что это такое, какой должен быть, на что влияет
Крутящий момент двигателя: что это такое, как его увеличить
Крутящий момент двигателя — показатель силы оборотов коленчатого вала. О том, что это такое, каким бывает максимальный показатель, как рассчитать величину по… РИА Новости, 17.12.2022
2022-12-17T21:06
2022-12-17T21:06
2022-12-17T21:06
экономика
авто
василий нестеренко
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e6/0c/0f/1838950260_0:160:3072:1888_1920x0_80_0_0_3e9dbde83e08542b196b4bab1fce8ef1.jpg
МОСКВА, 17 дек — РИА Новости. Крутящий момент двигателя — показатель силы оборотов коленчатого вала. О том, что это такое, каким бывает максимальный показатель, как рассчитать величину по формуле, используя число оборотов, и какой должен быть показатель в зависимости от вида двигателя — в материале РИА Новости.
Крутящий момент двигателяПри покупке автомобиля многие руководствуются такой характеристикой, как мощность двигателя. Однако есть еще один важный показатель — крутящий момент двигателя, о котором необходимо знать для дальнейшей эффективной эксплуатации транспортного средства.Что этоКрутящий момент двигателя — одна из характеристик мотора, которая позволяет оценить его динамичность и способность разгонять машину в широком диапазоне скоростей. Это расчетный параметр прикладываемой силы на плечо рычага. В качестве единицы измерения выступает Ньютон на метры (Н*м). Также крутящий момент двигателя определяют как показатель характеристики силы вращения коленчатого вала (механической детали автомобиля).Для простого примера можно представить обычный ручной комбайн с крутящейся ручкой. Прикладываемая сила в нем — это та сила, с которой человек крутит ручку. Плечом является сама ручка, а ее длина обозначает сам крутящий момент (КМ) — чем она длиннее, тем он выше.“Крутящий момент — это величина непостоянная.
Она изменяется вместе с количеством поступающей в цилиндр смеси и оборотами двигателя. Поэтому при оценке крутящего момента обязательно учитывается его зависимость от оборотов”, — пояснил автомеханик Василий Нестеренко.На что влияетКМ прямым образом влияет на быстроту развития скорости. Кроме этого, крутящий момент позволяет понять, насколько сильный двигатель у автомобиля. То есть чем выше эта характеристика (показатель силы), тем мощнее машина.От чего зависитВеличина КМ зависит от нескольких важных показателей:Каждый из них взаимосвязан — рост объема двигателя провоцирует рост силы, что в итоге выражается в значении крутящего момента. То же касается и рабочего давления, создаваемого в цилиндрах — чем оно выше, тем больше сила, давящая на площадь поршня. Радиус кривошипа обуславливается той же схемой, однако в современных двигателях этот показатель можно варьировать только в ограниченных рамках.Формула расчетаЧтобы рассчитать крутящий момент в ньютонах, можно использовать общепринятую формулу:M = P х 9550 / NP — мощность двигателя в киловаттах (кВт).
N — число оборотов двигателя в минуту.M — крутящий момент.9550 — постоянный коэффициент в формуле.Такая формула позволяет оценить эффективность крутящего момента в совокупности с мощностью и числом оборотов двигателя в минуту.Чтобы не запутаться, можно использовать конвертер на разных автолюбительских сайтах в интернете. Кроме этого, если есть необходимость вычислить крутящий момент двигателя, мощность которого выражается в лошадиных силах, то можно применить калькулятор перевода из данного показателя в киловатты.Увеличение крутящего моментаВеличина крутящего момента напрямую отражает эффективность двигателя внутреннего сгорания, а также позволяет оценивать время разгона машины. Повлиять на этот результат можно несколькими способами:Кроме вышеперечисленных способов, можно также попробовать настроить карбюратор, увеличить турбонаддув, заменить форсунки, увеличить компрессию или выполнить расточку цилиндров.“Как правило, для увеличения используют сразу несколько вариантов на выбор, чтобы достичь нужных значений”, — прокомментировал эксперт.
