Крутящий момент. Как найти крутящий момент.

Советы и вопросы
Как найти крутящий момент - Улучшение разгона авто за счет изменения момента вращения Датчик крутящего момента Как измерять вибрацию вращения и кручения Физический смысл величины M¯ Дизельный двигатель

Поскольку сила измеряется в Ньютонах (Н), а длина — в метрах (м), крутящий момент измеряется в «Нм», поскольку он связан с силой, действующей на поршень, и длиной шатуна. Чем выше это значение, тем выше динамика автомобиля или тем быстрее он развивает указанное количество «лошадиных сил».

Формула определения крутящего момента

Парадоксально, но очень немногие водители понимают принципиальную разницу между «лошадиными силами» и «ньютон-метрами», которые используются для измерения крутящего момента. Общепринятое определение крутящего момента двигателя напрямую связано с динамикой разгона, а лошадиных сил — с максимальной скоростью. Грубо говоря, это вполне удовлетворительная формулировка, даже если она не объясняет всей сути физических процессов. Восполнить теоретические пробелы и получить представление о том, что такое крутящий момент двигателя, вам поможет следующий материал.

В физике понятие крутящего момента легко понять, если знать принцип действия рычага. «Ньютоновы меры», которые получаются при сложении сил, действующих на рычаг (вес груза) и длины плеча (рычага), показывают потенциальную работу, которую можно совершить. В двигателе внутреннего сгорания вес — это сила, с которой поршень движется вперед-назад после сгорания топливно-воздушной смеси. Длина рычага — это не что иное, как ход поршня (расстояние между верхней мертвой точкой и НТМ). Вращательное усилие возникает только во время хода.

От чего зависит полка крутящего момента

Согласно расчетной формуле Mcr = F x L, где F — сила, а L — длина плеча, крутящий момент зависит от эффективности сгорания топливно-воздушной смеси (F) и хода поршня (L).

Поскольку автомобиль представляет собой сложный механизм, на крутящий момент двигателя влияет ряд особенностей других узлов и агрегатов. Ведущие колеса автомобиля имеют максимальное сцепление с дорогой только при оптимальном взаимодействии механизмов. Максимальный крутящий момент достигается на оборотах двигателя, когда камера сгорания заполнена смесью, продукты сгорания сгорают и отработавшие газы выводятся с минимальными механическими потерями. Для каждого двигателя этот показатель зависит от конструкции и типа используемого топлива.

Чтобы получить четкое представление о взаимодействии этих двух переменных, давайте рассмотрим основные характеристики двигателя на диаграмме. Он показывает мощность и крутящий момент двигателя в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

На диаграмме четко видно, что сила тяги, действующая на колеса, не прямо пропорциональна скорости или мощности. Двигатель достигает максимального крутящего момента при 3 000 об/мин. Максимальная мощность достигается при 5500 об/мин. В обоих случаях скорость продолжает расти, но мощность уменьшается. Для этого двигателя наиболее подходящим является диапазон от 2 500 до 5 000 об/мин.

В этом режиме двигатель может полностью реализовать свой потенциал во всем сегменте, так как крутящий момент близок к пиковому.

Схема является примером политического тюнинга для современного бензинового двигателя. Преимущества очевидны:

  • Постоянное увеличение мощности,
  • Довольно широкая «полка» с равномерным ростом и распадом.

Этот вид тюнинга позволяет добиться «эластичности» двигателя. Эта задача обеспечивается не только программно (настройка ЭБУ), но и за счет использования различных вспомогательных технологий (изменяемая фаза газораспределения).

Разница в производительности в значительной степени зависит от конструкции впускной и выпускной систем. Двигатели с турбонаддувом, например, выигрывают от значительного увеличения мощности в точке «наддува». Крутящий момент и лошадиные силы этих моделей значительно выше, чем у их атмосферных аналогов.

Конечно, лучше, если двигатель развивает максимальный крутящий момент, например, при 1500 — 2000 об/мин, тогда время выхода двигателя на холостые обороты в разы меньше и автомобиль быстрее набирает скорость.

