Крутящий момент, что это и зачем он нужен?
Каждый двигатель внутреннего сгорания рассчитан на определенную максимальную мощность, которую он может выдавать при наборе определенного количества оборотов коленчатого вала. Однако помимо максимальной мощности существует еще и такая величина в характеристике двигателя, как максимальный крутящий момент, достигаемый на оборотах отличных от оборотов максимальной мощности.
Что же означает понятие крутящий момент? Говоря научным языком, крутящий момент равен произведению силы на плечо ее применения и измеряется в ньютон — метрах. Значит если к гаечному ключу длиной 1 метр (плечо), приложить силу в 1 Ньютон (перпендикулярно на конце ключа), то мы получим крутящий момент равный 1 Нм.
Для наглядности: если гайка затянута с усилием 3 кгс, то для ее откручивания придется к ключу с длиной плеча в 1 метр приложить усилие 3 кг. Однако, если на ключ длиной 1 метр надеть дополнительно 2-х метровый отрезок трубы, увеличив тем самым рычаг до 3 метров, то тогда для отворачивания этой гайки потребуется лишь усилие в 1 кг. Так поступают многие автолюбители при откручивании колесных болтов: либо добавляют отрезок трубы, а за неимением такового просто надавливают на ключ ногой, увеличив тем самым силу приложения к баллонному ключу. Так же если на рычаг метровой длины повесить груз равный 10 кг, то появится крутящий момент равный 10 кгм. В системе СИ это значение (перемножается на ускорение свободного падениям) будет соответствовать 98,1 Нм. Результат всегда един — крутящий момент, это произведение силы на длину рычага, стало быть, нужен либо длиннее рычаг, либо большее количество прикладываемой силы.
Все это хорошо, но для чего нужен крутящий момент в автомобиле и как его величина влияет на его поведение на дороге? Мощность двигателя лишь косвенно отражает тяговые возможности мотора, и ее максимальное значение проявляется, как правило, на максимальных оборотах двигателя. В реальной жизни в таких режимах практически никто не ездит, а вот ускорение двигателю требуется всегда и желательно с момента нажатия на педаль газа. На практике одни автомобили уже с низких оборотов ведут себя достаточно резво, другие напротив предпочитают лишь высокие обороты, а на низах показывают вялую динамику. Так у многих возникает масса вопросов, когда они с авто с бензиновым мотором мощностью 105-120 л.с. пересаживаются на 70-80 – сильный дизель, то последний с легкостью обходит машину с бензиновым мотором. Как такое может быть? Связано это с величиной тяги на ведущих колесах, которая различна для этих двух автомобилей. Величина тяги напрямую зависит от произведения таких показателей как, величины крутящего момента, передаточного числа трансмиссии, ее КПД и радиуса качения колеса. Как создается крутящий момент в двигателе. В двигателе нет метровых рычагов и грузов, и их заменяет кривошипно-шатунный механизм с поршнями.
Крутящий момент в двигателе образуется за счет сгорания топлива
Наиболее простое решение для увеличения крутящего момента, а следовательно и тяги, это применение турбо или механического наддува, либо применение их в комплексе. Тогда крутящий момент можно уже использовать с 800-1000 об/мин, т.е. практически сразу. К тому же это закрывает такую проблему, как провалы при наборе скорости, так как величина крутящего момента становится практически одинакова во всем диапазоне оборотов двигателя. Достигается это различными путями: увеличивают количество клапанов на цилиндр, делают управляемыми фазы газораспределения для оптимизации сгорания топлива, повышают степень сжатия, применяют выпускной коллектор по формуле 1-4 -2-3, в турбинах применяют крыльчатки с изменяемым и регулируемым углом атаки лопаток и т.д.
Что такое крутящий момент двигателя?
Дата: 6 марта 2018 г.
Автолюбителям хорошо известно понятие как мощность двигателя и что измеряется она в «лошадиных силах» (л.с. или просто в «лошадях» и даже в «кобылах»). Отлично понимают, что 100 лошадей прекрасно подойдут для небольшого хэтчбека, но конечно будет мало для чего-то более большого и тяжелого, например, седана или внедорожника. Ну а 600 лошадей конечно многовато для любого авто.
Основной показатель двигателя, это мощность. Мощность показывает на сколько силен мотор. Но сила, а точнее запас сил двигателя напрямую зависит от оборотов. Когда обороты двигателя в 6 000 т.е. при средних, современный двигатель выдаст наибольшую мощность, но на таких оборотах мы по городу не ездим. Для городской езды вполне хватает примерно 3 000 об/мин на нашем тахометре. Выходит, если двигатель нашей машины выдает примерно 100 лошадей на предельном режиме и если мы будем двигаться в городе на средних оборотах, то будем иметь в запасе 50 лошадей.
А кто из автомобилистов знает, что за «зверь» такой крутящий момент двигателя и в чем он измеряется?
Измеряется крутящий момент двигателя в «ньютон метрах» (Нм). Сколько это 100 Нм, плохо это или хорошо, мало это или много? И как понять фразу, что у двигателя целых 200 Нм всего при 1 750 оборотах в минуту. Так что-же это за крутящий момент такой?
Допустим нам понадобилось обогнать кого-либо, 50 лошадей нам уже не хватает и нам нужны все наши 100 лошадей. Набрать недостающих «лошадок» наш мотор сможет только постепенно. C 3 000 оборотов наш мотор раскрутиться до 4 000 и «лошадок» прибавится примерно на 20 и того имеем уже 70 лошадей. Далее раскручиваемся до 5 000 оборотов и вот уже 90 лошадей. Отсюда следует, что достигнуть наших 100 лошадиных сил по паспорту нам необходимо набрать 6 000 об/мин.
В этом примере, как раз проявляет себя крутящий момент, сосредотачивающий всех «лошадей» нашего мотора в один «лошадиный табун». Скорость набора оборотов зависит прямо пропорционально от крутящего момента двигателя. Чем больше крутящий момент, тем быстрее собирается вся мощь двигателя в единый вектор силы и как следствие ускорение вашей машины значительно увеличится.
На каких оборотах двигатель развивает крутящий момент в полную силу? Предположим максимальный крутящий момент будет выдаваться при 4 000 об/мин, именно до такой величины и нужно раскрутить двигатель, чтобы достичь максимального ускорения автомобиля. А разгонятся до 4 000 об/мин мотору придется с 2 000 об/мин т.е. с оборотов, поддерживаемых при нормальном движении. На это двигателю нужно время, время которое так иногда не хватает и которое так нужно при обгоне.
Картина меняется если мотор будет выдавать максимальный крутящий момент при 2 000 об/мин. В этом случае вам достаточно просто давить на газ и автомобиль, драгоценное время не будет теряться на раскручивание двигателя и автомобиль легко наберет ускорение.
Крутящий момент также напрямую зависит от объема двигателя. Малолитражки как следствие менее тяговиты. Для примера, на Жигулях с объемом двигателя 1,5 литров или ниже мы хороший крутящий момент конечно не получим. И придется часто переключатся на низкую передачу для искусственного поддержания высоких оборотов. Иначе мотор не будет, как говорят «тянуть».
Вывод: Максимальный крутящий момент двигателя должен быть на низких оборотах. Получается, что всего при 1 750 об/мин мотор развивает максимальные 200 Нм. Акцент делается именно на малые обороты при которых и развивается такой крутящий момент. Этот параметр называется «тяговитостью» двигателя.
Всё об устройстве двигателя Вам всегда расскажут и покажут наши опытные мастера. В нашем автосервисе отличный ремонт и диагностика двигателя, по отличным ценам. Обращайтесь, звоните и записывайтесь! Будем Вам рады!
Мощность и крутящий момент – что важнее? Разбираемся в деталях
Энцо Феррари как-то сказал: «Лошадиные силы продают автомобили, а крутящий момент выигрывает гонки». И наверняка создатель одних из лучших гоночных автомобилей своего времени что-то да знал. Но так ли все однозначно? Неужели и впрямь количество лошадиных сил – не более, чем красивая цифра для маркетологов, в то время как крутящий момент – по-настоящему важный показатель мотора, на который обращают внимание истинные автомобилисты?
Сегодня с этим можно поспорить. Со времен, когда Энцо Феррари начинал создавать свои прекрасные машины, автомобильный мир изменился. Дизельные моторы вышли из тени и неслабо так подвинули бензиновые. Даже несмотря на пресловутый “дизельгейт” моторы на тяжелом топливе продолжают пользоваться популярностью, а для некоторых, в том числе и новых моделей их предложено больше, нежели бензиновых. И каждый второй владелец дизеля (по крайней мере, у нас в стране) готов ткнуть носом своих «бензиновых» коллег в превосходство Ньютоно-метров над лошадиными силами (он, конечно, еще и про расход вспомнит). Получается, теперь крутящий момент продает машины, и он же еще и гонки может выигрывать? А на кой черт нам тогда сдались эти лошадиные силы? Ну что же, будем разбираться!
Энцо Ансельмо Феррари — итальянский конструктор, предприниматель и автогонщик. Основатель автомобильной компании «Феррари» и одноимённой автогоночной команды.
Для начала давайте немного познакомимся с нашими сегодняшними противниками. Крутящий момент измеряется в Ньютоно-метрах (Н·м) или килограмм-силах на метр (кгс·м). 1 килограмм-силы на метр приблизительно равен 10 Ньютоно-метрам. Чтобы понять сколько это, давайте представим, что нам нужно закрутить гайку с усилием, скажем, в те самые десять Ньютоно-метров. Для этого необходимо надеть на нее гаечный ключ и приладить к нему рычаг длиной в один метр, а на его край повесить гирьку массой в 1 кг. Тогда на гайке мы получим крутящий момент равный как раз 10 Н·м. Нетрудно посчитать, что для получения усилия в 1 Н·м нам необходима гирька массой 0,1 кг.
Так создается крутящий момент
С моментом немного разобрались, давайте перейдем к мощности. С ней все несколько сложнее. Согласно определению: «Мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени». Значит, мощность характеризует скорость выполнения работы. Чтобы лучше это понять, давайте немного позанудствуем и взглянем на формулу расчета мощности двигателя:
Ne=(Mk×n)÷9549
где Mk – это крутящий момент в Н·м; n – это количество оборотов двигателя за минуту; а число 9549 помогает нам привести результат к нормальным значениям.
Благодаря этой формуле, мы можем рассчитать мощность при любых оборотах, только для этого необходимо знать значение крутящего момента при этих оборотах. Выходит, эти два показателя взаимосвязаны? Да, так и есть. На движение автомобиля влияет усилие, которое генерирует двигатель (крутящий момент), и частота, с которой он его генерирует (обороты). Соотношение этих показателей характеризуется значением мощности мотора. Мощность измеряют в киловаттах или лошадиных силах. В чем между ними разница мы уже разбирались в одном из наших материалов:
Теперь давайте рассмотрим две крайности двигателестроения: дизель от трактора МТЗ-80 и великолепный бензиновый мотор автомобиля Honda S2000. На тракторе установлен четырехцилиндровый дизель объемом 4,75 л. Его максимальная мощность всего лишь 80 л.с, зато крутящий момент – целых 422 Н·м, которые доступны уже с 1500 об/мин. Максимальные же обороты этого двигателя – скромные 2200 об/мин. Дизели, как мы знаем, вообще не любят высокие обороты.
Эти две машины созданы для совершенно разных задач. Трактор – работяга. Ему важен высокий крутящий момент уже на малом ходу. Хонда же – автомобиль для удовольствия. Здесь нужно, чтобы двигатель вез на все деньги.
Бензиновый же мотор Honda S2000 наоборот – обожает их. Он способен крутиться аж до 9200 об/мин, и при объеме всего в два литра выдает целых 250 л.с при 8300 об/мин и немаленькие 218 Н·м при 7300 об/мин. И это без наддува (долгое время этот агрегат был самым высокофорсированным атмосферным двигателем в мире). Выходит, что мотор Honda при меньшем в 2,37 раза объеме имеет почти в два раза меньший момент, и это вполне логично. При этом он почему-то мощнее тракторного в 3,1 раза. Как так получилось? Ведь мы помним, что мощность зависит от крутящего момента. Но зависит она еще и от оборотов, а у трактора они совсем невысокие. Его задача тягать тяжелые веса, для этого нужно большое усилие на колесах и совсем неважна скорость – трактора неспешные ребята.
И вот мы и подошли к сути вопроса. У трактора двигатель большого объема с большой площадью днища поршня и объемом камеры сгорания, давление в которой у дизельного мотора выше, чем у бензинового. Детали этого двигателя достаточно тяжелые, а кривошипно-шатунный механизм имеет более длинные рычаги. Все это приводит к тому, что дизель уже на невысоких оборотах будет создавать много крутящего момента. Гораздо больше, чем компактный двигатель Хонды. Если провести аналогию, то дизельный мотор трактора – это большой и сильный пауэрлифтер. А двигатель Honda S2000 – это, скорее, спортивный гимнаст. Он не может поднять за раз большой вес, зато он гораздо более быстрый, проворный и может выполнить много работы в короткий промежуток времени.
Только не нужно эту аналогию считать применимой для любого бензинового и дизельного двигателя. Современные дизели далеко ушли от своих предков. Сегодня хорошо настроенный дизель – это тихий, быстрый и очень тяговитый агрегат. Хорошим примером является четырехлитровый V8 с тремя нагнетателями на 435 л. с. и 900 Нм от концерна VAG. Этот мотор превращает Audi SQ7 в самый мощный дизельный кроссовер на планете и катапультирует его с нуля до первой сотни за 4,8 секунды – проворный, однако, пауэрлифтер!
