Что такое рабочий объем двигателя и как его рассчитывают

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 падения — 9,81 м/см2) 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 (с низов) 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 топливо — воздушной смеси, которая расширяясь в объеме с усилием толкает поршень вниз. Поршень в свою очередь через шатун передает давление на шейку коленчатого вала. В характеристике двигателя нет значения плеча, но есть величина хода поршня (двойное значение радиуса кривошипа коленвала).

Для любого мотора крутящий момент рассчитывается следующим образом. Когда поршень с усилием 200 кг двигает шатун на плечо 5 см, появляется крутящий момент 10 кГс или 98,1Нм. В данном случает для увеличения крутящего момента нужно либо увеличить радиус кривошипа, или же увеличить давление расширяющихся газов на поршень.

До определенной величины можно увеличить радиус кривошипа, но будут расти и размеры блока цилиндров как в ширину, так и в высоту и увеличивать радиус до бесконечности невозможно. Да и конструкцию двигателя придется значительно упрочнять, так как будут нарастать силы инерции и другие отрицательные факторы. Следовательно, у разработчиков моторов остался второй вариант – нарастить силу, с которой поршень передает усилие для прокручивания коленвала. Для этих целей в камере сгорания нужно сжечь больше горючей смеси и к тому же более качественно. Для этого меняют величину и конфигурацию камеры сгорания, делают «вытеснители» на головках поршней и повышают степень сжатия.

Крутящий момент и лошадиная сила

Автолюбители нередко дискутируют друг с другом: чей двигатель мощнее. Но иногда и не представляют при этом, из чего складывается данный параметр. Общепринятый термин «лошадиная сила» был введён изобретателем Джеймсом Уаттом в XVIII веке.  Он придумал его, наблюдая за лошадью, которая была запряжена в поднимающий уголь из шахты механизм. Он рассчитал, что одна лошадь за минуту может поднять 150 кг угля на высоту 30-ти метров. Одна лошадиная сила эквивалентна 735,5 Ватт, или 1 кВт равен 1,36 л.с.

В первую очередь, мощность любого мотора оценивают в лошадиных силах, и лишь потом вспоминают о крутящем моменте. Но эта тяговая характеристика тоже даёт представление о конкретных тягово-динамических возможностях автомобиля. Крутящий момент является показателем работы силового агрегата, а мощность – основным параметром выполнения этой работы. Эти показатели тесно связаны друг с другом. Чем больше производится двигателем лошадиных сил, тем больше и потенциал крутящего момента. Реализуется этот потенциал в реальных условиях через трансмиссию и полуоси машины. Соединение этих элементов вместе и определяет, как именно мощность может переходить в крутящий момент.

Простейший пример – сравнение трактора с гоночной машиной. У гоночного болида лошадиных сил много, но крутящий момент требуется для увеличения скорости через редуктор. Чтобы такая машина двигалась вперёд, надо совсем немного работы, потому что основная часть мощности используется для развития скорости.

Что касается трактора, то у него может быть мотор с таким же рабочим объёмом, который вырабатывает столько же лошадиных сил. Но мощность в этом случае используется не для развития скорости, а для выработки тяги (См. тяговый класс). Для этого она пропускается через многоступенчатую трансмиссию. Поэтому трактор не развивает высоких скоростей, зато он может буксировать большие грузы, пахать и культивировать землю, и т.д.

В двигателях внутреннего сгорания сила передаётся от газов сгорающего топлива поршню, от поршня – передаётся на кривошипный механизм, и далее на коленчатый вал. А коленвал, через трансмиссию и приводы, раскручивает колёса.

Естественно, крутящий момент двигателя не постоянен. Он сильней, когда на плечо действует бо́льшая сила, и слабей – когда сила слабнет или перестаёт действовать. То есть, когда водитель давит на педаль газа, то сила, воздействующая на плечо, повышается, и, соответственно увеличивается крутящий момент двигателя.

Мощность обеспечивает преодоление всевозможных сил, которые мешают двигаться автомобилю. Это и сила трения в двигателе, трансмиссии и в приводах автомобиля, и аэродинамические силы, и силы качения колёс и т.д. Чем больше мощность, тем большее сопротивление сил машина сможет преодолеть и развить большую скорость. Однако мощность – сила не постоянная, а зависящая от оборотов мотора. На холостом ходу мощность одна, а на максимальных оборотах – совершенно другая. Многими автопроизводителями указывается, при каких оборотах достигается максимально возможная мощность автомобиля.