Содержание

В физике крутящий момент можно понимать как «вращающая сила». В системе СИ единицей измерения крутящего момента является ньютон-метр, хотя для обозначения крутящего момента также обычно используются сантинутон-метр (cN-m), фут-фунт (ft-lbf), дюйм-фунт (lbf-in) и дюйм-унц (ozf-in). Символ момента силы — t (tau). Крутящий момент силы иногда называют моментом пары сил — понятие, восходящее к трудам Архимеда о рычагах. Вращательными аналогами силы, массы и ускорения являются момент силы, момент инерции и угловое ускорение соответственно. Сила, действующая на рычаг, умноженная на расстояние от оси рычага, является моментом силы. Например, сила в 3 ньютона, действующая на рычаг с расстоянием между осями 2 метра, равна силе в 1 ньютон, действующей на рычаг с расстоянием между осями 6 метров. Более точно, импульс частицы определяется как векторное произведение:

\times \mathbf,» width=»» height=»» />

Где — сила, действующая на частицу, и радиус-вектор частицы!

Предыстория

Строго говоря, вектор, обозначающий момент силы, введен искусственно, потому что он удобен при вычислении работы над изогнутой частью относительно неподвижной оси и при вычислении общего момента силы всей системы, так как его можно суммировать. Чтобы понять, откуда взялось обозначение импульса и как оно возникло, стоит рассмотреть действие силы на рычаг относительно неподвижной оси.

Работа, совершаемая под действием силы вокруг неподвижной оси, может быть вычислена из следующих соображений.

\vec r

Предположим, что конец рычага под действием этой силы перемещается на бесконечно малое расстояние. Обозначим равенство и вектор силы через.
Поэтому бесконечно малая работа в бесконечно малой части и вектор силы, т.е.
Теперь попробуем выразить коэффициент вектора и проекцию вектора силы через

В первом случае, используя теорему Пифагора, можно записать следующее равенство = \frac » width=»» height=»» />, где в случае малого угла справедливо = \frac » width=»» height=»» /> и следовательно \right| d\varphi» width=»» height=»» />

Для проекции вектора силы, видно, что угол — \alpha» width=»» height=»» />, так как для бесконечно малого перемещения рычага, а так как — \alpha \right )> = \sin» width=»» height=»» />, получаем, что = \left| \vec \right| \sin» width=»» height=»» />.

Теперь запишем бесконечно малую работу через новые равенства \right| \sin» width=»» height=»» /> или <\left (\alpha \right )>d\varphi» width=»» height=»» />.

ight| \sin <\left (\alpha \right )>» width=»» height=»» />Теперь мы видим, что произведение

ight| \sin

Конечно, лучше, если двигатель развивает максимальный крутящий момент, например, при 1500 — 2000 об/мин, тогда время выхода двигателя на холостые обороты в разы меньше и автомобиль быстрее набирает скорость.

Формула расчета крутящего момента

И теперь все произведение написано очень просто.

Конечно, лучше, если двигатель развивает максимальный крутящий момент, например, при 1500 — 2000 об/мин, тогда время раскрутки силового агрегата в разы меньше, автомобиль становится быстрее.

Давайте сначала рассмотрим формулу для расчета мощности:

P(мощность, кВт) = M(крутящий момент, Нм) x n (число оборотов в минуту) / 9550.

КМ рассчитывается следующим образом:

Как измеряется крутящий момент?

M(крутящий момент, Нм) = P(мощность, кВт) x 9550 / n (обороты в минуту).

Измерение крутящего момента

Чтобы рассчитать необходимые значения и избежать путаницы, достаточно воспользоваться конвертером, который можно найти на многих сайтах автомобильной промышленности.

Просто загляните в техническую документацию вашего автомобиля. Но есть и реальные измерения: Необходимо использовать специальные датчики. Они позволяют проводить статические и динамические измерения.

Мощность или крутящий момент – что важнее?

Измерение заключается в создании ситуации, в которой двигатель достигает максимальных оборотов, а затем тормозится: Это создает график, показывающий максимальный крутящий момент двигателя при нажатом тормозе. Сначала показатель низкий, затем он повышается, достигает пика и снова падает.