Максимальный крутящий моментМаксимальный крутящий момент — это пик, после которого показатель не растет. Уровень КМ зависит от оборотов в цилиндре. При малых вращениях показатель низкий, при средних — начинает расти, а при максимальных — достигает пика.Стоит понимать, что при максимальных значениях “теряются” значения крутящего момента из-за сильного разогрева масла, трения поршней и других деталей. Поэтому рост качества работы прекращается и идет на спад.“Самый максимальный крутящий момент выдают бензиновые двигатели (при оборотах 3000-6000 в минуту в зависимости от марки машины)”, — добавил Василий Нестеренко.Крутящий момент у бензиновых и дизельных моторовУ разных двигателей могут значительно отличаться показатели крутящего момента. При условии одинакового объема двигателя дизельный мотор позволяет разгоняться быстрее, в то время как бензиновый дает более высокую скорость.На низких оборотах разница наиболее заметна — дизель способен развивать тягу практически сразу, а бензиновому нужно время раскрутиться.
Однако у дизеля имеется более “скромный” диапазон оборотов и требуется переход на высшую передачу, в то время как бензиновый еще продолжает раскручиваться. Поэтому выбор машины с тем или иным мотором зависит от того, какие цели преследует водитель.Крутящий момент в легковом и грузовом транспортеЛегковой и грузовой транспорт отличаются крутящим моментом. Для второго варианта крайне важен именно высокий крутящий момент для перевозки тяжелых грузов и для того, чтобы успешно тронуться с места. Вдобавок, чем больше КМ у грузовика, тем больше его грузоподъемность. В случае с легковыми автомобилями крутящий момент больше необходим для оценки разгона и других параметров работы двигателя.Кроме этого, если рассматривать дизельный мотор у двух видов транспорта, то пик крутящего момента у легковой машины достигается примерно при 2000-3000 оборотах, а у грузовика — при 900-1500.Что важнее – крутящий момент или мощностьВо время оценки автомобиля и его двигателя важно обращать внимание сразу на два показателя — крутящий момент и мощность.
Они одинаково важны, так как взаимосвязаны — в машине мощность мотора равна его крутящему моменту на данных оборотах в минуту. При этом, чем больше КМ, тем больше мощность.“Мощность — это работа силы, совершаемая в единицу времени. Чтобы ее рассчитать необходимо умножить число оборотов на крутящий момент”, — пояснил автомеханик.К тому же, по словам эксперта, стоит также изучить обороты двигателя внутреннего сгорания. Как правило, в технических характеристиках автомобилей указывается показатель максимального крутящего момента и мощность в сочетании с количеством оборотов. Это связано с тем, что именно благодаря оборотам достигается определенная величина КМ.
https://ria.ru/20220508/avtomobil-1787453793.html
https://ria.ru/20220505/benzin-1786896396.html
https://ria.ru/20220430/mashina-1786334356.html
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.
xn--p1ai/awards/
2022
Наталья Макарова
Наталья Макарова
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
1920
1080
true
1920
1440
true
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e6/0c/0f/1838950260_171:0:2902:2048_1920x0_80_0_0_804b886eb7ed1882b3578befbffb0874.jpg
1920
1920
true
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Наталья Макарова
экономика, авто, василий нестеренко
Экономика, Авто, Василий Нестеренко
Оглавление
- Крутящий момент двигателя
- Что это
- На что влияет
- От чего зависит
- Формула расчета
- Увеличение крутящего момента
- Максимальный крутящий момент
- Крутящий момент у бензиновых и дизельных моторов
- Крутящий момент в легковом и грузовом транспорте
- Что важнее – крутящий момент или мощность
МОСКВА, 17 дек — РИА Новости.
Крутящий момент двигателя — показатель силы оборотов коленчатого вала. О том, что это такое, каким бывает максимальный показатель, как рассчитать величину по формуле, используя число оборотов, и какой должен быть показатель в зависимости от вида двигателя — в материале РИА Новости.
Крутящий момент двигателя
При покупке автомобиля многие руководствуются такой характеристикой, как мощность двигателя. Однако есть еще один важный показатель — крутящий момент двигателя, о котором необходимо знать для дальнейшей эффективной эксплуатации транспортного средства.
Что это
Крутящий момент двигателя — одна из характеристик мотора, которая позволяет оценить его динамичность и способность разгонять машину в широком диапазоне скоростей. Это расчетный параметр прикладываемой силы на плечо рычага. В качестве единицы измерения выступает Ньютон на метры (Н*м). Также крутящий момент двигателя определяют как показатель характеристики силы вращения коленчатого вала (механической детали автомобиля).