Этот двигатель делает Audi SQ7 самым мощным серийным дизельным кроссовером в мире
Теперь, когда мы поняли, кто есть кто, давайте разберемся с еще одним обстоятельством. Крутящий момент двигателя, проходя через трансмиссию, изменяется. Например, максимальный крутящий момент мотора ВАЗ-2108 равен 98.4 Н·м. Но на первой передаче на колёсах этот показатель будет увеличен в 14,157 раз (при максимальной нагрузке двигателя и без учета потерь в трансмиссии). Как правило, в традиционных пятиступенчатых коробках передач первые три передачи являются понижающими (т.е они понижают обороты и увеличивают момент), четвертая – прямая, а остальные уже наоборот повышают обороты и понижают момент. Влияние передаточного отношения трансмиссии хорошо известно тем, кому доводилось заниматься доработкой ВАЗовских переднеприводников. Для них доступны различные комплекты рядов КПП и главной пары. При установке «короткого» ряда (с большим передаточным отношением) автомобиль быстрее разгоняется на первых передачах и лучше преодолевает подъемы, но максимальная скорость уменьшается. Если же наоборот установить комплект с меньшим передаточным числом, то можно несколько увеличить “максималку”, но потерять в разгоне на низших передачах.
Понять, насколько хороший двигатель автомобиля, помогут не значения мощности и момента, а ощущения за рулем
Из этого всего можно сделать вывод, что для автомобиля важны не цифры мощности и момента, а сочетание характеристик двигателя (будь то бензиновый мотор, дизельный или даже гибридная силовая установка) и трансмиссии, и то, насколько они подходят конкретной машине. Только по одним цифрам вообще тяжело выбрать двигатель, ведь в них указывают лишь максимальные значения мощности и момента. Возвращаясь к характеристикам Honda S2000, можно отметить, что максимальный момент у нее достигается при 7300 об/мин. Но это же не значит, что, скажем, при 3500 об/мин тяги вообще не будет. Многие журналисты, которым посчастливилось поездить на этой машине, и вовсе отмечают, что несмотря на явно высокооборотистый характер ее двигателя, он приемлемо тянет и на низких оборотах. И это подводит нас к неожиданному выводу. Если вы выбираете трактор, то вам нужно знать не его мощность и крутящий момент, а то сколько он способен потянуть (для этого даже специальная характеристика есть: сила тяги на крюке). Мы же, в первую очередь, говорим про легковые авто. И здесь тоже сами по себе цифры момента и мощности мало что значат. Важно то, как машина едет: хороший мотор может быть испорчен плохой коробкой и наоборот. И все это не будет иметь смысла, если установлено на неудачном шасси. Поэтому наш совет: выбирая машину, не зацикливайтесь на цифрах. Проедьтесь на ней, и вам все станет ясно! А также читайте наши тест-драйвы – в них мы детально разбираемся со всеми важнейшими характеристиками автомобиля в деле!
График мощности и крутящего момента
График мощности и крутящего момента — о чем он говорит?
Пример графика мощности и крутящего момента, полученный со стенда для испытания двигателей PowerTest.
Начнем с определений:
МОЩНОСТЬ (POWER, HORSEPOWER) — это работа, проделанная за единицу времени. Речь идет в данном случае о механической мощности, которая при вращении вала вокруг своей оси описывается выражением:
Где
- ω — угловая скорость вращения вала
- M — крутящий момент
- π — число ~ 3.1416
- n — частота вращения, измеряемая в оборотах в единицу времени (в данном случае одна минута).
Важно отметить что мощность в этой формуле получается в ваттах, для получения результата в лошадиных силах мощность в кВт необходимо умножить на коэффициент 0,735499.
КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ (TORQUE) — это произведение силы в Н, которая приложена к валу не напрямую, а через рычаг (плечо) длиной 1 м, прикрепленный к валу (точка измерения крутящего момента), отсюда и единица измерения Н*м. При такой нагрузке происходит деформация вала ,только не изгиб, который был бы при нулевой длине плеча, а скручивание, при котором отдельные сечения вала не повторяют друг друга, а оказываются повернутыми друг относительно друга на определённые углы, тем большие, чем больше приложенная сила, или чем больше рычаг при одной и той же силе. По этой причине момент называют крутящим. Не следует ожидать, что вы увидите эту закрутку стального вала диаметром, например, 20 мм, нанеся перед нагрузкой на поверхность вала линии, параллельные его оси. Величина закрутки будет в реальности настолько мала, что её непросто измерить даже с помощью специальных приборов, измерителей крутящего момента.
ОБОРОТЫ (RPM — Revolutions Per Minute) — здесь все еще проще, это число оборотов, которое совершает ВАЛ за одну минуту. Измеряется в об/мин.
Часто кажется, что люди не вполне понимают разницу между МОЩНОСТЬЮ и МОМЕНТОМ, тем более, последние связаны друг с другом через еще один ключевой параметр, как на стенде испытаний двигателя, так и в условиях реальной эксплуатации. Это угловая скорость вращения вала.
Ответить на этот вопрос можно, но это не гарантирует что заказчик получит желаемый результат. Потому что в вопросе отсутствует информация о скоростных режимах испытываемого на стенде двигателя.
И вопрос обычно задается так, как будто мощность и крутящий момент понятия если не взаимоисключающие, то по меньшей мере не связанные друг с другом.
На самом деле, все наоборот, и необходимо принимать во внимание данные факты:
- МОЩНОСТЬ (скорость выполнения РАБОТЫ) зависит от МОМЕНТА и СКОРОСТИ ВАЛА(ОБОРОТОВ В МИНУТУ).
- МОМЕНТ и ОБОРОТЫ В МИНУТУ — ИЗМЕРЕННЫЕ параметры, однозначно определяющие мощность двигателя.
- Мощность рассчитывается из крутящего момента и оборотов, по следующей формуле:
- МОЩНОСТЬ в Л.с. = КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ х ОБОРОТЫ ÷ 5252
Почему это важно?
При выборе нагружающего устройства это критически важно, так как одну и ту же мощность двигатель может выдавать на стенде как при 1500 об/мин (дизельный двигатель), так и на 20 000 об/мин (двигатель гоночного мотоцикла). Для каждого типа двигателя необходимо подбирать соответствующее нагружающее устройство. А иногда даже не одно, а тандем из двух, первое из которых работает при низких оборотах, а второе при высоких. Если речь идет об испытаниях вновь создаваемых двигателей с широким скоростным диапазоном вращения вала.
Дизельный двигатель и двигатель гоночного мотоцикла.
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) превращает энергию, выделившуюся при сгорании топлива в работу движения поршня, тот в свою очередь передает ее на коленчатый вал, который может создавать определенный КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ при заданных оборотах. Величина крутящего момента, который может создать двигатель, обычно существенно зависит от оборотов.
Для разных двигателей эти параметры будут разными в зависимости от геометрических параметров КШМ (кривошипно-шатунного механизма), типа топлива, массы деталей, формы распределительных валов, системы впрыска топлива и управления зажиганием и т.д.
Для маленьких и мощных двигателей необходимо использовать высокооборотистые гидротормоза и индуктивные тормоза
Ниже представлены графики различных гидротормозов для испытания двигателей.
Кривая нагружения для высокооборотистого гидротормоза.
А для больших дизельных двигателей используются гидротормоза, выдающие максимальное тормозное усилие и мощность на низких оборотах
Кривая нагружения гидротормоза для испытания мощных дизельных двигателей.
Что это означает на практике?
Если отойти от теории, то график мощности и крутящего момента — это основные характеристики двигателя. Когда вы въезжаете на своем автомобиле в горку и пытаетесь поддерживать одну и ту же скорость, вам приходится сильнее нажимать на педаль газа. Многим при этом кажется, что мощность останется та же, т.к. скорость не меняется. Но это не так!
При движении в горку двигатель выдает большую мощность при тех же оборотах.
(при неизменной передаче). Это легко проверить, взглянув на текущий расход топлива.
Также это объясняет, зачем двигателю нужна коробка передач, ведь для эффективного разгона и преодоления подъёмов нам необходимо поддерживать обороты в диапазоне максимальной мощности двигателя.
А вот электромобили обходятся без нее. Кривая крутящего момента и мощности у электродвигателя намного более линейна, и к тому же электродвигатель выдает куда большую мощность на низких оборотах.
Зачем измерять мощность и крутящий момент?
Во-первых это необходимая процедура при разработке и сертификации любого нового двигателя.
Во-вторых эти данные помогут при дальнейшей настройке и доработке двигателя, чтобы добиться наилучших эксплуатационных характеристик.
В третьих кривая мощности и крутящего момента, если её сравнить с паспортной — это прямой показатель технического состояния любого двигателя.
Графики мощности дизельного двигателя до ремонта и после ремонта, полученные с испытательного стенда на базе гидротормоза, который можно приобрести в нашей компании.
Самый большой дизельный двигатель в мире
Сегодня дизельные двигатели используются повсеместно: на тепловозах и грузовиках, судах и тракторах, легковых автомобилях и дизельных электростанциях.
Дизельный двигатель основан на воспламенении в цилиндре распыленного топлива (воспламенение происходит от воздуха, нагретого при сжатии). Дизельный двигатель может использовать низкосортное топливо, выдает высокий вращающий момент при низких оборотах и имеет высокий КПД (40-45%), что делает его экономичнее бензиновых двигателей, где около 70% топлива сгорает, не преобразовываясь в механическую энергию.
Дизельный двигатели могут быть очень большими. Наиболее крупные размеры имеет судовые агрегаты, установленные на больших судах. Но среди этих гигантов выделяется одна модель, которая по праву занимает почетное звание самого большого дизельного двигателя в мире.Компания Wartsila хорошо известна всем специалистам. Она специализируется на производстве судовых энергетических установок. Одна из них – RTA-96C. Это и есть линейка двигателей, поражающих воображения обывателя.
Технически RTA-96C представляет собой двухтактный турбокомпрессорный двигатель, число цилиндров может варьироваться от 6 до 14. Версия с 14 цилиндрами является крупнейшим поршневым ДВС и устанавливается на крупнотоннажные контейнеровозы. Высота этого двигателя превышает 13 метров, длина – 27 метров, вес – свыше 2,3 тыс. тонн.
Максимальная мощность, которую способен развить этот гигант, равна почти 109 тыс. лошадиных сил. Первым судном, получившим такой двигатель, стала знаменитая «Emma Maersk», которая с вместимостью 11 тыс. TEU совсем недавно была самым большим контейнеровозом в мире.
Диаметр каждого цилиндра составляет почти метр (960 мм) при ходе поршня в 2500 мм. Объем цилиндров равен 25,5 тыс. литров.
Максимальное количество оборотов традиционно небольшое – 102, но крутящий момент при этом развивается свыше 7,5 млн Нм. Удельный расход топлива составляет 3,8 л/с, в час же агрегат «съедает» 13 тыс. литров бункера при максимальной мощности.
КПД этого двигателя-гиганта является самым высоким среди всех произведенных когда-либо дизельных двигателей – более 50%.
Некоторые сравнения, чтобы оценить мощность двигателя: он может обеспечить электроэнергией небольшой город. При 102 оборотов в минуту он производит 80 млн Ватт электроэнергии. Если средняя бытовая электролампа потребляет 60 Вт, 80 миллионов Ватт вполне достаточно для 1,3 млн ламп. Если в среднестатистической квартире одновременно горит 6 осветительных ламп, двигатель будет производить достаточное количество электроэнергии, чтобы осветить 220 тыс. домовладений. Этого достаточно для обеспечения электроэнергией города с 500 тыс. населения.
Коленчатый вал
Стоимость работы двигателя
Двигатель Wartsila-Sulzer RTA96 потребляет 13 тыс. литров топлива в час. Если в барреле нефти 158,76 литра, самый большой двигатель в мире потребляется 81,1 баррелей нефти в час. Если цена на нефть составляет $67/баррель на мировых рынках нефти, то стоимость 1 часа работы двигателя с точки зрения расхода топлива будет составлять $5,4 тыс. в час.
ПоршниПримеры определения требуемых моментов для различных систем
Приведеные примеры расчета применимы не только к шаговым, но и к другим типам двигателей. При учете скорости нужно учитывать, что для шаговых двигателей указывается частота — шаги/сек.
Ниже приведены ссылки на примеры определения требуемого момента для различных типов механизмов.
Особенности работы ШД предъявляют весьма жесткие требования к согласованию параметров выбираемого двигателя с заданной нагрузкой. Это особенно актуально в разомкнутых системах дискретного привода, когда пропуск двигателем хотя бы одного управляющего импульса приводит к ошибке преобразования электрического сигнала управления в угол, который система исправить не в состоянии. Проверку на нагрев шаговых двигателей обычно не производят, так как они рассчитаны на длительный режим прохождения импульсов тока по обмоткам управления.
При выборе шагового двигателя, прежде всего, следует ориентироваться на потребляемую приводом (двигатель + блок управления) из сети мощность, величину напряжения питания, требуемый крутящий момент на выходном валу, скорость вращения вала и момент инерции нагрузки. Для одного и того же привода, при разных величинах напряжения питания, потребляемая мощность привода P=U*I (напряжение*ток) различается. Например, привод D5779 при напряжении питания 50В потребляет из сети 150Вт, при напряжении питания 30В – 90Вт. КПД шаговых приводов в диапазоне частот 1 — 5КГц, как и КПД синхронных двигателей с постоянными магнитами составляет 80-90%.
Мощность на выходном валу привода P=M*ω (крутящий момент*угловая скорость). Очевидно, что мощность на выходном валу не может превышать потребляемую из сети мощность.