  • Лаборатория должна быть оснащена профессиональными приборами для измерения натяжения; все измерения обрабатываются специальным программным обеспечением, а результаты отображаются в виде графиков. Самой большой проблемой в измерениях КМ является достижение высокого уровня точности. Устаревшие контактные, световые или индуктивные вольтметры были не очень эффективны, поэтому сегодня используются компактные преобразователи, монтируемые на валу — они передают данные на приемное устройство, которое выдает их без дополнительной обработки.
  • Чтобы решить эту дилемму, вам необходимо понять несколько фактов
  • Мощность имеет линейную зависимость от частоты вращения коленчатого вала: более быстрое вращение означает более высокую эффективность,

Сила — это производная от КМ,

До определенного значения мощность зависит от числа оборотов: более быстрое вращение означает большую мощность. Но после прохождения пика она снижается.

Обороты двигателя

Из этого можно сделать вывод, что крутящий момент является основным параметром, описывающим возможности двигателя. В то же время нельзя пренебрегать мощностью, т.е. производители автомобилей должны настроить работу силового агрегата таким образом, чтобы между этими переменными был баланс.

Обороты двигателя

Конечно, лучше, если двигатель развивает максимальный крутящий момент, например, при 1500 — 2000 об/мин, тогда время выхода двигателя на холостые обороты в разы меньше и автомобиль быстрее набирает скорость.

Также важное число для различных типов двигателей. Наконец, максимальный крутящий момент может быть получен при различных скоростях вращения силового агрегата. Как я уже писал выше, она может достигать 5000 или 6000 за бензин! Таким образом, чтобы достичь этого индекса, двигателю должно потребоваться некоторое время.

Конечно, лучше, когда двигатель развивает максимальный крутящий момент, скажем, при 1500 — 2000 об/мин, тогда время раскрутки двигателя в разы меньше, автомобиль быстро набирает скорость.

Различные типы двигателей

Тогда получается, что главное не только в величине крутящего момента, но и в скорости, на которой он достигается. Чем он ниже, тем лучше.

И здесь возникает дилемма: какие двигатели действительно имеют больший запас крутящего момента?

различные двигатели

Мы поняли, что чем ниже скорость, тем лучше максимальный крутящий момент, но какие двигатели могут к этому приспособиться? И какие из них имеют «много» крутящего момента? Ведь обычный атмосферный четырехцилиндровый бензиновый двигатель достигает номинального крутящего момента при 5000-6000 об/мин.

Но есть и двигатели, которые производят довольно большой крутящий момент, причем на довольно низких оборотах. Это многоцилиндровые двигатели, а также двигатели типа «V», от V6 до V8. Турбированные агрегаты имеют большой запас крутящего момента даже при относительно небольшом объеме.

  • Однако абсолютный рекорд принадлежит дизельным вариантам, особенно установленным на тракторах, так как здесь важна тяга на низких оборотах (скорость на автостраде не имеет значения). Такие варианты номинально достигают до 1500 об/мин, только представьте! Такие агрегаты называют «тяговыми» из-за быстрого набора крутящего момента.
  • При определенных условиях двигатели можно разделить на четыре подшипника:
  • Это обычные атмосферные четырехцилиндровые агрегаты.
  • Многоцилиндровые агрегаты, от 6 до 12 «горшков», сюда же можно отнести V-образные агрегаты.

Это двигатели с турбонаддувом

дизельные агрегаты.

Я не буду сейчас делать акцент на многоцилиндровом (второй тип), здесь понятно, что чем больше цилиндров, тем больше мощность и соответственно больше крутящий момент. Недостатком является то, что эти устройства тяжелые, прожорливые и очень большие.

А вот три других типа, которые стоит сравнить, чтобы лучше понять их. Рассмотрим три двигателя нового KIA SPORTAGE, см. таблицу.