Для простого примера можно представить обычный ручной комбайн с крутящейся ручкой. Прикладываемая сила в нем — это та сила, с которой человек крутит ручку. Плечом является сама ручка, а ее длина обозначает сам крутящий момент (КМ) — чем она длиннее, тем он выше.
Вечерний трафик на Третьем транспортном кольце
“Крутящий момент — это величина непостоянная. Она изменяется вместе с количеством поступающей в цилиндр смеси и оборотами двигателя. Поэтому при оценке крутящего момента обязательно учитывается его зависимость от оборотов”, — пояснил автомеханик Василий Нестеренко.
На что влияет
КМ прямым образом влияет на быстроту развития скорости. Кроме этого, крутящий момент позволяет понять, насколько сильный двигатель у автомобиля. То есть чем выше эта характеристика (показатель силы), тем мощнее машина.
От чего зависит
Величина КМ зависит от нескольких важных показателей:
—
рабочий объем двигателя;
—
рабочее давление, создаваемое в цилиндрах;
—
площадь поршня;
—
радиус кривошипа (рычага) коленчатого вала.
Каждый из них взаимосвязан — рост объема двигателя провоцирует рост силы, что в итоге выражается в значении крутящего момента. То же касается и рабочего давления, создаваемого в цилиндрах — чем оно выше, тем больше сила, давящая на площадь поршня. Радиус кривошипа обуславливается той же схемой, однако в современных двигателях этот показатель можно варьировать только в ограниченных рамках.
© РИА Новости / Виталий Аньков / Перейти в медиабанкДвигатель на линии сборки автомобилей завода «Мазда Соллерс» во Владивостоке
Двигатель на линии сборки автомобилей завода «Мазда Соллерс» во Владивостоке
Формула расчета
Чтобы рассчитать крутящий момент в ньютонах, можно использовать общепринятую формулу:
M = P х 9550 / N
P — мощность двигателя в киловаттах (кВт).
N — число оборотов двигателя в минуту.
M — крутящий момент.
9550 — постоянный коэффициент в формуле.
Такая формула позволяет оценить эффективность крутящего момента в совокупности с мощностью и числом оборотов двигателя в минуту.
Чтобы не запутаться, можно использовать конвертер на разных автолюбительских сайтах в интернете. Кроме этого, если есть необходимость вычислить крутящий момент двигателя, мощность которого выражается в лошадиных силах, то можно применить калькулятор перевода из данного показателя в киловатты.
8 мая, 03:13Туризм
Россиянам рассказали, как подготовить машину к путешествиям
Увеличение крутящего момента
Величина крутящего момента напрямую отражает эффективность двигателя внутреннего сгорания, а также позволяет оценивать время разгона машины. Повлиять на этот результат можно несколькими способами:
—
уменьшить объем камеры сгорания для повышения степени сжатия;
—
установить коленчатый вал с большим коленом — придется поменять цилиндры, что, в свою очередь, приведет к увеличению рабочего объема;
—
с помощью чип-тюнинга двигателя — замены программного обеспечения электронного блока управления мотора;
—
замена поршни на более легкие аналоги или большего диаметра;
—
доработка головки блока цилиндра.
Кроме вышеперечисленных способов, можно также попробовать настроить карбюратор, увеличить турбонаддув, заменить форсунки, увеличить компрессию или выполнить расточку цилиндров.
“Как правило, для увеличения используют сразу несколько вариантов на выбор, чтобы достичь нужных значений”, — прокомментировал эксперт.
5 мая, 03:15
Эксперт рассказал, что будет с мотором, если залить бензин подешевле
Максимальный крутящий момент
Максимальный крутящий момент — это пик, после которого показатель не растет. Уровень КМ зависит от оборотов в цилиндре. При малых вращениях показатель низкий, при средних — начинает расти, а при максимальных — достигает пика.
Стоит понимать, что при максимальных значениях “теряются” значения крутящего момента из-за сильного разогрева масла, трения поршней и других деталей. Поэтому рост качества работы прекращается и идет на спад.
“Самый максимальный крутящий момент выдают бензиновые двигатели (при оборотах 3000-6000 в минуту в зависимости от марки машины)”, — добавил Василий Нестеренко.