Закон сохранения энергии для системы, состоящей из двигателя и нагрузки на валу, повернувшейся на один полушаг, выглядит следующим образом:
Mдвигателя*φ=0,5*J*ω2 + Mнагрузки*φ + Ммагн*φ +Мтрения*φ
где φ — угол поворота
J – приведенный к валу момент инерции системы
ω – угловая скорость
Mнагрузки – момент нагрузки
Ммагн – момент сопротивления, создаваемый постоянными магнитами двигателя, примерно 5% от величины Mдвигателя
Мтрения – момент трения в системе
Отсюда максимальная скорость, с которой может сделать первый шаг шаговый двигатель в системе с приведенным к валу моментом инерции J и нагруженный моментом Mнагрузки :
ω =(2*φ*(Mдвигателя – Mнагрузки – Ммагн – Мтрения)/J)1/2
На практике необходимо также учитывать электрические переходные процессы в фазах двигателей, которые зависят как от напряжения питания и индуктивности фаз двигателей, так и от способа управления двигателем. Самыми динамичными являются двигатели с минимальной индуктивностью. Обычно стартовые частоты лежат в диапазоне 800-1000Гц (2-2,5 об/сек в полушаговом режиме). Исходя из этого для шагового двигателя, работающего в полушаговом режиме, величина ускорения не должна превышать 4рад/сек2.
Когда требуемый момент, определен, выбор шагового двигателя зависит от предпочтительных габаритов, присоединительных размеров, цены двигателя и блока управления для него.
Если блок управления уже есть (или выбран), необходимо, чтобы ток фазы шагового двигателя не превышал возможности блока управления. Также нужно иметь ввиду число выводов, которые можно подключить к имеющемуся блоку управления.
Крутящий момент двигателя — все что вы хотели знать но боялись спросить
Почти в каждой статье на CARakoom пишут про крутящий момент такого или иного двигателя. Но что значит этот крутящий момент? Зачем он вообще нужен? Разве лошадиные силы – не главный показатель? Давайте разберемся вместе! Благодаря этому полезному пособию вы сможете блеснуть умом в компании друзей.
Крутящий момент не так уж и важен. Хотя, погодите-ка, крутящий момент очень важен! Так что же это вообще такое? Признаюсь честно, несмотря на то, что я обожаю автомобили и всё, что с ними связано, я и сам-то не особо понимаю, что такое крутящий момент. Да, в интернете есть куча умных определений, и я прекрасно знаю, каким образом он ощущается при езде. Но что же он на самом деле из себя представляет? Разве количество Л.С. – не единственный важный показатель? Я долго разбирался с определением крутящего момента, подготовил несколько доступных графиков и, наконец, счёл возможным поделиться своими наработками с вами.
Первое, к чему я пришел – лошадиные силы являются единственным важным показателем. Не спешите писать гневные комментарии, позвольте мне объяснить. Крутящий момент очень важен, но не сам по себе. Чтобы машина разгонялась, нужно приложить определенную силу: F=Ma (Сила = Масса х Ускорение). Крутящий момент – это сила, но у него отсутствует временной показатель. Для наглядности приведу пример. Представьте, что вы приложили 200 Нм крутящего момента к железному ведру. Это, конечно, круто, но этого не хватит, чтобы отправиться на нем в путешествие.
Просветление ко мне пришло благодаря… свету! Обычная лампочка потребляет энергию, которая измеряется в ваттах – величине, названной в честь Джеймса Ватта, который, помимо того, подарил нам величину, называемую Лошадиными Силами. Ну, во всяком случае, так говорят достоверные источники. В электричестве, ватт определяется как произведение Вольт на Амперы, то есть напряжение, умноженное на ток. Таким образом, при напряжении в 110 Вольт, 60-ваттная лампочка имеет ток, равный 0.55 Ампер, а при напряжении в 220 Вольт, та же самая лампочка имеет ток в 0.275 Ампер. Грубо говоря, чем выше напряжение, тем «медленнее» ток при той же самой «мощности».
Лошадиные Силы измеряются по той же схеме. ЛС=(КМ*ОБ/М)/5252. Крутящий момент нам известен, обороты тоже, а 5252 – это единица для перевода, о которой даже и думать не стоит. Для проведения аналогии с электричеством, представим, что Лошадиные Силы – это Ватты (кстати, во многих странах мощность двигателя измеряется именно в киловаттах), крутящий момент – напряжение, а обороты в минуту – ток. Таким образом, при 135 Нм крутящего момента на 3151 об/мин, двигатель будет выдавать 60 Л.С. Для получения тех же самых шестидесяти лошадиных сил, я могу удвоить обороты и вдвое уменьшить крутящий момент, или удвоить крутящий момент и вдвое порезать обороты. Чувствуете?
В электричестве, Ватт – самая важная величина, ведь благодаря ей горит свет. Можно иметь напряжение без тока, или ток без напряжения, но для того, чтобы была энергия, необходимо и напряжение, и ток.
С крутящим моментом та же самая тема: необходимы лошадки и обороты. Представьте себе двигатель, который имеет крутящий момент 1350 Нм, достигаемый при всего лишь 500 об/мин. «Круто же!» — скажете вы. Ничего подобного. Подставьте эти показатели в нашу формулу, и вы поймете, что такой двигатель будет выжимать всего 95 Л.С. Крутящий момент – это сила, но эта сила не будет работать до тех пор, пока к ней не добавится вращение (об/м). Работа должна производиться в течение определенного времени, только тогда мы получим энергию и ускорение, а ускорение – это, по сути, и есть самый главный показатель автомобиля. И да, когда я говорю «ускорение», я имею в виду переход из статичного состояния в динамичное. В данном случае, речь идет о физическом определении этого понятия, а не о разгоне до сотни и т.д.
Итак, если важны только лошадиные силы, то в чем суть дизельных движков? Давайте начнём по порядку:
1. Мы знаем, что автомобиль ускоряется благодаря лошадиным силам
2. Мы знаем, что крутящий момент, умноженный на обороты в минуту (и всё это поделённое на 5252) создаёт эти лошадиные силы
То есть, чем быстрее вращается движок, тем больше лошадиных сил. Логично? Вполне. Теперь давайте попробуем научиться читать подобные графики динамики.
(График взят из журнала Automobile)
1. Лошадиные Силы – это переменная, зависящая от скорости двигателя, это мы узнали только что, но скорость двигателя имеет значительно больший потенциал, чем крутящий момент (двигатель может раскручиваться, например, до 7000 об/м, при этом крутящий момент может составлять лишь 200-400 Нм). Это значит, что большой показатель лошадиных сил будет следствием большого количества оборотов в минуту, и даже небольшой крутящий момент, приложенный к большому количеству оборотов, в итоге выдаст неплохую мощность. Именно поэтому болиды Formula 1, или гоночные мотоциклы… в общем любые транспортные средства, оснащенные двигателями с высокой оборотностью, имеют так много мощности.
2. Кроме того, значение имеет где и каким образом вы производите крутящий момент. Дизельные движки производят много крутящего момента. Очень много. Но они выжимают его при низких оборотах. Этот низкооборотный крутящий момент как раз таки и создает то ощущение, которое вы испытываете при езде на огромном ленивом V8 или дизельном движке. Но ощущение это в первую очередь связано не с крутящим моментом, а именно с мощностью двигателя.
Для наглядности я выбрал небольшой современный движок от Volkswagen – CJAA 2.0 TDI. Максимальный крутящий момент двигателя, который составляет 319 Нм достигается при 1700 об/мин, а при 2600 об/мин он начинает угасать. Это является следствием того, что дизельные движки способны нагнетать огромное давление воздуха и не поджигать топливо до тех пор, пока они не будут готовы к этому. При таком крутящем моменте мы имеем 76 л.с. на 1700 об/мин, 90 л.с. при 2000 об/мин и 116 л.с. при 2600 об/мин. На графике заметно, как линия лошадиных сил резко взмывает вверх в том месте, где достигается максимальный крутящий момент.
Сравним его с бензиновым двигателем аналогичного объема. В данном случае рассмотрим двигатель Subaru FA20. Максимальная мощность движка составляет 200 л.с, таким образом, можно сказать, что он более «спортивный», в сравнении с CJAA. Однако, на 1700 об/мин FA20 выдает всего 142 Нм крутящего момента, что соответствует лишь 34 л.с. При 2000 оборотах крутящий момент составляет 155 Нм и выдает 43 л.с., при 2600 – 185 Нм и 68 л.с. По факту, FA20 не выжимает больше лошадиных сил, чем CJAA ровно до тех пор, пока не разгонится до 3900 об/мин. Примерно на таких оборотах мы с вами ездим на работу и по магазинам. Таким образом получается, что двигатель Subaru BRZ страдает от нехватки мощности, при том, что у него её вполне достаточно. Нонсенс, но факт.
Посмотрите на этот график. Тут вы видите сравнение показателей двух рассмотренных двигателей. Как можно заметить, кривая лошадиных сил дизельного движка взмывает вверх на низких оборотах.
На данном графике оранжевым цветом обозначена зона, в которой TDI выжимает больше мощности, чем «более мощный» двигатель FA20.
Обратите внимание на интервал от 900 до 4500 об/мин, на котором TDI выдает значительно больше лошадиных сил. Две сотни лошадей, конечно, будут быстрее, чем 136, но пока BRZ медленно лениво разгоняется до необходимых оборотов, TDI уже улетит в космос. Этим и объясняется явление «турбоямы»: когда турбина не работает, двигатель не выдает нормального крутящего момента, следовательно у него мало мощности и он плетется как улитка. Когда турбина входит в дело, движок начинает производить крутящий момент, мощность и скорость.
Другой способ разобраться в этом явлении состоит в рассмотрении лошадиных сил на фоне определенного интервала оборотов, скажем, 1100-4000 об/мин, то есть средней оборотности ежедневных поездок. В данной зоне средний показатель мощности FA20 составляет 67 л.с, а CJAA показывает 107 л.с. Это говорит о том, что если бы движок BRZ не разгонялся до 4000 об/мин, то юркий дизель рвал бы его по мощности почти в два раза! Именно поэтому крутящий момент ощущается таким «быстрым». Быстрее разгоняться будет тот автомобиль, чей двигатель проведет больше времени на более высоком среднем показателе лошадиных сил.
Проблема состоит в том, что, как я уже ранее говорил, оборотность двигателя – величина более широкая, чем крутящий момент, а это значит, что количество крутящего момента, который можно добавить на низких оборотах, сильно ограничено. На практике, путём увеличения скорости двигателя можно получить больше мощности, чем путём увеличения крутящего момента. При этом, увеличить скорость двигателя гораздо дешевле и проще, чем поднять крутящий момент. Именно по этой причине дизели, как правило, совершенно не подходят для гоночных автомобилей.
Мы сравнили оборотистый спортивный двигатель FA20 и медленный дизельный TDI, пришло время сравнить что-то другое. Теперь мы посмотрим на три шестицилиндровых двигателя от внедорожников. Синяя кривая отвечает за Toyota 1FZ-FE 4.5 – последний рядный шестицилиндровый двигатель от Toyota, установленный в Land Cruiser. Красная кривая – Toyota 1GR-FE 4.0 – рабочая лошадка от Tacoma. И, наконец, зеленая линия – GM LFX 3.6 – V6, сидящий под капотами Colorado и Canyon.
1. Двигатель 1FZ-FE (синяя линия) – настоящий олдскул.
Его большой объем, распредвал и дизайн головки блока цилиндров созданы для того, чтобы производить большую мощность на низких оборотах. Благодаря этому, на таком автомобиле, как говорится, можно пни выкорчевывать. Несмотря на то, что среди трех двигателей данный имеет наименьшее количество максимальной мощности (212 л.с.), он имеет максимальный средний показатель мощности (128 л.с.) в интервале ежедневной езды, достигает своей максимальной мощности на 1800 об/мин и дольше всех держится на этой отметке. Это не значит, что автомобиль быстрый, совсем нет, он та еще улитка, но его показатели позволяют ему успешно разгоняться при высокой нагрузке на низких оборотах. Кроме того он хорош на бездорожье.
2. Двигатель 1GR-FE отличается своим умеренным характером и пытается выстроить баланс между крутящим моментом и лошадиными силами, но на высоких оборотах он выдыхается, и причиной тому является конструкция профиля кулачка.
Движок неплохо показывает себя на низких оборотах. К сожалению, на высоких оборотах наблюдается сильный спад мощности, поскольку двигателю просто не хватает воздуха. В то же время, двигатель имеет тот же самый средний показатель мощности в диапазоне оборотов при ежедневной езде, что и более мощный двигатель GM V6 (115 л.с.)
3. В двигателе LFX сделан упор на лошадиные силы, но благодаря хорошей регулировке кулачка на впуске и выхлопе, а также прямому впрыску, крутящий момент также вполне неплох.
Его «коньком» является тот факт, что он продолжает раскручивать обороты до тех пор, пока не достигнет максимального количества лошадиных сил. Однако, на низких оборотах этот движок менее мощный, чем древний Toyota V6. Средний показатель мощности на оборотах ежедневной езды – такой же, как и у 1GR-FE (115 л.с.), и он развивает 85% своей мощности при 1500 об/мин.
Какой из них лучше? Это зависит от разных факторов. Самый крупный и медленный из них хорош на низких оборотах, но подыхает на высоких. Самый мелкий двигатель выжимает самую большую мощность, но для этого его нужно посильнее раскрутить.
В идеале хотелось бы иметь и то, и другое. Хороший крутящий момент на любых оборотах, который мог бы выжать много лошадиных сил. Этого можно добиться увеличением объема двигателя, но тогда он будет неэффективен на низкой нагрузке. Турбонаддув также может решить проблему, но движок будет вёдрами пить топливо.