Необходимо учитывать, что максимальная мощность не развивается сразу. Автомобиль стартует с места практически при минимальных оборотах (немного выше холостого хода), и для того, чтобы отмобилизировать полную мощность, требуется время. Тут и вступает в дело крутящий момент двигателя. Именно от него и будет зависеть, за какой отрезок времени автомашина достигнет своей максимальной мощности – то есть, динамика её разгона.

Зачастую водитель сталкивается с такими ситуациями, когда требуется придать автомобилю значительное ускорение для выполнения необходимого маневра. Прижимая педаль акселератора в пол, он чувствует, что автомобиль ускоряется слабо. Для быстрого ускорения нужен мощный крутящий момент. Именно он и характеризует приёмистость автомобиля.

Основную силу в двигателе внутреннего сгорания вырабатывает камера сгорания, в которой воспламеняется топливно-воздушная смесь. Она приводит в действие кривошипно-шатунный механизм, а через него – коленчатый вал. Рычагом является длина кривошипа, то есть, если длина будет больше, то и крутящий момент тоже увеличится.

Однако увеличивать кривошипный рычаг до бесконечности невозможно. Ведь тогда придётся увеличивать рабочий ход поршня, а вместе с ним и размеры двигателя. При этом уменьшатся и обороты двигателя. Двигатели с большим рычагом кривошипного механизма можно применить только лишь в крупномерных плавательных средствах. А в легковых автомашинах с небольшими размерами коленчатого вала не поэкспериментируешь.

Какому двигателю отдать предпочтение

Из-за разных типов мотора одна и та же модель может отличаться по показателям мощности мотора и крутящему моменту, при этом разница может быть значительной.

Бензиновый двигатель

Бензиновый двигатель формирует воздушно-топливную смесь, заполняющую цилиндр. Температура внутри него поднимается до примерно 500 градусов. У таких моторов номинальный коэффициент сжатия составляет порядка 9-10, реже 11 единиц. Поэтому, когда происходит впрыск необходимо использование свечей зажигания.

Дизельный двигатель

В цилиндрах работающего на дизеле движка коэффициент сжатия смеси может достигать показателя в 25 единиц, температура – 900 градусов. Поэтому смесь зажигается без использования свечи.

Электродвигатель

Чтобы ответить на вопрос – дизельный, бензиновый или электродвигатель лучше, надо сначала исключить третий вариант, поскольку электродвигатели пока не так распространены, как первые два типа.

Кроме того, благодаря большему крутящему момент автомобиль, использующийся как грузовой, обладает большей грузоподъемностью за счет двигателя. Особенно если двигатель дизель-генераторный.

Определение мощности автомобиля как рассчитать

Размерной единицей мощности принято называть лошадиные силы. Изначально данное понятие было введено шотландским инженером исключительно для сравнения мощностных показателей паровых двигателей с силой именно в лошадях. Для подсчета мощности абсолютно любого авто используется именно этот параметр. Эта величина указывается в документах на автомобиль. Однако сейчас мощность транспортного средства указывается совсем в другой размерной величине кВт-ч. В настоящее время размерная величина в виде лошадиных сил несколько устарела и потеряла свою актуальность. Крупные автомобильные концерны хоть и используют ее для определения мощности, но все чаще применяют определение в киловаттах. В таком случае мощность можно снова подсчитать в лошадиных силах. Как это сделать и что необходимо для проведения такой процедуры постараемся подробно рассказать в этой статье.

Что необходимо для расчета мощности?

Для расчета лошадиных сил автомобиля необходимо иметь, прежде всего, автомобиль и станцию ТО. Для проведения такой процедуры рекомендуется использовать российскую систему измерения, поскольку с европейскими системами могут возникать некоторые несоответствие во время подсчета. Для них принято 1 лошадиную силу приравнивать к 75кгм/с. Другими словами:

1 л.с =75 кгм/с

где 75 – это мощность подъема груза, весящего на высоте в 1 м за 1 секунду.

Помимо этого мощность в лошадиных силах можно перевести и в другую размерную единицу киловатт. Выглядит это следующим образом:

1 л.с = 735,5 Вт (0,735кВт)

Причем, в этом случае максимальная скорость, развиваемая автомобилем, будет называться котловой лошадиной силой.

Узнаем значение мощности: как это сделать?