Крутящий момент у бензиновых и дизельных моторов
У разных двигателей могут значительно отличаться показатели крутящего момента. При условии одинакового объема двигателя дизельный мотор позволяет разгоняться быстрее, в то время как бензиновый дает более высокую скорость.
Автомобиль Range Rover в автосалоне в Краснодарском крае
На низких оборотах разница наиболее заметна — дизель способен развивать тягу практически сразу, а бензиновому нужно время раскрутиться. Однако у дизеля имеется более “скромный” диапазон оборотов и требуется переход на высшую передачу, в то время как бензиновый еще продолжает раскручиваться. Поэтому выбор машины с тем или иным мотором зависит от того, какие цели преследует водитель.
Крутящий момент в легковом и грузовом транспорте
Легковой и грузовой транспорт отличаются крутящим моментом. Для второго варианта крайне важен именно высокий крутящий момент для перевозки тяжелых грузов и для того, чтобы успешно тронуться с места.
Вдобавок, чем больше КМ у грузовика, тем больше его грузоподъемность. В случае с легковыми автомобилями крутящий момент больше необходим для оценки разгона и других параметров работы двигателя.
Кроме этого, если рассматривать дизельный мотор у двух видов транспорта, то пик крутящего момента у легковой машины достигается примерно при 2000-3000 оборотах, а у грузовика — при 900-1500.
30 апреля, 15:01
Как и где купить хорошую машину в 2022 году: рекомендации экспертов
Что важнее – крутящий момент или мощность
Во время оценки автомобиля и его двигателя важно обращать внимание сразу на два показателя — крутящий момент и мощность. Они одинаково важны, так как взаимосвязаны — в машине мощность мотора равна его крутящему моменту на данных оборотах в минуту. При этом, чем больше КМ, тем больше мощность.
“Мощность — это работа силы, совершаемая в единицу времени. Чтобы ее рассчитать необходимо умножить число оборотов на крутящий момент”, — пояснил автомеханик.
К тому же, по словам эксперта, стоит также изучить обороты двигателя внутреннего сгорания. Как правило, в технических характеристиках автомобилей указывается показатель максимального крутящего момента и мощность в сочетании с количеством оборотов. Это связано с тем, что именно благодаря оборотам достигается определенная величина КМ.
Двигатель автомобиля Suzuki Jimny
⚙️❓ Крутящий момент и мощность двигателя — в чём разница?
На ряду с многими характеристиками машины особое место занимают мощность и крутящий момент двигателя. Несмотря на интерес к этим параметрам, для рядового автолюбителя при выборе авто они никогда не являются решающими. Его куда больше волнует марка, модель, комплектация, тип и расход топлива, стоимость. Даже цвет обычно важнее каких-то лошадок и ньютонов. Тем не менее, для многих эта тема интересна хотя бы в теоретическом аспекте. Задача данного материала на Авто без СТО — простыми словами объяснить, что такое мощность и крутящий момент, чем они принципиально отличаются, и на что влияют на практике.
Мощность
Мощность механизма начали измерять задолго до появления автомобилей — в 1789 году. Она была названа термином «лошадиная сила», и предназначалась, чтобы показать превосходство паровых машин перед реальными живыми лошадями. Обсчитали её эмпирически — наблюдая за лошадьми. Способов было несколько, но наиболее понятным является следующий. На практике было установлено, что одна здоровая лошадь могла длительное время тянуть груз весом 75 кг с постоянной скоростью 1 м/с. Подставив полученные значения в фундаментальную формулу из физики, вычислили, что мощность одной лошади — 735,5 Вт.
Мощность одной лошади
Лошадиная сила до наших дней осталась единицей измерения мощности, однако, официальной единицей, всё же, является ватт (Вт). Кстати, обе единицы были придуманы и обсчитаны Джеймсом Уаттом, который отличился многими достижениями, включая изобретение парового двигателя, пришедшего на замену лошадям.
Мощность двигателя внутреннего сгорания — обозначает, сколько и какой работы сможет выполнить агрегат за единицу времени.
Она зависит от объёма, технологичности, типа и других критериев. Мощность ДВС сильно зависит от оборотов. Чем они выше, тем больше топлива сжигается в камерах сгорания, тем больше энергии выделяется, тем больше работы может выполнить мотор, и тем выше его мощность.