Дизельные двигатели хороши на низких оборотах, но на высокой скорости они начинают задыхаться, поэтому нам вряд ли когда-либо удастся увидеть спортивный автомобиль на дизельном движке. Если только произойдет какой-нибудь технологический прорыв…
Надеюсь, что эта обучающая статья поможет вам лучше разобраться в понятии крутящего момента и научиться взвешивать все «за» и «против» при выборе двигателя.
Чтобы узнать об автомобильной технике и физике больше, заглядывайте в наше сообщество Tech.
Подпишись на наш Telegram-канал
Что такое крутящий момент двигателя? Его характеристики и формула — CarBikeTech
Крутящий момент, говоря простым языком, составляет « крутящего момента или силы поворота ». Это тенденция силы вращать объект вокруг оси. С точки зрения автомобилестроения, это мера вращательного усилия, прилагаемого поршнем к коленчатому валу двигателя.
Крутящий момент = сила x расстояние. Система SI использует Ньютон-метр (Нм) для измерения крутящего момента. Другие единицы: килограмм-метр (кг-м) в метрической системе и фут-фунт-сила ’(фут-фунт) в британской системе мер.
Каждый двигатель спроектирован и построен для определенной цели. Следовательно, его производительность варьируется в зависимости от его применения. Выходной крутящий момент автомобильного двигателя в основном зависит от его отношения хода к диаметру цилиндра, степени сжатия, давления сгорания и скорости в об / мин. Большинство двигателей «под квадратным сечением», у которых длина хода на больше, чем диаметр внутреннего отверстия , как правило, развивает большую величину « нижнего крутящего момента ». Величина крутящего момента, которую может проявить двигатель, зависит от оборотов двигателя.
Различные конструкции / конфигурации двигателей развивают разные характеристики крутящего момента, такие как пиковая кривая / плоская кривая . Большинство автомобильных двигателей развивают полезный крутящий момент в узком диапазоне всего диапазона скоростей двигателя. В бензиновых двигателях он обычно начинается при 1000–1200 об / мин и достигает пика в диапазоне 2 500–4 000 об / мин. В то время как в дизельном двигателе он начинается с при 1500-1700 об / мин и достигает максимума при 2000-3000 об / мин. Bugatti Veyron — один из автомобилей с самыми высокими показателями крутящего момента.
Если вам известна мощность двигателя в лошадиных силах, то вы можете использовать следующую формулу —
Крутящий момент = 5252 x л.с. / об / мин
Почему крутящий момент двигателя важен?
Крутящий момент и мощность в лошадиных силах — это две выходные характеристики двигателя. Они связаны и пропорциональны друг другу по скорости. «Диапазон крутящего момента » на кривой двигателя представляет его тяговую способность , которая определяет «управляемость » и « ускорение ».Крутящий момент больше всего необходим при движении автомобиля с места и / или при подъеме на склон. Точно так же, чем тяжелее транспортное средство, или транспортное средство с полной номинальной нагрузкой требует большего крутящего момента, чтобы тянуть и заставить его двигаться. В обычном двигателе мощность определяет максимальную скорость автомобиля (передаточные числа), тогда как крутящий момент управляет его ускорением / подбором. Скорость ускорения также зависит от веса транспортного средства и «груза», который несет транспортное средство.
Крутящий момент двигателя с плоской кривой и пиковой кривой:
Большинство бензиновых двигателей обычно вырабатывают значительно большее значение « с низким крутящим моментом ».Однако обычно они демонстрируют крутящий момент « пиковая кривая » в форме «пика» холма. В конструкции « пик-кривая » максимальный крутящий момент приходится на середину диапазона оборотов двигателя (около 2500–3000 об / мин). После этого он начинает быстро гаснуть, а мощность продолжает расти. Максимальное значение HP достигает позже при более высоких оборотах двигателя, а затем гаснет на красной линии.
Пиковый крутящий момент в сравнении с крутящим моментом с плоской кривойБольшинство современных дизельных двигателей обеспечивают крутящий момент « с плоской кривой ».В конструкции с «плоской кривой» двигатель развивает максимальный крутящий момент при « от нижнего до среднего значения » частоты вращения двигателя, т. Е. Прибл. 1500 об / мин и далее. Его значение остается почти таким же или «плоским» в большей части диапазона оборотов двигателя (2500–4000 об / мин). Это помогает улучшить ускорение и уменьшает количество переключений передач во время вождения.
Что такое крутящий момент на нижнем пределе?
Часто производители используют этот термин для описания крутящего момента двигателя. « Low-End-Torque » — это величина крутящего момента, который двигатель производит в нижнем диапазоне i оборотов двигателя.е. между 1000-2000 об / мин . Этот диапазон оборотов очень важен при движении автомобиля из неподвижного состояния или при движении в условиях низкой скорости, например, в транспортном потоке. Если двигатель создает больший крутящий момент на нижнем конце диапазона оборотов, это означает, что двигатель имеет более высокий « крутящий момент на нижнем конце » или лучшую тяговую способность на низких скоростях . Это также означает, что двигатель может быстро выводить транспортное средство из состояния покоя, тянуть более тяжелые грузы или относительно легко подниматься по склону, в зависимости от обстоятельств, без резких оборотов.
Крутящий момент и эффективность двигателя:
Крутящий момент двигателя достигает своего максимального значения на скорости, где он наиболее эффективен. Другими словами, КПД двигателя максимален на скорости, на которой он обеспечивает максимальный крутящий момент. Если вы поднимете двигатель выше этой скорости, его крутящий момент начнет уменьшаться из-за повышенного трения движущихся частей двигателя. Таким образом, даже если вы увеличите обороты двигателя до максимальной скорости вращения, крутящий момент больше не увеличится.
Крутящий момент двигателя умножается на шестерни.Чем ниже выбранная передача (т. Е. 1 -я передача с повышенным передаточным числом), тем больше тяговая способность двигателя. Таким образом, тяговые способности автомобиля максимальны на первой передаче. Однако, если вы увеличите обороты двигателя на передаче 1 -й , через некоторое время он достигнет своего предела; тем самым побуждая водителя переключиться на следующую передачу. Напротив, если вы переключаете передачу до того, как крутящий момент двигателя достигнет своего «пикового» значения, автомобиль может потерять ускорение. Это потому, что колеса не получают достаточной силы для вращения.Таким образом, вынуждая водителя переключиться обратно на предыдущую / более низкую передачу.
Крутящий момент двигателя и движение:
Наилучшая топливная экономичность может быть получена путем переключения передач в пределах «диапазона мощности» транспортного средства и переключения передач как можно ближе к значению максимального крутящего момента . Кроме того, чтобы повысить эффективность, выберите правильную передачу / с, соответствующую скорости автомобиля / оборотам двигателя, как рекомендовано производителем автомобиля.
1. Сценарий шоссе:
Самое доступное снаряжение (т.е. 5-я или 6-я или так далее) + самая низкая скорость двигателя = лучшая топливная экономичность
2. При подъеме на склон / уклон:
Низкая передача (т. Е. 1-я) + высокие обороты двигателя = наименьшая топливная экономичность, но большая тяговая способность.
Когда ваш автомобиль разгоняется до 60 км / ч, например, по шоссе, вам не нужны высокие обороты двигателя, чтобы он продолжал двигаться. Это означает, что при движении по автомагистралям / автомагистралям используйте самую верхнюю передачу и поддерживайте обороты двигателя ниже 2500, чтобы получить максимальную эффективность.Точно так же при подъеме по склону вам нужно использовать более низкую передачу (то есть 1-ю передачу) и более высокие обороты двигателя, чтобы тянуть автомобиль (и груз, если он есть) против силы тяжести. Однако это повлияет на топливную экономичность.
Мощность крутящий момент Расход топливаЭти значения упоминаются в каждом руководстве по эксплуатации. Сказав это, всегда запускать двигатель на «максимальной мощности / скорости» или увеличивать обороты двигателя до зоны « Red Line » нет необходимости, если вы не участвуете в гонке, поскольку это приведет только к сжиганию дополнительного топлива .
Помните, что такое дополнительное топливо, сожженное или сэкономленное, будет иметь большое значение в конце пути — будь оно коротким или длинным… !!!
Подробнее: Что такое мощность в лошадиных силах?
О компании CarBikeTech
CarBikeTech — технический блог. Его члены имеют опыт работы в автомобильной сфере более 20 лет. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.
Посмотреть все сообщения CarBikeTech
лошадиных сил и крутящий момент: знай разницу
Drive и его партнеры могут получать комиссию, если вы покупаете продукт по одной из наших ссылок. Подробнее.
Все и их матери знают, что двумя главными показателями характеристик автомобиля являются мощность и крутящий момент. Они разбросаны по спецификациям каждого автомобиля, многократно наклеены в обзорах, выделены жирным шрифтом и анимированы в каждом онлайн-сравнительном видео, известном человеку. Однако немногие по-настоящему понимают их различия, даже если тысячи спорят, что важнее.
Хотя большинство из них может понять общие предпосылки мощности и крутящего момента, их определения, их история, их применение, математические уравнения, используемые для определения их значений, а также то, как и почему производители используют их, не так хорошо известны.И понятно, что поиск в Google для выяснения этих различий может быть связан с потенциальными ошибками, ошибочными деталями и старыми отсылками к бейсболу, которые могли бы знать только бумеры. Вот тут-то и появляется Drive .
Благодаря нашей опытной команде информационных экспертов, знающих язык и инженеры двигателя, мы составили полное руководство по соотношению мощности и крутящего момента. Мы объясняем не только, что такое каждый из них и как они используются, но и объясняем различные версии каждого из них и их отношение к скорости и ускорению.
Мы даже собираемся ответить на несколько вопросов о Torque , ужасно ужасном фильме о мотоциклах 2004 года, который обокрал Fast and the Furious . Ах да, мы пошли туда.
Джонатон Кляйн
Два типа крутящего момента и мощности.
Что такое мощность?
Лошадиная сила — это единица измерения, используемая для обозначения мощности или «скорости, с которой выполняется работа» двигателем или двигателем.Это относится ко всем двигателям и двигателям, но не только к двигателям внутреннего сгорания. Мощность вашего автомобиля показывает, насколько быстро эта работа может быть выполнена с большей мощностью, позволяющей выполнять работу быстрее.
Что такое крутящий момент?
Крутящий момент — это сила, умноженная на расстояние. В случае автомобилей «вращательный эквивалент линейной силы». По сути, это сила, приложенная к объекту с вращательным движением, то есть двигатель, прикладывающий силу к коленчатому валу, который, следовательно, вращает ваши шины.
В чем разница между мощностью и крутящим моментом?
Эти две стороны представляют собой две стороны одной медали, поскольку одна связана с другой: крутящий момент — это сила, а лошадиные силы — это скорость, с которой эта сила действует. Разница в том, что крутящий момент выполняет работу, а мощность — в том, насколько быстро эта работа выполняется.
Мощность и крутящий момент, а также диапазон оборотов двигателя автомобиля в минуту (об / мин), а также передача определяют скорость и ускорение автомобиля.
Сэм Бендалл @livemotofoto
Ускорение и скорость
Большинство людей используют термины «быстрый» и «быстро» как синонимы, особенно когда они говорят об автомобилях с высокими характеристиками. Ускорение и скорость, которые обозначают два термина «быстрый» и «быстрый» соответственно, на самом деле очень разные, однако напрямую связаны с мощностью и крутящим моментом.
Учитывая их взаимозаменяемость в обычном разговоре, а также мощность vs.В ходе дебатов о крутящем моменте мы сочли необходимым положить конец этому вопросу раз и навсегда.
Ускорение
В автомобилях ускорение означает способность автомобиля набирать скорость относительно времени, то есть скорость вашего автомобиля 0-60 миль в час. Это относится как к мощности, так и к крутящему моменту.
Скорость
Скорость — это скорость, с которой транспортное средство может работать, то есть диапазон скоростей автомобиля. Фактически, Bugatti Chiron может развивать скорость от 1 до 261 миль в час.
Ривиан
Полностью электрический R1T от Rivianобладает огромным крутящим моментом и мощностью.
Больше крутящего момента лучше для ускорения и больше мощности для скорости?
Ну и да, и нет. Чем больше у вас будет лошадиных сил, тем быстрее вы сможете разогнать свой теоретический автомобиль с точки зрения максимальной скорости, то есть Bugatti Chiron мощностью 1500 лошадиных сил и его максимальной скоростью 300 миль в час. Крутящий момент немного более требователен, так как действительно важно, где достигается максимальный крутящий момент и как долго он сохраняется.
Предположим, что теоретический автомобиль с 200 лошадиными силами и 200 фунт-фут крутящего момента с крутящим моментом, достигаемым при 6000 об / мин, противопоставляется другому теоретическому автомобилю с 200 лошадиными силами и только 150 фунт-фут крутящего момента, на этот раз достигающим 1500 об / мин и остается неизменным до его красной черты 6500 об / мин.В этом случае вторая машина будет ускоряться быстрее первой, даже если у нее меньший крутящий момент.
Чтобы придать этому сценарию больше реализма, сравните дрэг-рейсинг между Bugatti Chiron и Porsche Taycan Turbo S EV. Поскольку электромобиль развивает максимальный крутящий момент 774 фунт-фут при 0 об / мин, он может опережать (2,4 секунды до 60 миль в час) 1100 фунт-фут Bugatti (2,5 секунды до 60 миль в час), потому что Bugatti не достигает максимального крутящего момента. до 1180 об. / мин.