Чтобы узнать значение мощности транспортного средства водителю необходимо перевести все перечисленные параметры. Сделать это можно воспользовавшись формулами перевода. Узнать мощность авто можно в паспорте автомобиля. Если в техпаспорте значение мощности указано в Квт, то для подсчета лошадиных сил эту величину всего лишь нужно поделить на 0,735. Цифра, полученная в итоге, будет точным обозначением мощности конкретно для этой марки автомобиля в лошадиных силах.

Советы начинающему автолюбителю

Как уже упоминалось в статье, с самого начала вы должны решить, какие цели вы будете преследовать, покупая автомобиль. Если вы покупаете машину только для поездок по городской местности (с работы домой и тому подобное), то вам хватит малолитражного двигателя. Сейчас разберемся, почему. Все дело в том, что среднелитражные и крупнолитражные двигатели очень хорошо подходят для поездок на 100 и больше километров. Вы почувствуете экономию, если каждый день будете выкатывать данное расстояние. Но, согласитесь, мало кто из нас будет ездить на такие далекие расстояния повседневно. Таким образом, в качестве экономии оптимальным вариантом для вас станет автомобиль с объемом в 1,2 – 1,7 л. Если же вы твердо решили, что будете осваивать дальние территории, то вам придется по вкусу автомобиль со среднелитражным двигателем объемом примерно в 2,4 – 2,8 л. Такие машины способны проделать большую работу и разместить большее количество пассажиров (это, например, джип или микроавтобус). Удачно вам выбрать первый автомобиль и успехов на дорогах!

У кого силы больше?

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

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

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

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

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

Модельный ряд отечественных двигателей

Список российских силовых агрегатов включает в себя моторы разных конструкций, начиная с рядной «четверки», и заканчивая V-образной «восьмеркой». Рассмотрим несколько примеров самых популярных ДВС:

Российские двигатели ВАЗ 11183i и ВАЗ 11189i

Два четырехцилиндровых рядных мотора, разработанные для линейки автомобилей Lada Kalina и Granta. ДВС с индексом 11183 имеет рабочий объем в 1,6 литров, при которых его мощность достигает всего 82 л. с.

А вот улучшенный двигатель 11189, при более экономичном объеме блока (1,4 л.) выдает до 89 лошадей, за счет увеличенного количества клапанов. При этом оба силовых агрегата отвечают требованиям ЕВРО-4, что делает их доступными для использования на территории Европы;

ВАЗ 2101-2107

Линейка бензиновых «четверок», с рядным расположением цилиндров. Применяется исключительно на легковых автомобилях ВАЗ «классика», с задним приводом.

Рабочий объем таких силовых агрегатов колеблется от 1,3 до 1,6 литров, с соответствующим разбросом мощности: от 68 до 75 лошадиных сил. В 2006 году производство такого типа ДВС было приостановлено.

ВАЗ 2108-2115

Ряд четырехцилиндровых инжекторных двигателей, с рабочим объемом от 1,5 до 1,8 литров. Разброс мощности таких силовых агрегатов составляет 69 – 105 л. с. А применяются такие ДВС только на отечественных седанах, хэтчбеках и универсалах.

ВАЗ 2121

Один из самых мощных рядных «четверок» Волжского завода. Его рабочий объем составляет 1,8 литров, при номинальной мощности мотора в 82 л. с. Таким ДВС укомплектовываются отечественные внедорожники с приводом 4Х4, по типу «Нивы» или «Кедра».

Российские двигатели ЗМЗ 402.10, 420 6.10, 402 1.10 и 402 5.10

Четырехцилиндровые двигателя с рядным расположением цилиндров и рабочим объемом в 1,6 литров. Находят применение на маломощных грузовых автомобилях и легковушках. Номинальная мощность таких ДВС колеблется от 95 до 100 л. с.

ЗМЗ 4104.10 и 409.10

Рядные «четверки» с карбюраторной топливной системой, и рабочим объемом в 1,6 литров. Такие силовые агрегаты способны выдавать от 96 до 143 лошадиных сил. А применяют их исключительно на полноприводных автомобилях повышенной проходимости.

ЗМЗ 40522.10, 4063.10, 4091.10

Моторы инжекторного типа, применяемые на грузовых, пассажирских и грузопассажирских машинах среднего класса грузоподъемности. Объем блока у таких ДВС достигает 1,6 литров, при номинальной мощности от 110 до 125 л. с. Образец с индексом 4063.10 имеет еще и экспортный вариант, отвечающий стандартам ЕВРО-4.