В характеристиках автомобилей всегда указывается максимальная мощность. Выражается она сразу двумя единицами — кВт и л. с. (киловатты и лошадиные силы). Эти две единицы взаимосвязаны, как, например, метр и фут (100 см и 30 см). Выше было сказано, что 1 л. с. — это 735,5 Вт (или 0,736 кВт). Соответственно, 1 кВт — это 1,36 л. с.
На что влияет максимальная мощность? На максимальную скорость, которую может развивать машина. На динамику разгона. Мощность влияет на расход топлива, так как чем больше мы его сожжём, тем больше полезной работы сможет выполнить двигатель.
Как можно увеличить мощность? Для этого надо «заставить» двигатель сжигать больше топлива за одну и ту же единицу времени. И не просто сжигать, а делать это эффективно.
Чтобы добиться этого, применяется несколько способов. Например, можно увеличивать объём двигателя за счёт увеличения объёма камеры сгорания (чем больше диаметр поршня, тем выше объём) или наращивания их количества. Ещё можно подать в камеру сгорания больше топливовоздушной смеси на рабочий цикл. Это делается при помощи турбин и другими методами.
Крутящий момент
Крутящий момент тесно взаимосвязан с мощностью. Чтобы узнать мощность конкретного мотора, сначала измеряют крутящий момент. Как и мощность, крутящий момент сильно зависит от оборотов двигателя, но немного по-другому принципу.
Для начала выясним, что собой представляет понятие — крутящий момент. Для наглядности возьмём затянутый болт, который нам надо выкрутить. Чтобы сделать это, нам надо приложить к нему определённую силу так, чтобы заставить его вращаться. Если мы попробуем открутить болт голыми руками, у нас мало что получится. Мало силы. Чтобы решить проблему, можно позвать богатыря, у которого силы в руках больше.
А можно взять ключ, который является ничем иным, как рычагом, увеличивающим нашу силу по закону Архимеда.
Крутящий момент в физике
Крутящий момент — это сила, прикладываемая в данном случае на тело, которое надо вращать. У двигателя внутреннего сгорания эта сила, наоборот, выделяется. На коленчатом валу. А используется она для вращения ведущих колёс автомобиля. Чем больше эта сила, тем лучше у двигателя получится преодолевать силы, сопротивляющиеся вращению колеса. Этих сил очень много — трение, качение, масса автомобиля, уклон и даже встречный ветер.
О крутящем моменте надо знать ещё кое-что. Если мощность неуклонно растёт с холостых и до отсечки, то крутящий момент сначала повышается, стабилизируется, а ближе к максимальным оборотам начинает снижаться. Происходит это из-за увеличивающихся потерь на трение, нагрев и прочее.
Синий график — мощность, красный — крутящий момент
Оба параметра принято отображать на одном и том же графике в виде двух кривых. Как правило, кривая мощности постоянно и стабильно идёт вверх, а в районе отсечки стабилизируется.
Кривая крутящего момента сначала резко подскакивает, затем держится в диапазоне средних оборотов на одном уровне, а ближе к отсечке начинает снижаться.
Измеряется крутящий момент в ньютон-метрах (Н*м), и в теории может быть вычислен, если известна мощность. Для этого надо мощность в кВт умножить на коэффициент 9549 и разделить результат на количество оборотов коленвала в минуту.
Формула для вычисления мощности по крутящему моменту
Хотя на практике всё делается наоборот. Машина ставится на стенд, который создаёт сопротивление колёсам. Двигатель преодолевает это сопротивление, и какую силу он для этого приложил — измеряется приборами. Дальше дело техники. Полученный момент умножается на коэффициент 9549 и на обороты в минуту. Получаются киловатты мощности, которые легко преобразовать в более привычные народу лошадиные силы.
Мощность и крутящий момент измеряются на стенде
Если вы читаете этот материал не на сайте Авто без СТО, значит его украли и, скорее всего, сократили для мнимой уникальности.
Чтобы прочитать полную версию статьи и поблагодарить тем самым автора за проделанную работу — посетите указанный ресурс. Его несложно найти через любой поиск. К тому же, на Авто без СТО есть ещё что почитать полезного и интересного.
Что важнее на практике?