Depositphotos
Мы выбрали этого великолепного зверя.
Почему люди выбрали лошадиную силу вместо силы лося, лося или оленя?
Что мы, канадцы?
Но на самом деле мощность в лошадиных силах появилась, когда шотландский инженер по имени Джеймс Ватт хотел сравнить мощность паровых двигателей и тягловых лошадей, чтобы продать людям свой паровой бизнес — ура жадность! Наблюдение за лошадью может вращать мельничное колесо 144 раза в час, и что колесо имело 3.Ватт определил, что в радиусе 7 метров лошадь может пройти 2,4 × 2π × 12 футов за одну минуту.
Вот уравнение для всех математиков.
P = Wt = Fdt = 180 фунт-сила x 2,4 x 2 x 12 фут1мин = 32,572 фут-фунт-сила / мин
Ватт затем может применить эту формулу к своим паровым двигателям и определить, насколько они эффективнее по сравнению с сеноядным, спящим, большим олом. какающие лошади все использовали в то время. Так родились лошадиные силы. Может быть, если бы лось или лось были более доступны в то время, Ватт использовал бы их.
Depositphotos
Почему некоторые производители используют разные числа для обозначения крутящего момента?
Мы живем в глобализированном мире, что бы ни говорили некоторые люди, и вместе с этим появляются разные ярлыки и измерения для одного и того же — например, метрическая или имперская. Крутящий момент ничем не отличается: производители автомобилей используют фунт-фут (фунт-фут), фут-фунт (фут-фунт) и ньютон-метр (НМ).
Фунт-фут (фунт-фут)
Фунт-фут — это момент инерции на оси, которая прилагает один фунт силы в радиусе одного фута. TL: DR, фунт-футы относятся к силе, прилагаемой и оказываемой колесами автомобиля, когда он цепляется за тротуар.
Фут-фунты (фут-фунты)
Британская версия фунт-футов, только задом наперед, как они едут по левой стороне дороги, но их автомобили правосторонние. В этом нет ничего особенного. Фут-фунт также относится к единице работы, но используется производителями автомобилей.
Ньютон-метр (НМ)
Ньютон-метр — это единица измерения крутящего момента в метрической системе, а один фут-фунт равен 0,73756 ньютон-метра.
Почему некоторые производители используют разные числа для обозначения лошадиных сил?
Как и в случае с крутящим моментом, существует различие между цифрами, предоставленными производителем, представляющими мощность, при этом основными четырьмя четырьмя являются мощность, тормозная мощность, метрическая мощность и киловатт. Вот что все они означают и почему используются.
Лошадиная сила (л.с.)
Лошадиная сила — это наиболее часто используемая цифра для обозначения мощности автомобиля и чаще всего связана с тем, какую мощность двигатель автомобиля развивает от кривошипа двигателя, а не от шин.Это легко, как известно, и отлично выглядит в маркетинге.
Тормозная мощность (л. С.)
Тормозная мощность обычно используется странами за пределами США и обозначает мощность двигателя на шинах автомобиля, а не на кривошипе. Это реальная мощность вашего автомобиля, которую он может физически производить на передней, задней или всех четырех шинах.
Метрическая лошадиная сила (PS, CV, CH)
Одна метрическая лошадиная сила, записанная как pferdestärke (PS), cheval-vapeur (CH) или cavallo vapore (CV), отличается от британской или стандартной лошадиных сил из-за того, как она был рассчитан.Чтобы получить метрическую мощность в лошадиных силах, лошадь прикрепляли к 75-килограммовой гири на конце шкива, а затем рассчитывали, насколько быстро она сможет поднять ее на один метр. Результат — одна секунда. Затем это уравнение было принято равным одной метрической лошадиных силах, что на самом деле составляет 98,6 процента от британской или стандартной лошадиных сил при сравнении.
Вот математика для вас, любители уравнений!
75 кг × 9,80665 м / с2 × 1 м / 1 с = 75 кгс · м / с = 1 PS
кВт
Киловатт — это термин, который наши друзья используют чаще всего, и на самом деле это наиболее точное измерение мощности в этом списке.Его также использует каждый инженер в мире. Киловатт измеряет передачу энергии с течением времени и дает 1 киловатт, равный 1,341 стандартной лошадиной силы.
Джозеф Юн младший
Автор показывает, как крутящий момент и мощность вместе влияют на шины.
Часто задаваемые вопросы о мощности и крутящем моменте
У вас есть вопросы, У Drive есть ответы!
В: Что лучше: крутящий момент или мощность?
A: Зависит от того, кого вы спросите.Для гонщиков Формулы 1 это сочетание того и другого. Для водителей ралли и бездорожья это крутящий момент. Для гонщиков на сухопутной скорости все решает максимальная мощность в лошадиных силах.
Вопрос: Тогда почему производители рекламируют мощность в лошадиных силах больше, чем крутящий момент?
A: Потому что нас накормили длинной цепочкой дезинформации о том, почему лошадиные силы лучше, потому что обычно их больше и лучше для слоганов и маркетинга. Продажи! Теперь, когда электромобили становятся мейнстримом, ожидайте, что их будут многократно бить по голове крутящим моментом.
В. Является ли все, что я знаю о характеристиках автомобиля, ложью?
A: Не обязательно. Лошадиная сила по-прежнему имеет значение и является очень полезным показателем, просто непропорционально большое внимание уделяется лошадиным силам. Особенно, когда то, что вы чувствуете, когда нажимаете на дроссельную заслонку, — это в основном крутящий момент.
Вопрос: Почему тогда не все автомобили дизельные? Я знаю, что у них много крутящего момента.
A: Ну, автомобильная промышленность это пробовала, и … да. Есть еще ряд дизельных двигателей, особенно на рынке пикапов, но там есть плохая кровь.Дизели, как и бензиновый двигатель, похоже, уходят в прошлое.
В: Здесь появляются электромобили? У электромобилей больше крутящего момента?
A: На самом деле они не обладают большим крутящим моментом, чем обычные двигатели внутреннего сгорания, люди больше восхищаются их производительностью.
Двигатель внутреннего сгорания требует топлива, искры и сгорания, что требует времени для создания и передачи энергии через карданный вал к колесам.Для электромобиля эта мощность всегда готова для немедленной передачи на колеса. Думайте о характеристиках электромобиля как о включении света по сравнению с зажиганием газовой плиты. Мгновенный крутящий момент по запросу.
В: Тогда крутящий момент — хороший фильм?
A: В зависимости от обстоятельств, вам нравятся грязные грабежи Fast and the Furious с мотоциклами и сцена, в которой супербайк с турбинным двигателем, названный «Y2K», выходит на скорость деформации?
В: Разве это не очевидно?
A: Тогда да, отлично.Ice Cube будет доволен.
Давайте поговорим, прокомментируем ниже, чтобы поговорить с редакторами
The Drive !Мы здесь, чтобы быть экспертами во всем, что связано с практическими рекомендациями. Используйте нас, хвалите нас, кричите на нас. Прокомментируйте ниже, и давайте поговорим! Вы также можете написать нам в Twitter или Instagram, вот наши профили.
Джонатон Кляйн: Twitter (@ jonathon.klein), Instagram (@jonathon_klein)
Тони Маркович: Twitter (@T_Marko), Instagram (@t_marko)
Крис Тиг: Twitter (@TeagueDrives), Instagram (@TeagueDrives)
Что это такое и почему это важно?
Мощность и крутящий момент часто упоминаются при покупке автомобиля, но каковы различия и почему они важны?
Мощность и крутящий момент.Это слова, которые вы постоянно будете встречать вместе при изучении характеристик модели автомобиля. Крутящий момент — это величина, измеряемая в фунтах на фут (фунт-фут), которая позволяет оценить, сколько мощности вы получаете, и часто ею хвастаются автолюбители.
А что такое крутящий момент ? Чем он отличается от лошадиных сил и почему это важно? Если вы не уверены на 100%, значит, вы точно не одиноки. Это важные вопросы, на которые автомобильная промышленность, похоже, считает, что мы знаем ответы, поэтому никогда не объясняйте их полностью.Здесь мы развеем тайну, окружающую крутящий момент, и дадим вам ответы простым языком.
Определение крутящего момента
Поищите в Google «крутящий момент», и вы столкнетесь с этим механическим определением:
«сила, которая имеет тенденцию вызывать вращение.
«Трехлитровый двигатель обладает большим крутящим моментом»
Не очень понятно? Однако, если вы углубитесь в несколько онлайн-статей и прочтете многословные объяснения, вы обнаружите, что крутящий момент в основном означает, сколько мощности требуется автомобилю для достижения определенной скорости.Таким образом, чем больше крутящий момент у вашего автомобиля, тем больше ускорение.
Роль крутящего момента в автомобильном двигателе
Крутящий момент является важной частью выработки энергии двигателем автомобиля, поскольку он представляет собой нагрузку, с которой двигатель может справиться для выработки определенного количества мощности для вращения двигателя вокруг своей оси. Сила измеряется в фунтах (фунтах) на фут (фут) вращения вокруг одной точки. Умножьте эту крутящую силу (в фунт-футах) на скорость вращения оси в минуту (об / мин), и вы получите выходную мощность двигателя.Это то, что определяет, насколько эффективно автомобиль может разгоняться на разных скоростях, и это важно для высокопроизводительных автомобилей.
На этом графике показано, как крутящий момент и мощность соотносятся друг с другом, при этом крутящий момент показан вертикально, а число оборотов в минуту — по горизонтали. Максимальный крутящий момент на графике составляет всего 2500 об / мин, что означает, что автомобиль имеет «нижний предел крутящего момента». Это характерно для высокопроизводительных автомобилей, таких как линейка Nissan NISMO и совершенно новый Ford Focus RS, которые могут очень быстро ускоряться с низких скоростей.
Пример:
— Совершенно новый Ford Focus RS развивает крутящий момент 325 фунт-фут в диапазоне от 2000 до 4500 об / мин (крутящий момент на низких оборотах). Это означает, что двигатель может перемещать 347 фунтов силы в пределах одного фута вращения двигателя и быстро ускоряется с низкой скорости.
График демонстрирует кривую крутящего момента рядом с мощностью в лошадиных силах для автомобиля с низким крутящим моментом.
Если вы хотите взглянуть на крутящий момент с другой стороны, грузовым автомобилям, перевозящим тяжелые грузы, требуется «высокий крутящий момент», когда крутящий момент достигает пика при более высоких оборотах.Это означает, что грузовик будет медленнее разгоняться, но уровень крутящего момента позволит ему справиться с дополнительным весом при увеличении оборотов.
Преимущества крутящего момента
Более комфортное вождение — Если у вашего автомобиля низкий крутящий момент, это обычно означает, что у вас есть доступ к большей мощности двигателя на более низких передачах. В результате вам не придется так часто переключать передачи при ускорении с низких скоростей, и вождение будет более расслабленным.
Легче перевозить тяжелые грузы — Как упоминалось ранее, крутящий момент полезен, если у вас есть грузовик, перевозящий тяжелые грузы.Наличие высокого крутящего момента при увеличении частоты вращения двигателя (об / мин) делает транспортировку тяжелых грузов намного проще и эффективнее.
Легче преодолевать крутые подъемы — Дополнительный крутящий момент — это еще и то, что создает достаточно мощности для движения автомобиля, особенно при движении по крутым склонам. Так что крутящий момент может быть полезен при движении по бездорожью и в экстремальных условиях.
Вектор крутящего момента — Вектор крутящего момента — это довольно новая технология, которая позволяет дифференциалу автомобиля распределять определенные уровни крутящего момента на каждое колесо.Эта технология популярна в полноприводных автомобилях, где распределение крутящего момента на все 4 колеса улучшает сцепление с дорогой и управляемость. В переднеприводных автомобилях вектор крутящего момента эффективно уравновешивает автомобиль. Например, если дорога скользкая, крутящий момент может быть уменьшен на одном колесе и увеличен на противоположном, чтобы действовать как тормоз и противодействовать скольжению.
Наконечник по крутящему моменту: Если у вас есть автомобиль с мощным двигателем, вы можете увеличить крутящий момент за счет увеличения числа оборотов. Если коробка передач и дифференциал уменьшают число оборотов кривошипа до числа оборотов колес в 9 раз, вы получаете в 9 раз больший крутящий момент в колесах.Таким образом, правильное использование передач может преобразовать низкий крутящий момент двигателя в высокий крутящий момент, но за счет скорости (об / мин).
Мощностьв зависимости от крутящего момента — x-engineer.org
В этой статье мы поймем, как создается крутящий момент двигателя , как рассчитывается мощность двигателя и что такое крутящий момент и кривая мощности . Кроме того, мы собираемся взглянуть на карты крутящего момента и мощности двигателя (поверхности).
К концу статьи читатель сможет понять разницу между крутящим моментом и мощностью, как они влияют на продольную динамику автомобиля и как интерпретировать кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке.
Определение крутящего момента
Крутящий момент можно рассматривать как вращающее усилие , приложенное к объекту. Крутящий момент (вектор) — это произведение между силой (вектором) и расстоянием (скаляр). Расстояние, также называемое плечом рычага , измеряется между усилием и точкой поворота. Подобно силе, крутящий момент является вектором и определяется амплитудой и направлением вращения.
Изображение: Момент затяжки на колесном болте
Представьте, что вы хотите затянуть / ослабить болты колеса.Нажатие или вытягивание рукоятки гаечного ключа, соединенного с гайкой или болтом, создает крутящий момент (усилие поворота), который ослабляет или затягивает гайку или болт.
Крутящий момент Т [Нм] является произведением силы F [Н] и длины плеча рычага a [м] .