ЗМЗ 4062.10 и 40621.10

Рядные «четверки», с инжекторной системой питания. Чаще всего их применяют на легковых автомобилях ГАЗ. Но иногда такие ДВС встречаются и на грузопассажирских УАЗах. Номинальная мощность этих моторов составляет 145 л. с., при объеме в 1,6 литров. А вот их ЭКО уровень едва дотягивает до ЕВРО-2.

Российские двигатели ЗМЗ 40524.10 и 40525.10

Современные силовые агрегаты стандарта ЕВРО-4, с четырьмя цилиндрами, объемом 1,6 литров, расположенными в ряд. Мощностной порог таких ДВС достигает 140 л. с., а применяют их чаще всего на последних моделях «ГАЗель» и «Рута»;

ЗМЗ 51432.10 CRS

Единственный турбированный мотор, производимый Заволжским заводом. Его мощность составляет 114 лошадиных сил, при объеме мотора в 1,4 литра. Такой ДВС можно встретить на отечественных внедорожниках УАЗ «Патриот», «Хантер» и «Карго» (в том числе и в кузове пикап);

Двигатели отечественного производства ЗМЗ 5233.10, 5234.10 и 513.10

V-образные «восьмерки», выдающие до 130 лошадей. Такие силовые агрегаты являются узкоспециальными, так как их применение распространяется только на пассажирские автобусы и грузовики среднего класса.

ЗМЗ 73

Восьмицилиндровый мотор, с V-образным расположением цилиндров. Применяется на манипуляторах, погрузчиках и другой спецтехнике легкого и среднего класса грузоподъемности. Его рабочий объем достигает 4,25 литров, при максимальной мощности в 123 л. с.

Элитные внедорожники – измеряем идеальную мощность

Снова стоит взглянуть на лидеров рынка. У Toyota LC 200 двигатели начинаются с 249 лошадок и заканчиваются представителем под 400 лошадиных сил. У Nissan Patrol всего один двигатель на 405 лошадок. Самые крупный внедорожник Mercedes G-Класс предлагает двигатели на 245 и 422 лошадиные силы. Главные задачи агрегатов такие:

  • возит по простым дорогам покупателя машины так, чтобы не возникало ощущение громоздкости и неповоротливости большого автомобиля, без проблем обгонять авто;
  • предоставлять достаточно высокую свободу на дороге, свободу принятия решений по обгону, скорости и ускорению, давать нормальную уверенность при поездке;
  • быть надежным и долговечным решением для каждого автомобилиста, несмотря на определенные стили передвижения транспорта и прочие особенности поездки;
  • расход топлива пусть и не является самым главным, но все же определенным образом влияет на выбор автомобиля с конкретным двигателем при покупке в салоне.

Практически все лидеры класса обеспечивают такие условия даже с базовыми силовыми агрегатами. В данном сегменте очень сложно выделить какой-то автомобиль, который стал бы безусловным лидером и смог бы предложить намного больше выгод, чем все соперники. Эталонное элитное авто сложно выбрать из-за того, что каждый покупатель будет защищать именно свой выбор. Предлагаем небольшой обзор одного из представителей элитных внедорожников:

Что важнее – мощность или крутящий момент?

При сравнении двух основных характеристик двигателя, становятся ясны следующие моменты:

  • Крутящий момент – главная характеристика силового агрегата;
  • Мощность – вторичная характеристика, являющаяся производной крутящего момента;
  • Мощность двигателя прямо зависит от крутящего момента, что можно выразить формулой: Р=M*n, где

Р – мощность, М – крут. момент, n – кол-во оборотов вала в минуту;

  • Мощность двигателя находится в зависимости от его частоты вращения: с ростом числа оборотов растет и его мощность (до определенного предела);
  • При увеличении числа оборотов растет и крутящий момент, но при достижении максимального значения (при определенном показателе частоты вращения), показатель снижается даже при дальнейшем его увеличении.

На основе сравнительной оценки можно сделать выводы:

  • При оценке рабочих характеристик силового агрегата и эксплуатационных свойств автомобиля характеристика крутящего момента более приоритетна, чем мощность;
  • Среди сходных двигателей по рабочим и конструктивным параметрам более предпочтительны те, где выше крутящий момент;
  • Наилучшая динамика разгона транспортного средства и оптимальная тяга двигателя будет в определенном промежутке частоты вращения вала, которую нужно поддерживать при движении.