Если бы все двигатели имели одинаковую конструкцию и принцип работы, то этого вопроса никогда бы не возникло. Была бы стабильная прямая зависимость, одинаковая для всех автомобилей — чем больше крутящий момент, тем и мощность для его создания нужна большая. Однако на практике всё намного сложнее.
Один двигатель при максимальной мощности 180 л. с. выдаёт 240 Н*м крутящего момента, а другой помощнее (200 л. с.), но крутящего момента выдаёт всего 200 Н*м. Какой из этих двигателей лучше?
Чтобы ответить на подобные вопросы, надо сначала определиться, зачем нам нужен двигатель. Так, если мы хотим разгонять автомобиль до максимальной скорости, то нам нужен, тот у которого двигатель более мощный. Если же нам надо максимально интенсивно ускоряться, то для этих задач нужен более тяговый мотор, то есть, у которого больше крутящий момент.
Это слишком упрощённое объяснение, игнорирующее множество факторов. Но именно по такому принципу это и работает.
Второстепенные факторы
Мощность и крутящий момент, как голые цифры, ещё не делают один автомобиль лучше, быстрее, динамичнее от другого. В расчёт надо также брать такие факторы:
- Масса автомобиля — чем машина легче, тем быстрее она будет ускоряться и до большей максимальной скорости сможет разогнаться. Существует даже такие понятия, как лошадиные силы или ньютон-метры на килограмм. Например, мотоцикл массой 300 кг и с двигателем мощностью 300 л. с. легко скроется за горизонтом, если за ним гнаться на машине с двигателем той же мощности, но массой под 2 тонны.
- Трансмиссия — коробка передач в значительной степени оказывает влияние на максимальную скорость и динамику автомобиля. Тип трансмиссии — механика, автомат, вариатор — тоже в значительной степени влияют на эти показатели.
- Сцепление с дорожным покрытием — иногда влияет на динамику автомобиля в более значительной степени, нежели мощность и крутящий момент. Если нормального сцепления нет, то львиная доля работы двигателя будет изводиться на бесполезное трение шин о покрытие.
- Диаметр колёс — даже это влияет на динамику автомобиля. Принцип следующий. Чем большего диаметра колёса (ведущие), тем выше максимальная скорость и хуже ускорение. И наоборот.
Если нормального сцепления нет, то львиная доля работы двигателя будет изводиться на бесполезное трение шин о покрытие.
Наглядное сравнение техники с равной мощностью
Таких факторов можно привести несколько десятков, и все они в той или иной степени будут влиять на динамику и максимальную скорость автомобиля. Некоторые даже позначительнее будут, чем мощность и крутящий момент двигателя.
Для рядового же автолюбителя важно усвоить, что двигатель автомобиля наиболее эффективен и экономичен тогда, когда работает на максимальном крутящем моменте. У бензиновых двигателей это диапазон между 1500 и 3000 об/мин. У дизелей чуть пониже. Именно в таких диапазонах и нужно держать обороты при езде, и тогда расход топлива будет минимальным, а запас динамики — максимальным.
ВИДЕО: о крутящем моменте и мощности двигателя простыми словами
youtube.com/embed/_XW8pt8pQYQ» frameborder=»0″ allowfullscreen=»allowfullscreen» loading=»lazy»>
Как электромобили создают мгновенный крутящий момент?
Электромобили известны своей мгновенной передачей крутящего момента, что приводит к резкому ускорению с места. Как они производят этот моментальный крутящий момент и почему старые добрые двигатели внутреннего сгорания не могут приблизиться?
Напомнить позже
Крутящий момент — это аспект двигателей, которому в последние годы придается большое значение в автомобилях с высокими характеристиками. Клиенты хотят максимального крутящего момента как можно быстрее и как можно дольше, что вынуждает производителей искать различные способы управления старой технологией двигателя внутреннего сгорания.
Появление на рынке электромобилей поставило под угрозу репутацию даже самых крутящих двигателей внутреннего сгорания.
С такими компаниями, как Tesla с ее режимами Ludicrous и даже с BMW i3, превосходящим предыдущую M3, давайте посмотрим, как автомобилям нового века удалось создать такое огромное преимущество в передаче крутящего момента, и почему мы, автолюбители, должны определенно уважать электродвигатель.