\ [\ bbox [# FFFF9D] {T = F \ cdot a} \]Чтобы увеличить величину крутящего момента, мы можем либо увеличить силу, либо длину плеча рычага, либо и то, и другое.
Пример : Рассчитайте крутящий момент, полученный на болте, если рычаг гаечного ключа имеет 0.25 м и приложенная сила 100 Н (что приблизительно эквивалентно толкающей силе 10 кг )
\ [T = 100 \ cdot 0,25 = 25 \ text {Нм} \]Тот же крутящий момент можно было бы получить, если бы плечо рычага было 1 м и усилие только 25 Н .
Тот же принцип применяется к двигателям внутреннего сгорания. Крутящий момент на коленчатом валу создается силой, прикладываемой к шейке шатуна через шатун.
Изображение: Крутящий момент на коленчатом валу
Крутящий момент T будет создаваться на коленчатом валу на каждой шейке шатуна каждый раз, когда поршень находится в рабочем ходе.Плечо a в данном случае имеет радиус кривошипа (смещение) .
Величина силы F зависит от давления сгорания внутри цилиндра. Чем выше давление в цилиндре, тем выше усилие на коленчатом валу, тем выше выходной крутящий момент.
Изображение: функция вычисления крутящего момента двигателя для давления в цилиндре
Длина плеча рычага влияет на общую балансировку двигателя . Слишком большое его увеличение может привести к дисбалансу двигателя, что приведет к увеличению усилий на шейках коленчатого вала.
Пример : Рассчитать крутящий момент на коленчатом валу для двигателя со следующими параметрами:
| Диаметр цилиндра, B [мм] | 85 |
| Давление в цилиндре, p [бар] | 12 |
| Смещение кривошипа, a [мм] | 62 |
Сначала мы вычисляем площадь поршня (предполагая, что головка поршня плоская, а ее диаметр равен диаметру отверстия цилиндра):
\ [A_p = \ frac {\ pi B ^ 2} {4} = \ frac {\ pi \ cdot 0.2 \]Во-вторых, мы вычислим силу, приложенную к поршню. Чтобы получить силу в Н, (Ньютон), мы будем использовать давление, преобразованное в Па (Паскаль).
\ [F = p \ cdot A_p = 120000 \ cdot 0,0056745 = 680.94021 \ text {N} \]Предполагая, что вся сила в поршне передается на шатун, крутящий момент рассчитывается как:
\ [T = F \ cdot a = 680.94021 \ cdot 0.062 = 42.218293 \ text {Нм} \]Стандартная единица измерения крутящего момента — Н · м (Ньютон-метр).В частности, в США единицей измерения крутящего момента двигателя является фунт-сила · фут (фут-фунт). Преобразование между Н · м и фунт-сила · фут составляет:
\ [\ begin {split}1 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} & = 1.355818 \ text {N} \ cdot \ text {m} \\
1 \ text {N} \ cdot \ text {m} & = 0.7375621 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft}
\ end {split} \]
Для нашего конкретного примера крутящий момент в британских единицах (США):
\ [T = 42.218293 \ cdot 0.7375621 = 31.138615 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} \]Крутящий момент T [N] также может быть выражен как функция среднее эффективное давление двигателя.
\ [T = \ frac {p_ {me} V_d} {2 \ pi n_r} \] где:
p me [Па] — среднее эффективное давление
V d [m 3 ] — рабочий объем двигателя
n r [-] — количество оборотов коленчатого вала за полный цикл двигателя (для 4-тактного двигателя n r = 2 )
Определение мощности
В физике мощность — это работа, выполненная во времени, или, другими словами, скорость выполнения работы .В системах вращения мощность P [Вт] является произведением крутящего момента T [Нм] и угловой скорости ω [рад / с] .
\ [\ bbox [# FFFF9D] {P = T \ cdot \ omega} \]Стандартная единица измерения мощности — Вт, (ватт) и скорости вращения — рад / с, (радиан в секунду) . Большинство производителей транспортных средств предоставляют мощность двигателя л.с. (тормозная мощность) и скорость вращения об / мин (оборотов в минуту).Поэтому мы будем использовать формулы преобразования как для скорости вращения, так и для мощности.
Чтобы преобразовать от об / мин до рад / с , мы используем:
\ [\ omega \ text {[rad / s]} = N \ text {[rpm]} \ cdot \ frac {\ pi} { 30} \]Чтобы преобразовать рад / с в об / мин , мы используем:
\ [N \ text {[rpm]} = \ omega \ text {[rad / s]} \ cdot \ frac {30 } {\ pi} \]Мощность двигателя также может быть измерена в кВт вместо Вт для более компактного значения.Чтобы преобразовать кВт в л.с. и обратно, мы используем:
\ [\ begin {split}P \ text {[bhp]} & = 1.36 \ cdot P \ text {[kW]} \\
P \ text {[кВт]} & = \ frac {P \ text {[bhp]}} {1.36}
\ end {split} \]
В некоторых случаях вы можете найти л.с. (мощность в лошадиных силах) вместо л.с. как единица измерения мощности.
Имея скорость вращения, измеренную в об / мин , и крутящий момент в Нм , формула для расчета мощности следующая:
\ [\ begin {split}P \ text {[кВт]} & = \ frac {\ pi \ cdot N \ text {[об / мин]} \ cdot T \ text {[Нм]}} {30 \ cdot 1000} \\
P \ text {[HP]} & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot N \ text {[rpm]} \ cdot T \ text {[Nm]}} {30 \ cdot 1000}
\ end {split} \]
Пример . Рассчитайте мощность двигателя как в кВт, , так и в л.с. , если крутящий момент двигателя составляет 150 Нм , а частота вращения двигателя составляет 2800 об / мин .
\ [\ begin {split}P & = \ frac {\ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 44 \ text {kW} \\
P & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 59,8 \ text {HP}
\ end {split} \]
Динамометр двигателя
Скорость двигателя измеряется с помощью датчика на коленчатом валу (маховике).В идеале, чтобы рассчитать мощность, мы должны также измерить крутящий момент на коленчатом валу с помощью датчика. Технически это возможно, но не применяется в автомобильной промышленности. Из-за условий эксплуатации коленчатого вала (температуры, вибрации) измерение крутящего момента двигателя с помощью датчика не является надежным методом. Также довольно высока стоимость датчика крутящего момента. Поэтому крутящий момент двигателя измеряется во всем диапазоне скорости и нагрузки с помощью динамометра (испытательный стенд) и отображается (сохраняется) в блоке управления двигателем.
Изображение: Схема динамометра двигателя
Динамометр — это, по сути, тормоз (механический, гидравлический или электрический), который поглощает мощность, производимую двигателем. Самым используемым и лучшим типом динамометра является электрический динамометр . Фактически это электрическая машина , которая может работать как генератор или как двигатель . Изменяя крутящий момент нагрузки генератора, двигатель может быть переведен в любую рабочую точку (скорость и крутящий момент).Кроме того, при отключенном двигателе (без впрыска топлива) генератор может работать как электродвигатель для раскрутки двигателя. Таким образом можно измерить трение двигателя и потери крутящего момента насоса.
В электрическом динамометре ротор соединен с коленчатым валом. Связь между ротором и статором электромагнитная. Статор закреплен через плечо рычага на датчике нагрузки . Чтобы уравновесить ротор, статор будет прижиматься к датчику нагрузки. Крутящий момент T вычисляется путем умножения силы F , измеренной в датчике нагрузки, на длину плеча a рычага.
\ [T = F \ cdot a \]Параметры двигателя: тормозной момент, тормозная мощность (л.с.) или удельный расход топлива при торможении (BSFC) содержат ключевое слово «тормоз», потому что для их измерения используется динамометр (тормоз). .
В результате динамометрического испытания двигателя получается карт крутящего момента (поверхности), которые дают значение крутящего момента двигателя при определенных оборотах двигателя и нагрузке (стационарные рабочие точки). Нагрузка двигателя эквивалентна положению педали акселератора.
Пример карты крутящего момента для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :
| Двигатель крутящий момент [Нм] | Положение педали акселератора [%] | |||||||||||||||
| 83 5 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 100 | ||||||||||
| 100 | ||||||||||||||||
| 45 | 90 | 107 | 109 | 110 | 111 | 114 | 116 | |||||||||
| 1300 | 60 | 105 | 132 | 105 | 132 9048 138 | 141 | ||||||||||
| 1800 | 35 | 89 | 133 | 141 | 1 42 | 144 | 145 | 149 | ||||||||
| 2300 | 19 | 70 | 133 | 147 | 148 | 150 | 151 | 151 | 151 9048 3 | 55 | 133 | 153 | 159 | 161 | 163 | 165 |
| 3300 | 0 | 41 | 41 | 9048 | 171 | |||||||||||
| 3800 | 0 | 33 | 116 | 150 | 160 | 167 | 170 | 175 | 155 | 169 | 176 | 180 | 184 | |||
| 4800 9048 3 | 0 | 18 | 106 | 155 | 174 | 179 | 185 | 190 | ||||||||
| 5300 | 0 96483 | 12181 | 187 | |||||||||||||
| 5800 | 0 | 4 | 84 | 136 | 161 | 170 | 175 | 183 | 72 | 120 | 145 | 153 | 159 | 171 | ||
Пример схемы мощности для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :
| Положение педали акселератора [%] | ||||||||||||||||||||
| 5 | 10 | 20 9 0483 | 30 | 40 | 50 | 60 | 100 | |||||||||||||
| Двигатель скорость [об / мин] | 12 | 13 | 13 | 13 | 13 | |||||||||||||||
| 1300 | 11 | 19 | 24 | 25 | 25 | 9048 1800 | 9 | 23 | 34 | 36 | 36 | 37 | 37 | 38 | ||||||
| 2300 | 6 | 49 | 49 | 51 | ||||||||||||||||
| 2800 | 1 | 22 | 53 | 61 | 63 | 64 | 65 | 66 | ||||||||||||
| 3300 | 0 | 19 | 59 | 71 | 76 | 78 | 78000 | 0 | 18 | 63 | 81 | 87 | 90 | 92 | 95 | |||||
| 4300 | 0 | 16 | 9048 110 | 113 | ||||||||||||||||
| 4800 | 0 | 12 | 72 | 106 | 119 | 122 | 126 | 130 | 72 | 111 | 126 | 132 | 137 | 141 | ||||||
| 5800 | 0 90 483 | 3 | 69 | 112 | 133 | 140 | 145 | 151 | ||||||||||||
| 6300 | 0 | 0 | 65 | 65 | 153 | |||||||||||||||
Электронный блок управления (ЕСМ) ДВС имеет карту крутящего момента, хранящуюся в памяти.Он вычисляет (интерполирует) функцию крутящего момента двигателя от текущих оборотов двигателя и нагрузки. В ECM нагрузка выражается как давление во впускном коллекторе для бензиновых двигателей (искровое зажигание, SI) и время впрыска или масса топлива для дизельных двигателей (воспламенение от сжатия, CI). Стратегия расчета крутящего момента двигателя имеет поправки, основанные на температуре и давлении всасываемого воздуха.
График данных крутящего момента и мощности, функции частоты вращения и нагрузки двигателя дает следующие поверхности:
Изображение: поверхность крутящего момента двигателя SI | Изображение: поверхность мощности двигателя SI |
Для Для лучшей интерпретации карт крутящего момента и мощности можно построить двухмерную линию крутящего момента для фиксированного значения положения педали акселератора.
Изображение: кривые крутящего момента двигателя SI | Изображение: кривые мощности двигателя SI |
Крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке
Как вы видели, крутящий момент и мощность внутреннего сгорания двигатель зависит как от частоты вращения двигателя, так и от нагрузки. Обычно производители двигателей публикуют характеристики крутящего момента и кривых (кривые) при полной нагрузке (100% положение педали акселератора). Кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке подчеркивают максимальный крутящий момент и распределение мощности во всем диапазоне оборотов двигателя.
Изображение: параметры крутящего момента и мощности двигателя при полной нагрузке
Форма приведенных выше кривых крутящего момента и мощности не соответствует реальному двигателю, их цель — объяснить основные параметры. Тем не менее, формы аналогичны реальным характеристикам искрового зажигания (бензин), левого впрыска, атмосферного двигателя.
Частота вращения двигателя N e [об / мин] характеризуется четырьмя основными моментами:
N мин — минимальная стабильная частота вращения двигателя при полной нагрузке
N Tmax — частота вращения двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
Н Pmax — частота вращения двигателя при максимальной мощности двигателя; также называется номинальная частота вращения двигателя
N max — максимальная стабильная частота вращения двигателя
На минимальной частоте вращения двигатель должен работать плавно, без колебаний и остановок.Двигатель также должен позволять работать на максимальной скорости без каких-либо повреждений конструкции.
крутящий момент двигателя при полной нагрузке кривая T e [Нм] характеризуется четырьмя точками:
T 0 — крутящий момент двигателя при минимальных оборотах двигателя
T max — максимальный двигатель крутящий момент (максимальный крутящий момент или номинальный крутящий момент )
T P — крутящий момент двигателя при максимальной мощности двигателя
T M — крутящий момент двигателя при максимальной частоте вращения двигателя
В зависимости от типа всасываемого воздуха (атмосферный или с турбонаддувом) максимальный крутящий момент может быть точечным или линейным.Для двигателей с турбонаддувом или наддувом максимальный крутящий момент может поддерживаться постоянным между двумя значениями частоты вращения двигателя.