Бензиновая атмосферная «четверка» развивает максимальную мощность только при 6200 об/мин, но максимальный крутящий момент доступен уже при 4000 об/мин. Турбированная версия выдает 177 л.с. при 5 500 об/мин, но крутящий момент здесь гораздо выше — 265 между 2 000 и 4 500 об/мин. Но рекордсменом по мощности и крутящему моменту является дизель, 185 л.с. при 4 000 об/мин и 400 крутящего момента! (просто подумайте) между 1750 и 2750 об/мин.

Как видите, бензиновые двигатели теряют крутящий момент по сравнению с дизелями (условный атмосферник примерно в два раза). А максимальная мощность достигается только при 4000 об/мин. Но бензиновый двигатель без усилий разгоняется до 6200 или даже выше 7000 — 8500 об/мин, что позволяет получить большую мощность. Дизельные двигатели не могут похвастаться высокими оборотами, максимальные обороты часто составляют всего 4000-5000 об/мин, поэтому они уступают своим бензиновым аналогам по максимальной мощности.

Так что же важнее и лучше?

Проще говоря, мы можем сказать, что мощность определяет максимальную скорость автомобиля, а крутящий момент определяет, как быстро агрегат достигает этой мощности. В принципе, все очень просто. Но если мы вспомним законы механики, то должны помнить, что при увеличении крутящего момента мы теряем скорость.

Что же лучше?

На взлете бензиновый двигатель обойдет дизельный! Почему? Проще говоря, бензиновый двигатель может разгоняться до 6 500 об/мин без переключения передачи, а в редких случаях — до 8 000 об/мин. Но дизель достигает максимального крутящего момента максимально быстро (уже при 1750 об/мин), и вам приходится не спеша переключать передачи, затем переходить на другую передачу и так далее. Это, конечно, справедливо для механической коробки передач, тогда как во многих современных автоматических коробках переключение передач происходит максимально быстро. Да, и чтобы конкурировать с дизелем, бензиновый двигатель должен держать все более высокие обороты, чтобы компенсировать мощность. Например, если вы хотите разогнаться до 90 км/ч на автомагистрали с бензиновым двигателем, вам придется понизить передачу (увеличить обороты — увеличить мощность), в то время как с дизельным двигателем этого не требуется!

Трудно сказать, что одно наследуется от другого. С одной стороны, крутящий момент позволяет быстро развить максимальную мощность, как в примере с дизельным двигателем, но он не может вращаться так же быстро, как бензиновый двигатель, поэтому его пиковая мощность ниже. Вы уже знаете, кому что нужно. Возможно, вы профессиональный водитель и вам не нужна максимальная скорость, но низкая мощность важна. Или наоборот: вам нравятся турбомоторы, которые выстреливают с места на 8-9000 оборотах в минуту.

Лично мне нравятся новые бензиновые двигатели, такие как Skyactiv от Mazda, которые используются во многих моделях. Здесь степень сжатия увеличена, что делает двигатель немного ближе к дизельному, но это по-прежнему высокооборотистый бензиновый двигатель. Есть мощность и крутящий момент — золотая середина! Я думаю, что за такими двигателями будущее (если мы не получим гибридные и электрические автомобили).

И помните: крутящий момент — это то, что движет автомобиль вперед, а мощность — это то, что создает этот крутящий момент. Так что покупайте лошадиные силы и ездите с крутящим моментом!

Теперь видеоверсия статьи, посмотрите.

А теперь голосование о том, что важнее — крутящий момент или мощность двигателя.

Этот вид тюнинга позволяет добиться «эластичности» двигателя. Эта задача обеспечивается не только программно (настройка ЭБУ), но и за счет использования различных вспомогательных технологий (изменяемая фаза газораспределения).

На что влияет крутящий момент

(14 голосов, в среднем: 4,14 из 5)

Этот тип регулировки позволяет добиться «эластичности» двигателя. Эта работа выполняется не только программно (настройка ЭБУ), но и с помощью различных вспомогательных технологий (изменяемый фаз газораспределения).

Главная цель КМ — получить власть. Часто мощные двигатели имеют низкий КоМ и поэтому не могут разогнать автомобиль достаточно быстро. Это особенно актуально для бензиновых двигателей.