Подача крутящего момента внутреннего сгорания
13 KB
Вам всем знаком внешний вид кривой крутящего момента: медленно поднимающаяся вверх, затем достигающая пика и падающая вниз; небольшая насыпь по сравнению с крутым уклоном кривой мощности. Чтобы представить себе, что происходит на этом графике, нам, вероятно, следует изучить создание крутящего момента двигателем.
Крутящий момент в своей основной форме представляет собой вращающую силу и рассчитывается как сила (F), умноженная на расстояние (x). В случае поршневого двигателя «F» — это направленная вниз сила, толкающая поршень вертикально и вращающая коленчатый вал после зажигания. «Х» — это горизонтальное расстояние между шатунной шейкой и коленчатым валом при 270 градусах цикла двигателя.
Взгляните на диаграмму ниже:
Это означает, что по мере увеличения размера взрыва в цилиндрах также увеличивается направленная вниз сила поршня, что увеличивает крутящий момент, создаваемый двигателем. Хотя может показаться логичным, что чем выше частота вращения двигателя, тем выше значение создаваемого крутящего момента, к сожалению, это не так просто.
Одной из основных переменных, из-за которой кривая крутящего момента спускается после своего пика, является сложность нагнетания воздуха в двигатель. Максимальный крутящий момент достигается в точке, где сочетание топлива, воздуха и искры создает наибольшую вертикальную силу. Однако по мере увеличения скорости двигателя двигателю становится все труднее втягивать необходимый воздух для сгорания, используя разрежение поршня, опускающегося в цилиндр после такта выпуска. Блок ECU запрограммирован на удовлетворение потребностей в крутящем моменте, заявленных производителем, при этом многие двигатели настроены на формирование как можно более плоской кривой крутящего момента для равномерного распределения по всему диапазону оборотов.
Серьезным недостатком этой передачи крутящего момента является задержка достижения максимального крутящего момента. Начиная с низких оборотов, скорость двигателя должна медленно увеличиваться до порога максимального крутящего момента, который в большинстве безнаддувных двигателей довольно высок в диапазоне оборотов. Разрывы крутящего момента изначально существуют в карте двигателя двигателя внутреннего сгорания, что производители недавно пытались минимизировать с помощью турбонаддува и векторизации крутящего момента.
Подача крутящего момента электромобилем
Можно увидеть, что максимальный крутящий момент возникает мгновенно, а затем снижается.
К счастью, в электродвигателях максимальный крутящий момент создается с самого начала. Когда ток течет через электродвигатель, связанный с ним электрический заряд заставляет якорь вращаться. Эти вращения во внутреннем магнитном поле вызывают нечто, называемое противо-ЭДС (электродвижущая сила), которая противодействует напряжению питания.
Представьте, что противо-ЭДС эквивалентна естественной тормозной силе, как в двигателях внутреннего сгорания.
Таким образом, результирующая общая сила, приложенная к колесам, представляет собой разницу между напряжением питания и ЭДС. Обратная ЭДС пропорциональна скорости, поэтому чем выше скорость, тем меньше результирующая общая сила. Это объясняет, почему кривая крутящего момента на динамометрическом графике электромобиля начинает уменьшаться по мере того, как электродвигатели автомобиля выталкиваются на верхние диапазоны своих пределов производительности.
Чтобы перевернуть это с ног на голову, если скорость очень мала (или равна нулю при старте с места), обратная ЭДС практически отсутствует, а это означает, что напряжение питания немедленно приравнивается к выходному крутящему моменту. Поэтому, если вы нажмете на газ, внезапно подается максимальное напряжение, поэтому сразу же становится доступным максимальный крутящий момент.
Хотя Tesla, вероятно, сойдет с конвейера быстрее, обратная ЭДС в электромобиле позволит GTR проехать мимо, когда он полностью наберет скорость.
Сейчас, когда многие высококлассные автомобили используют лучшее из обоих миров, дни двигателей внутреннего сгорания еще не закончились. Партнерские отношения, найденные в последних гиперкарах, таких как Porsche 918, чрезвычайно эффективны не только за счет использования электрического крутящего момента, чтобы выйти из строя, но и за счет использования двигателя внутреннего сгорания для поддержания этого ускорения. Затем электрика снова используется для заполнения крутящего момента, что завершается созданием пакета, созданного для дикой скорости.