Мощность двигателя при полной нагрузке кривая P e [л.с.] характеризуется четырьмя точками:
P 0 — мощность двигателя при минимальных оборотах двигателя
P max — максимальная мощность двигателя мощность (пиковая мощность или номинальная мощность )
P T — мощность двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
P M — мощность двигателя при максимальной частоте вращения двигателя
Область между минимальными оборотами двигателя N мин и максимальная частота вращения двигателя N Tmax называется зоной нижнего конца крутящего момента.Чем выше крутящий момент в этой области, тем лучше возможности запуска / ускорения транспортного средства. Когда двигатель работает в этой области при полной нагрузке, если сопротивление дороги увеличивается, частота вращения двигателя будет уменьшаться, что приведет к падению крутящего момента двигателя и остановке двигателя . По этой причине эта область также называется областью нестабильного крутящего момента .
Область между максимальной частотой вращения двигателя N Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N Pmax называется диапазоном мощности .Во время разгона автомобиля для достижения наилучших характеристик переключение передач (вверх) следует выполнять на максимальной мощности двигателя. В зависимости от передаточных чисел коробки передач после переключения на выбранной передаче частота вращения двигателя снижается до максимального крутящего момента, что обеспечивает оптимальное ускорение. Переключение передач на максимальной мощности двигателя позволит удерживать частоту вращения двигателя в пределах диапазона мощности.
Область между максимальной частотой вращения двигателя N Pmax и максимальной частотой вращения двигателя N max называется зоной верхнего конца крутящего момента.Более высокий крутящий момент приводит к более высокой выходной мощности, что означает более высокую максимальную скорость автомобиля и лучшее ускорение на высокой скорости.
Когда частота вращения двигателя поддерживается между максимальной частотой вращения двигателя N Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N max , если сопротивление транспортного средства увеличивается, частота вращения двигателя падает, а выходной крутящий момент увеличивается, таким образом компенсация увеличения дорожной нагрузки. По этой причине эта область называется областью стабильного крутящего момента .
Ниже вы можете найти несколько примеров кривых крутящего момента и мощности при полной нагрузке для различных типов двигателей. Обратите внимание на форму кривых в зависимости от типа двигателя (с искровым зажиганием или с компрессионным зажиганием) и типа воздухозаборника (атмосферный или с турбонаддувом).
Крутящий момент и мощность двигателя Honda 2.0 при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 4-рядный | Изображение: Двигатель Honda 2.0 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке | ||
| Топливо | бензин (SI) | |||
| Объем двигателя [см 3 ] | 1998 | |||
| впрыск топлива | порт клапана | |||
воздухозаборник 9000 | Выбор фаз газораспределения | переменная | ||
| T макс. [Нм] | 190 | |||
| N Tmax [об / мин] | 4500 | 4500 | 4500 Л.с.] | 155 |
| N Pmax [об / мин] | 6000 | Н макс [об / мин] | 6800 |
Saab 2.Крутящий момент и мощность двигателя 0T при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 4-рядный | Изображение: Двигатель Saab 2.0T SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке | ||
| Топливо | бензин (SI) | |||
| Объем двигателя [см 3 ] | 1998 | |||
| Впрыск топлива | патрубок клапана | |||
| с турбонаддувом Время работы клапана | фиксированное | | ||
| T макс. [Нм] | 265 | |||
| N Tmax [об / мин] | 2500 | макс. | 175 | |
| N Pmax [об / мин] | 5500 | |||
| N 9053 3 макс. [об / мин] | 6300 |
Audi 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя TFSI при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 4-рядный | Изображение: Двигатель Audi 2.0 TFSI SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке | |
| Топливо | бензин (SI) | ||
| Объем двигателя [см 3 ] | 1994 | ||
| Впрыск топлива | прямой | ||
| с турбонаддувом Время работы клапана | фиксированное | ||
| T макс [Нм] | 280 | ||
| N Tmax [об / мин] | 1800-5000 | макс. Л.с.] | 200 |
| N Pmax [об / мин] | 5100 — 6000 | ||
| 6500 |
Toyota 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя D-4D при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 4-рядный | Изображение: Двигатель Toyota 2.0 CI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке | |
| Топливо | дизель (CI) | ||
| Объем двигателя [см 3 ] | 1998 | ||
| Впрыск топлива | прямой | ||
| всасываемый воздух Выбор фаз газораспределения | фиксированный | ||
| T макс. [Нм] | 300 | ||
| N Tmax [об / мин] | 34 [об / мин]126 | ||
| N Pmax [об / мин] | 3600 | ||
| N макс. [об / мин] | 5200 |
Mercedes-Benz 1.8 Крутящий момент и мощность двигателя Kompressor при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 4-рядный | Изображение: Двигатель Mercedes Benz 1.8 Kompressor SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке | |
| Топливо | бензин | ||
| Объем двигателя [см 3 ] | 1796 | ||
| Впрыск топлива | порт клапана | ||
| нагнетательный воздухозаборник Воздухозаборник 9048 синхронизация | фиксированная | ||
| T макс. [Нм] | 230 | ||
| N Tmax [об / мин] | 2800-4600 | макс. ] | 156 |
| N Pmax [об / мин] | 5200 | 90 486||
| N макс. [об / мин] | 6250 |
BMW 3.0 Крутящий момент и мощность двигателя TwinTurbo при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 6-рядный | Изображение: Двигатель BMW 3.0 TwinTurbo SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке | |||||
| Топливо | бензин | ||||||
| Объем двигателя [см 3 ] | 2979 | ||||||
| Впрыск топлива | прямой | ||||||
| Воздухозаборник | с двойным наддувом | с двойным турбонаддувом | Время работы клапана | переменное | |||
| T макс. [Нм] | 400 | ||||||
| N Tmax [об / мин] | 9033 — 5000 9033 — 5000 макс. [Л.с.]306 | ||||||
| N Pmax [об / мин] | 5800 | ||||||
| N макс. [об / мин] | 7000 |
Mazda 2.6 крутящий момент и мощность при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 2 Ванкель | Изображение: Двигатель Mazda 2.6 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке | |
| Топливо | бензин | ||
| Объем двигателя [см 3 ] | 1308 (2616) | ||
| Впрыск топлива | порт клапана | ||
| Впуск воздуха | атмосферный | фиксированный | |
| T макс. [Нм] | 211 | ||
| N Tmax [об / мин] | 5500 | макс. | 231 |
| N Pmax [об / мин] | 8200 | ||
| N макс. [об / мин] | 9500 |
Porsche 3.6 крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке
| Архитектура цилиндров | 6 плоских | Изображение: двигатель Porsche 3.6 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке | ||
| Топливо | бензин | |||
| Объем двигателя [см 3 ] | 3600 | |||
| Впрыск топлива | порт клапана | |||
| Воздухозаборник | атмосферный клапан | |||
| T макс. [Нм] | 405 | |||
| N Tmax [об / мин] | 5500 | |||
| N Pmax [об / мин] | 7600 | |||
| N max [об / мин] | 8400 |
Ключевые утверждения, которые следует учитывать в отношении мощности и крутящего момента двигателя:
крутящий момент
- крутящий момент является составляющей мощности
- крутящий момент может быть увеличен путем увеличения среднего эффективного давление двигателя или за счет снижения потерь крутящего момента (трение, накачивание)
- с более низким максимальным крутящим моментом, распределенным в диапазоне скоростей двигателя, с точки зрения тяги лучше, чем с более высокой точкой максимального крутящего момента
- нижний конечный крутящий момент очень важно для пусковых возможностей автомобилей
- высокий крутящий момент полезен в условиях бездорожья, когда автомобиль эксплуатируется на больших уклонах дороги, но на низкой скорости
Мощность
- Мощность двигателя зависит как от крутящего момента, так и от скорости
- мощность может быть увеличена за счет увеличения крутящего момента или частоты вращения двигателя
- высокая мощность важна для высоких скоростей автомобиля eds: чем выше максимальная мощность, тем выше максимальная скорость транспортного средства.
- Распределение мощности двигателя при полной нагрузке в диапазоне оборотов двигателя влияет на способность автомобиля к ускорению на высоких скоростях.
- для наилучшего ускорения. работать в диапазоне мощности, между максимальным крутящим моментом двигателя и мощностью
. По любым вопросам или наблюдениям относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.
Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!
Что такое крутящий момент? Объяснение NM и LB-FT
Если вы посмотрите на технические характеристики двигателя автомобиля, вы увидите цифры мощности и крутящего момента. Мощность говорит сама за себя, но крутящий момент? Не так много.
Большие цифры мощности могут выглядеть впечатляюще, но они — только часть истории при выяснении того, каким будет управлять автомобиль. Крутящий момент имеет не меньшее, а возможно и большее значение, в зависимости от того, как вы используете свой автомобиль. В этом руководстве вы найдете все, что вам нужно знать о крутящем моменте.
- Описание крутящего момента
- Почему крутящий момент имеет значение при выборе следующего автомобиля
- Какие автомобили имеют двигатели с низким крутящим моментом?
- Какие автомобили имеют двигатели с высоким крутящим моментом?
- Как крутящий момент влияет на экономию топлива
- У электромобилей низкий или высокий крутящий момент?
Что такое крутящий момент?
Power показывает, насколько быстро будет ехать автомобиль с определенным двигателем. Двигатель с большой мощностью будет разгоняться до предела оборотов, производя много шума и чувствуя себя очень возбуждающе.Но большинство людей не ездят так, и именно здесь крутящий момент играет важную роль. Крутящий момент говорит вам, насколько силен двигатель.
Представьте, что вы затягиваете гайку гаечным ключом. Использование короткого гаечного ключа требует больших усилий для затяжки гайки. Использование более длинного гаечного ключа требует меньших усилий для затяжки гайки до такой же степени. Более длинный гаечный ключ имеет больший крутящий момент.
Давайте выразим это в терминах автомобилей. Вы едете со скоростью 40 миль в час на высшей передаче и опускаете ногу. Автомобиль с низким крутящим моментом — гаечный ключ — не разгоняется быстро.Автомобиль с большим крутящим моментом — гаечный ключ — будет.
Крутящий момент измеряется в Ньютон-метрах (Нм), или вы можете увидеть фунт-фут (фунт-фут) в британской системе мер. Если вы хотите рассчитать преобразование для себя, 1 Нм эквивалентен 0,738 фунт / фут.
Посмотрите на тягу к крутящему моменту в нашем видео о перетягивании каната.
Почему крутящий момент имеет значение?
Как упоминалось ранее, крутящий момент показывает, как двигатель чувствует себя при ускорении. Автомобили с двигателями с высоким крутящим моментом, как правило, ускоряются медленнее на заданной скорости, но быстрее на низких оборотах на высокой передаче.
И наоборот, автомобили с двигателями с низким крутящим моментом имеют тенденцию ускоряться быстрее, чем обычно, но медленнее на низких оборотах на высокой передаче.
Автомобили с двигателями с низким крутящим моментом могут быть немного неистовыми и тяжелыми, требуя большого количества переключений передач и высоких оборотов, чтобы поддерживать прибывающую мощность. В правильном контексте это может быть довольно весело.
Автомобили с двигателями с высоким крутящим моментом намного проще ездить. Им нужно меньше переключений передач, и они взлетят, просто нажав на дроссельную заслонку во время движения. Это делает их фантастическими на автомагистралях.
Двигатели с высоким крутящим моментом, возможно, лучше подходят для большинства людей, что делает жизнь за рулем максимально легкой.
Какие автомобили имеют двигатели с низким крутящим моментом?
Как правило, автомобили с меньшими по объему бензиновыми двигателями без турбонаддува. Обычно это городские автомобили, такие как Toyota Aygo, и спортивные автомобили, такие как Mazda MX-5.
Какие автомобили имеют двигатели с высоким крутящим моментом?
Практически все остальное. Большие двигатели, как бензиновые, так и дизельные, по своей природе обладают высоким крутящим моментом.Но некоторые из последних небольших бензиновых двигателей с турбонаддувом также удивительно сильны. Например, 1,0-литровый 3-цилиндровый двигатель EcoBoost с турбонаддувом может быть небольшим, но его крутящего момента более чем достаточно для всех, кроме самых сложных ситуаций.
Однако обычно дизельный двигатель развивает больший крутящий момент, чем эквивалентный бензиновый двигатель. Это потому, что у них более длинный ход поршня — поршень должен дальше перемещаться внутри цилиндра. Как и в приведенной выше аналогии с маленьким / большим гаечным ключом, более длинный ход поршня создает больший крутящий момент, чем меньший.
Также дизельные двигатели обычно оснащаются турбонаддувом. Турбокомпрессор помогает создать большее давление внутри цилиндра, что снова увеличивает крутящий момент.
Если вам нужен автомобиль для буксировки прицепа или автоприцепа, вам понадобится дополнительная мощность двигателя с высоким крутящим моментом, который поможет справиться с лишним весом.
Стоит отметить, что двигатели с крутящим моментом, превышающим 400 Нм (295 фунт / фут), будь то бензиновые или дизельные, обычно лучше всего работают с автоматической коробкой передач. При крутящем моменте более 500 Нм (369 фунт / фут) большинство двигателей в любом случае оснащается автоматической коробкой передач, поскольку они лучше справляются с таким мощным двигателем.
Влияет ли крутящий момент на экономию топлива?
Да. Двигатели с низким крутящим моментом менее экономичны, потому что они должны работать больше, чем двигатели с высоким крутящим моментом. И наоборот, именно поэтому дизельные автомобили — хороший выбор, если вы отправляетесь в длительные скоростные поездки по автомагистралям. Они будут намного более экономичными, чем бензиновый автомобиль.
У электромобилей низкий или высокий крутящий момент?