ВАЖНО: При выборе автомобиля стоит рассчитать оптимальное соотношение крутящего момента и частоты вращения, при котором двигатель будет работать чаще всего. Поддержание соответствующего крутящего момента позволит оптимально использовать потенциал двигателя.

Как увеличить крутящий момент

Высокий крутящий момент также может повлиять на управляемость двигателя, поэтому при подходе к передачам не лишним будет использовать TSC. Это позволяет более точно управлять автомобилем при интенсивном ускорении.

Обычный 8-клапанный двигатель ВАЗа производит крутящий момент 120 (при 2500-2700 об/мин). Механическая или автоматическая коробка передач — это не мастер. При использовании механической коробки передач важен опыт водителя, в то время как при автоматической коробке передач гидротрансформатор обеспечивает плавное начало движения.

Увеличение водоизмещения. Для увеличения водоизмещения используются различные методы: Замена установленного коленчатого вала на ось с увеличенным распредвалом (редкая и труднодоступная деталь) или сверление цилиндров под поршень большего диаметра. Оба метода имеют свои преимущества и недостатки. Первый требует много времени на подбор деталей и сокращает срок службы двигателя. Второй метод, увеличение диаметра цилиндра путем сверления, является более популярным. Это может сделать практически любая мастерская. Там же можно отрегулировать карбюратор для улучшения КМ.

Изменение усиления. Двигатели с турбонаддувом могут достигать более высоких KPI благодаря особой конструктивной особенности — возможности отключения ограничений контроллера нагнетателя, отвечающего за давление наддува. Манипуляции с блоком могут использоваться для увеличения объема давления сверх максимального, указанного производителем при сборке автомобиля. Этот метод можно считать опасным, так как каждый двигатель имеет ограниченное количество нагрузки. Кроме того, часто требуются дополнительные усовершенствования: увеличение камеры сгорания, адаптация системы охлаждения к возросшей мощности. Иногда требуется регулировка впускного клапана, иногда — замена распределительного вала. Чугунный коленчатый вал может потребовать замены на стальной, а поршни — замены.

Определение крутящего момента на валу Измерение крутящего момента на валу

Изменилась газодинамика. Редко используемая опция, так как двигатель представляет собой сложную конструкцию, созданную профессионалами. Теоретически, можно подумать о том, как снять ограничения, наложенные конструкторами, чтобы продлить срок службы двигателя и его компонентов. Однако на практике результат не гарантирован, если убрать ограничитель, поскольку все характеристики меняются: Например, динамика увеличивается, но шина не прилипает к дороге. Чтобы усовершенствовать двигатель таким образом, нужно быть не только конструктором автомобилей, но и математиком, физиком и т.д.

ВАЖНО: Простой способ улучшить КМ — использовать масляный фильтр. Это уменьшит засорение двигателя и продлит срок службы всех компонентов.

Этот вид тюнинга позволяет добиться «эластичности» двигателя. Эта задача обеспечивается не только программно (настройка ЭБУ), но и за счет использования различных вспомогательных технологий (изменяемая фаза газораспределения).

Что такое крутящий момент

Что такое крутящий момент

Распространенным методом повышения точности является использование моста с вольтметром. Вольтметры, подключенные к мостовой схеме, соединены с валом. Сигнал передается на считывающее устройство.

Этот тип настройки позволяет обеспечить «эластичность» двигателя. Это обеспечивается не только программным обеспечением (настройка ЭБУ), но и использованием различных вспомогательных технологий (изменяемая фаза газораспределения).

Крутящий момент

Крутящий момент двигателя — это произведение силы и плеча рычага, на которое она действует. Стоит помнить, что сила измеряется в Ньютонах (Н), а плечо рычага — в метрах (м). Мы обсудим это более подробно ниже.

Многие водители не знают, что такое крутящий момент двигателя. Ответ на этот вопрос действительно содержится в школьных уроках физики, но учитывая, что не все посещали эти уроки, а те, кто посещал, не все понимали, а другие просто забывали то, что понимали, неудивительно, что этот вопрос остается без ответа. Так что же такое крутящий момент двигателя?