Хотя есть что-то очень приятное в том, чтобы удерживать автомобиль в диапазоне максимального крутящего момента, кажется, что будущее за электродвигателем. Теперь, когда электромобили способны разогнаться до 100 км/ч менее чем за две секунды, двигатель внутреннего сгорания явно превзойден.
Как рассчитать теоретическую макс. крутящий момент от макс. мощность и обороты?
Я пытаюсь найти формулу для оценки максимального крутящего момента двигателя (и при каких оборотах) с учетом других значений и некоторых предположений.
Я аппроксимирую кривую крутящего момента двигателя в виде двух линейных функций $t_1(r)$ и $t_2(r)$, где $r$ — число оборотов двигателя, которые связаны друг с другом при определенном числе оборотов. $t_1(r)$ имеет положительный наклон, а $t_2(r)$ имеет отрицательный наклон, что делает число оборотов в минуту, которое соединяет обе функции, точкой максимального крутящего момента, а именно $r_{t_{max}}$.
Из Википедии я узнал, что мощность двигателя связана с крутящим моментом примерно по формуле: $Мощность = (Крутящий момент · Об/мин)/5252$. Исходя из этого, я предположил, что кривая мощности в примере может быть записана как $p_i(r) = (t_i(r) · r)/5252$.
Учитывая максимальную мощность двигателя $P_{max}$ (и соответствующие обороты, $r_{p_{max}})$, максимальные обороты (красная черта) $r_{max}$ и соответствующий крутящий момент при красной черте оборотов $T_f$, можно ли получить формулу для расчета теоретического максимального крутящего момента $T_{max}$ (и соответствующих оборотов $r_{t_{max}}$)?
Например, для автомобиля с макс.
мощность 375 л.с. при 5500 об / мин, с красной линией 6500 об / мин и крутящим моментом 175 фунт-футов при этой красной черте, каким будет максимальный крутящий момент (и при каких оборотах), если использовать указанное предположение кривой крутящего момента?
Я попытался вывести формулу, рассуждая следующим образом:
Поскольку $t_2(r)$ начинается в точке максимального крутящего момента (диапазон $[r_{t_{max}},r_{max} ]$), а максимальная мощность находится между $r_{t_{max}}$ и $ r_{max}$, $r_{p_{max}}$ находится в диапазоне $t_2(r)$.
Вызов $t_2(r)$ как $t(r)$:
$t(r) = a·r+b$
$t(r_{t_{max}}) = a·r_{t_{max}}+b = T_{max}$
$t(r_{max}) = a·r_{max}+b = T_f$
$ a = (T_{max} -T_f)/(r_{t_{max}} — r_{max}) $
$ b = (r_{t_{max}}·T_f — r_{max}·T_{max})/(r_{t_{max}} — r_{max}) $
Так как $p_2(r) = t_2(r)·r/5252$ (предполагается, что $p(r)$ равно $p_2(r)$):
$p(r) = a·r² + b·r$
Что было бы квадратичной функцией.
$x_{max} = -b/(2·a)$
Таким образом, точкой максимума $p(r)$ будет:
$r_{p_{max}} = — ((r_{t_{max}}·T_f — r_{max}·T_{max})/(r_{t_{max}} — >r_{max})) /(2·((T_{max} -T_f)/(r_{t_{max}} — r_{max}))) $
Который я уменьшил до:
$r_{t_{max}} = (T_{max}/T_f)·(r_{max}-2r_{p_{max}})+2r_{p_{max}}$
Первоначально это выглядело нормально, но вскоре я понял, что эта формула не использует максимальную мощность двигателя и кажется чувствительной только к отношению $(T_{max}/T_f)$.
Глядя на Википедию, следующая формула дает точку вершины квадратичной функции:РЕДАКТИРОВАТЬ:
Вот график с примером:
В диапазонах $t_1(x)$ и $t_2(x)$ $y$ изменяется от 0 до 1, что здесь представляет доля максимального крутящего момента (как нормализованная функция). $p_1(x)$ и $p_2(x)$ — это кривые мощности, полученные из заданных кривых крутящего момента. Если бы на этом графике максимальное число оборотов $r_{max}$ было равно $x=4,0$, крутящий момент красной линии $T_f$ был бы равен $y=0,5$.