Какой крутящий момент производит электромобиль, зависит от мощности двигателя, и некоторые цифры не кажутся такими впечатляющими.Но что отличает электромобили, так это то, что весь крутящий момент доступен мгновенно. Двигатели внутреннего сгорания развивают максимальный крутящий момент только при определенных оборотах двигателя.
Благодаря этому мгновенному крутящему моменту электромобили очень быстро выходят из строя — как Tesla Model 3, изображенная выше. Но, как и в случае с двигателями внутреннего сгорания, только двигатели с очень высоким крутящим моментом могут сильно разгоняться при большой нагрузке — например, при движении по автомагистрали.
Что дальше?
Не знаете, какой крутящий момент понадобится вашему следующему автомобилю? Тогда ознакомьтесь с инструментом Car Chooser.Просто ответьте на несколько вопросов о том, какой автомобиль вам нужен, и мы покажем вам автомобили, которые лучше всего соответствуют вашим потребностям. Затем вы можете проверить лучшие предложения на эти автомобили в нашей сети проверенных местных и национальных дилеров.
Готовы купить следующую машину?
- Создайте свой идеальный автомобиль на Carwow.
- Дилеры приходят к вам со своими лучшими предложениями.
- Сравните лучшие цены на carwow.
- carwow средняя экономия
- 2 900 фунтов стерлингов
Готовы купить следующую машину?
- Создайте свой идеальный автомобиль на Carwow.
- Дилеры приходят к вам со своими лучшими предложениями.
- Сравните лучшие цены на carwow.
лошадиных сил против крутящего момента: что важнее?
Вы когда-нибудь задумывались, почему ваша машина может разгоняться или не разгоняться до 100 км / ч за 2 секунды? Ну, это все связано с крутящим моментом и мощностью вашего автомобиля.
Эти две характеристики существенно определяют скорость вашего автомобиля. Чем выше крутящий момент и мощность, тем быстрее вы едете.Вот почему автомобильные рекламные ролики любят хвастаться, сколько лошадиных сил и крутящего момента могут дать их автомобили.
Но что они делают на самом деле и чем они отличаются? Ниже мы приводим все ответы на ваши вопросы, связанные со скоростью, чтобы вы могли определить, какой из них лучше всего подходит для вас.
Что такое мощность в лошадиных силах?лошадиных сил — это мощность, которую ваш двигатель может выдать за определенный промежуток времени. Итак, чем больше у вашего двигателя лошадиных сил, тем быстрее вы сможете ехать.Все просто, правда?
Ну, это немного сложнее. Мощность в лошадиных силах не имеет большого отношения к скорости «вне очереди», но как только автомобиль взлетает, способность использовать высокую максимальную скорость и поддерживать высокие скорости — вот то, что дает вам мощность. двигатель — это то, что заставляет автомобиль двигаться с такой скоростью.
Это время измеряется либо в одной секунде, либо в одной минуте. Эта сила, по сути, связана с тем, насколько быстро ваша машина едет, когда вы нажимаете на педаль газа.
Транспортные средства, такие как Ford Mustang Mach 1 2021 года, могут развивать максимальную скорость 168, потому что мощность, вырабатываемая двигателем, позволяет автомобилю постоянно ускоряться и в конечном итоге поддерживать максимальную скорость.
Что такое крутящий момент?Крутящий момент, как и количество лошадиных сил, отвечает за скорость вашего автомобиля. Крутящий момент связан с величиной крутящей силы, которую что-то может вытолкнуть. Поэтому, когда вы пытаетесь открыть липкую дверную ручку, сила, необходимая для поворота и открывания двери, зависит от используемого крутящего момента.
Так как это связано с тем, насколько быстро ваша машина может ехать? Что ж, если вы когда-либо пробовали гонять кого-нибудь на светофоре, насколько быстро вы двигались от остановки до старта из-за крутящего момента. Он отвечает за то, насколько быстро автомобиль может разгоняться, и помогает вам разогнаться до сотни за считанные секунды.
Движение поршней в двигателе вверх и вниз создает силу. Затем сила передается вашим колесам, что, в свою очередь, заставляет автомобиль двигаться. Это особенно необходимо, если вы планируете что-то буксировать, потому что количество работы и силы, производимые двигателем, напрямую связаны с тем, сколько автомобиль может тянуть и буксировать.
См. Наше Руководство по буксировочной способности.
В чем разница между мощностью и крутящим моментом?Хотя мощность и крутящий момент идут рука об руку для обеспечения быстрой езды, они по-прежнему являются двумя совершенно разными аспектами возможностей вашего двигателя. Одно невозможно без другого, но можно иметь одно высокое и одно низкое. Поясним.
Посмотрите, например, на большие грузовики. Благодаря новому 3,5-литровому двигателю PowerBoost Full Hybrid V6 любой Ford F-150 2021 года может развивать крутящий момент 570 футов на фунт, но вы не осмелились бы делать ставку на этот пикап в гонке.Это потому, что, несмотря на высокий крутящий момент, он выдает всего 430 лошадиных сил. И хотя это приличная сумма, если учесть вес автомобиля, мощность в лошадиных силах должна быть намного выше, чтобы он мог участвовать в гонках на высоких скоростях. Крутящий момент F-150, однако, способствует его буксировке и грузоподъемности.
Крутящий момент — это, по сути, мощность, необходимая для движения автомобиля. Это то, что помогает ему разогнаться до заветного времени от 0 до 60 миль в час за две-три секунды. С другой стороны, мощность в лошадиных силах будет отвечать за максимальную скорость автомобиля и ее поддержание.Вот почему автомобили с двигателями V8, V12 и с турбонаддувом могут двигаться так быстро, потому что они производят больше мощности. И откуда эта сила?
лошадиных сил!
См. Наше Руководство по полезной нагрузке.
Как они измеряются? МощностьПри измерении мощности автомобиля вы должны сначала выяснить, с какой скоростью он может поднять 33 000 фунтов на один фут в минуту или об / мин (оборотов в минуту). Итак, когда дело доходит до вашего автомобиля, мощность в лошадиных силах — это то, насколько быстро ваш автомобиль производит мощность.Эта сумма очень важна для того, чтобы ваш автомобиль достиг максимальной скорости.
Возьмем, к примеру, Dodge Charger SRT Hellcat Widebody 2021 года. Он имеет 797 лошадиных сил, что дает ему максимальную скорость 203 миль в час. Как видите, высокая мощность коррелирует с высокой максимальной скоростью.
Для всех вас, математиков, точная формула для расчета мощности: H = T x об / мин / 5252, где T — крутящий момент, об / мин — число оборотов в минуту, а 5252 — константа.
Крутящий моментС другой стороны, крутящий момент измеряется в фунтах в футы, что означает, что он будет измерять силу, используемую в футах.Один из способов взглянуть на это — представить, что вы используете гаечный ключ длиной 3 фута для затягивания болта. Если вы приложите к гаечному ключу крутящее усилие 300 фунтов, вы получите крутящий момент 300 фунт-фут.
Формула крутящего момента довольно проста: крутящий момент = мощность x 5252, разделенная на число оборотов в минуту. И снова 5252 — это константа.
Крутящий момент — это сила тяги, которую автомобиль производит при нажатии на педаль газа. В то время как крутящий момент важен для грузовиков, поскольку им нужна сила, чтобы тянуть тяжелые предметы, седаны меньшего размера также могут обладать большим крутящим моментом.Например, Chevrolet Camero SS 2021 года имеет крутящий момент 455 фунт-фут, что помогает ему разогнаться от 0 до 60 миль в час всего за четыре секунды.
Как мощность и крутящий момент влияют на ускорениеА пока вы все ждали: мощность и крутящий момент влияют на ускорение, потому что они заставляют машину ускоряться. Что касается ускорения, крутящий момент играет большую роль в том, насколько быстро ваш автомобиль разгоняется. Это потому, что крутящий момент является результатом силы, создаваемой поршнями и с какой скоростью.Самые быстрые автомобили могут создавать высокие уровни крутящего момента при относительно низких оборотах. Это позволяет автомобилю быстро разгоняться. Поэтому, когда вы чувствуете, что ваша шея прижимается к сиденью после нажатия на педаль газа, это крутящий момент в действии.
Теперь, когда дело доходит до того, насколько быстро ваша машина может ехать, именно здесь сила берет верх. Благодаря лошадиным силам некоторые автомобили с турбированным двигателем V8 или лучше могут развивать максимальную скорость до 300 миль в час. Сила, создаваемая двигателем в лошадиных силах при относительно высоких оборотах, — это то, что позволит вам достичь высоких скоростей.
Итак, что лучше для вас и ваших гоночных мечтаний? Что ж, если вы просто хотите ехать быстро и разогнаться до 140 миль в час, то мощность в лошадиных силах будет для вас более эффективной. Однако если вам нужен прочный автомобиль, который может тянуть валуны и быстро взлетать, для вас может быть важнее высокий крутящий момент. Короче говоря, крутящий момент делает ваш автомобиль быстрым. Лошадиная сила делает это быстро.
Крутящий момент в электромобиляхИтак, поскольку у электромобилей нет двигателей, есть ли у них крутящий момент и мощность? Да, это так.
Как и газовые автомобили, электромобили должны разгоняться и достигать максимальной скорости. Однако мощность измеряется в киловаттах, а не в оборотах в минуту. Но для электромобилей ускорение происходит намного быстрее, чем у их конкурентов.
СВЯЗАННАЯ ИСТОРИЯ: Электромобили с максимальной мощностью в 2022 году
Посмотрите на ускорение электромобиля как на включение света. Мгновенное питание — электричество не нужно нагреваться перед тем, как попасть в лампочку. Поскольку есть мгновенная мощность, электромобили имеют лучший и более сильный крутящий момент, чем их газовые конкуренты.
Tesla Model S Plaid предлагает водителям ошеломляющие 1020 кВт лошадиных сил и 1050 кВт крутящего момента. Транспортные средства, работающие на газе, не могут мгновенно доставить такую мощность. Думайте об этом как о включении газовой плиты, которая тикает до того, как вспыхнет пламя. Газовый двигатель автомобиля должен сначала заработать, прежде чем достигнет максимальной производительности. У электромобилей такой проблемы нет, поскольку их пиковая частота вращения начинается с нуля. Так что, если вы когда-нибудь задумывались, могут ли электромобили идти в ногу с бензиновыми, ответ — да, очень.
Читать статьи по теме:В чем разница между скоростью и крутящим моментом?
Целью роторного двигателя является обеспечение желаемой выходной скорости вращения при одновременном преодолении различных вращательных нагрузок, сопротивляющихся этому вращательному выходу (крутящий момент). Скорость и крутящий момент напрямую связаны и являются двумя основными факторами производительности при правильном выборе двигателя для конкретного применения или использования. Чтобы узнать, как выбрать правильный двигатель для вашего применения, первым делом необходимо понять взаимосвязь между скоростью, крутящим моментом и выходной мощностью двигателя.
Скорость в зависимости от крутящего момента
Выходная мощность двигателя устанавливает границы характеристик скорости и крутящего момента двигателя на основе уравнения:
Мощность (P) = Скорость (n) x Крутящий момент (M)
- Мощность: Механическая выходная мощность двигателя определяется как выходная скорость, умноженная на выходной крутящий момент, и обычно измеряется в ваттах (Вт) или лошадиных силах (л.с.).
- Скорость: Скорость двигателя определяется как скорость, с которой двигатель вращается.Скорость электродвигателя измеряется в оборотах в минуту или об / мин.
- Torque: Выходной крутящий момент двигателя — это величина силы вращения, которую развивает двигатель. Крутящий момент небольшого электродвигателя обычно измеряется в дюймах-фунтах (дюймах-фунтах), ньютон-метрах (Н-м) или в других напрямую преобразованных единицах измерения.
Поскольку номинальная выходная мощность двигателя является фиксированным значением, скорость и крутящий момент обратно пропорциональны. По мере увеличения выходной скорости доступный выходной крутящий момент пропорционально уменьшается.По мере увеличения выходного крутящего момента выходная скорость пропорционально уменьшается. Это соотношение мощности, скорости и крутящего момента обычно иллюстрируется кривой производительности двигателя, которая часто включает потребляемый двигателем ток (в амперах) и КПД двигателя (в%).
Скорость и крутящий момент при выборе электродвигателя
Ключом к выбору правильного двигателя для конкретной функции является сначала понимание требований приложения. Поскольку большинство применений двигателей являются динамическими, а это означает, что требования к крутящему моменту и скорости меняются внутри приложения, очень важно определить различные рабочие точки в приложении.Знание или расчет требований к скорости и крутящему моменту в каждой рабочей точке приложения определит общие требования к скорости и крутящему моменту для соответствующего двигателя. Выбор двигателя можно проверить, нанеся на график рабочих характеристик выбранного двигателя различные рабочие точки, чтобы убедиться, что каждая точка зависимости скорости от крутящего момента попадает в соответствующую зону кривой (непрерывные или прерывистые зоны).
Во многих случаях прикладные требования вынуждают выбирать стандартный двигатель значительно большего размера, чтобы обеспечить охват всех рабочих точек.Применение двигателей, размер которых слишком велик для конкретного применения, приводит к ненужным затратам, а также к более крупной и тяжелой конструкции всего продукта. К счастью, поставщики двигателей на заказ могут разработать двигатели с оптимизированными характеристиками, которые точно соответствуют требованиям приложения. Это делается путем изменения электромагнитных характеристик двигателя путем изменения либо размера провода, либо количества витков провода в обмотке, либо того и другого. Чем больше витков провода меньшего диаметра, тем выше крутящий момент и меньше скорость, тогда как меньшее количество витков провода большего диаметра обеспечивает более высокую скорость, но меньший крутящий момент.