Что такое крутящий момент

Давайте начнем с физики. Крутящий момент двигателя — это произведение силы и плеча рычага, на которое она действует. Помните, что сила измеряется в Ньютонах (Н), а плечо рычага — в метрах (м). То есть, один Нм соответствует одному ньютону (1Н), действующему на рычаг длиной один метр (1м).

Мощность двигателя

В двигателе внутреннего сгорания сила передается от воспламененного топлива к поршню, от поршня к кривошипу и от кривошипа к коленчатому валу. Последний приводит колеса в движение через коробку передач и систему шестерен.

Конечно, она не постоянна и увеличивается, когда рука прикладывает большую силу, и уменьшается, когда рука прикладывает меньшую силу. Другими словами: Когда водитель «ускоряется», сила, приложенная к рычагу, увеличивается, а вместе с ней и крутящий момент.

Крутящий момент напрямую связан с мощностью двигателя. Последнее, проще говоря, является работой, выполняемой в единицу времени. А поскольку работа двигателя — это крутящий момент, мощность показывает, как часто двигатель создавал крутящий момент в единицу времени.

Физики разработали формулу, которая объединяет эти два понятия:

Что такое крутящий момент

Крутящий момент и мощность

Мощность (P) = Крутящий момент (Мкр) * Частота вращения двигателя, измеряемая в оборотах в минуту (N)/9549.

Что такое крутящий момент

Хотя мощность измеряется в киловаттах, это довольно сложно для автомобилистов в нашей стране, поэтому ее обычно измеряют в лошадиных силах (л.с.). Здесь нет ничего сложного, только для перевода киловатт в «лошадей» количество киловатт умножается на 1,36.

Бензиновые и дизельные двигатели

Кажется, что по каждому из этих пунктов все ясно, но что влияет на каждый из них? Мощность влияет на силы, действующие на автомобиль. К ним относятся силы качения, аэродинамические силы и, конечно же, силы трения на коробку передач, шестерни, двигатель и многое другое. Чем больше мощность двигателя, тем большее сопротивление может преодолеть автомобиль и тем выше скорость. Однако мощность не является постоянной силой и сильно зависит от оборотов двигателя. Холостой ход и максимальные обороты двигателя не имеют одинаковой мощности. По этой причине многие производители автомобилей указывают в своих спецификациях, при каких оборотах двигателя достигается максимальная мощность.

Что такое крутящий момент

Важно помнить, что максимальная мощность достигается не сразу и что автомобиль стартует с низкой скорости, едва превышающей обороты холостого хода. Ему требуется время, чтобы мобилизовать максимальную мощность, и именно здесь вступает в игру крутящий момент. Этот крутящий момент «решает», через какой промежуток времени автомобиль достигнет максимальной мощности. Проще говоря, крутящий момент определяет, насколько быстро автомобиль разгоняется.

Что важнее: крутящий момент или мощность?

Бензиновые двигатели имеют не самые высокие передаточные числа. Бензиновый двигатель может достичь своих почти максимальных показателей при средней скорости от 3 000 до 4 000. Однако бензиновый двигатель способен быстро наращивать мощность и разгоняться до семи или даже восьми тысяч оборотов в минуту. И если принять во внимание вышеприведенные формулы, становится ясно, что на таких скоростях мощность может увеличиться во много раз.

Дизельные двигатели не отличаются высокими оборотами, и обычно их максимальный предел составляет пять или даже три тысячи оборотов в минуту. В этом отношении дизельный двигатель явно уступает бензиновому. Однако крутящий момент дизельного двигателя в несколько раз превышает соответствующий параметр соответствующего бензинового двигателя, а также доступен практически с холостого хода.

Чтобы понять эту проблему, можно привести простой пример. Возьмем два двигателя от AUDI — бензиновый 2.0 FSI (крутящий момент 200 Нм, мощность 150 PS) и дизельный (мощность 140 PS и крутящий момент 320 Нм). После испытаний в различных режимах выяснилось, что дизельный двигатель мощнее бензинового в диапазоне от 1 000 до 4 500 об/мин. А мощность будет на 30 или даже 40 «лошадей» выше, что немаловажно.

Оцените статью