Какого же объема двигатель выбрать?

Итак, уважаемые читатели, давайте подведем итоги. Ясно, что лучше брать машину с двигателем большого объема, но у объемистых движков есть и свои минусы. Давайте перечислим преимущества и недостатки двигателей большого объема.

Плюсы двигателей большого объема:

  • большой крутящий момент, мощное ускорение при разгоне
  • большая мощность, а как следствие большая максимальная скорость
  • долговечность, так как двигатель всегда недогружен
  • быстрый прогрев двигателя

Недостатки объемистых двигателей:

  • большой расход топлива
  • большой транспортный налог
  • высокая стоимость ОСАГО

Обычно для каждой модели можно выбрать двигатель из нескольких вариантов:

  • Наименьшей мощности – самый экономичный
  • Средний по всем характеристикам
  • Наиболее мощный и прожорливый

Рекомендую Вам, дорогие читатели, избегать самых слабых двигателей и отдавать предпочтение средним или более мощным моторам из предлагаемого диапазона. При покупке такой мотор обойдется дороже, но дополнительные лошадки Вам обязательно пригодятся, и Вы будете благодарны за этот совет.

Надеюсь, уважаемые читатели, теперь Вы знаете, как выбрать объем двигателя.

Какие факторы влияют на крутящий момент двигателя

Когда речь идет о максимальном значении крутящего момента двигателя, существует три разных, но взаимосвязанных ограничивающих фактора.

Механические свойства материалов

Во-первых, это механические свойства материалов. Хорошим примером такого подхода к проектированию являются разные серводвигатели.

Более дешевые сервоприводы с более низким крутящим моментом используют пластиковые шестерни, обычно сделанные из нейлона. Производство пластиковых шестеренок недорогое, что делает сервоприводы с нейлоновыми шестеренками более дешевыми в производстве, и, следовательно, их можно дешевле купить. Нейлоновые шестерни также более легкие, по сравнению с металлическими, что является важным фактором для робототехники и летательных аппаратов. Однако если на эти нейлоновые шестерни будет приложен слишком большой крутящий момент, они сломаются.

Сервоприводы с более высоким крутящим моментом содержат металлические шестерни, поэтому они могут выдавать более высокий крутящий момент без поломок.

Материалы, используемые в конструкции двигателя, играют огромную роль в определении того, какой крутящий момент двигатель будет способен создать.

Рисунок 4 – Двигатели изготавливаются из различных материалов, но, как правило, те, что изготовлены из металла, имеют более высокий крутящий момент, чем те, что изготовлены из нейлона или другого пластика.

Максимальное напряжение двигателя

Вторым фактором, влияющим на максимальный крутящий момент двигателя, является максимальное напряжение, на которое рассчитан двигатель. Если вы посмотрите на страницу характеристик любого сервопривода, вы найдете разные значения крутящего момента для разных напряжений. Более высокие напряжения дают двигателю большую мощность для обеспечения более высокого крутящего момента. Тем не менее, двигатель и его схема управления могут принимать ограниченное напряжение из-за возможности перегрева и сгорания. Максимальное напряжение, которое двигатель может принять без сбоев, влияет на величину его максимального крутящего момента.

Рисунок 5 – Максимальное напряжение двигателя указывается в технических характеристиках, представленных производителями. Связь между рабочим напряжением и крутящим моментом.

Тепловыделение двигателя

Это подводит нас к последнему фактору, ограничивающему максимальный крутящий момент двигателя. Поскольку двигатели работают, они генерируют ненужное тепло. Чем тяжелее работает двигатель, тем больше тепла он выделяет.

Для большинства двигателей, используемых в любительских проектах, от двигателей постоянного тока до сервоприводов и шаговых двигателей, создаваемое тепло просто излучается в воздух. У них нет активного охлаждения, как, например, в электромобиле. Следовательно, двигатель ограничен тем, какой крутящий момент (а также скорость) он может генерировать без риска сбоя по температуре.

Что означает понятие крутящий момент детально

Многие ли из нас понимают в мощности автомобилей и что означают лошадиные силы? Никогда не приходила мысль сравнить автомобиль мощностью 100 л.с. с повозкой со ста скакунами, и что как-то странно сравнивать движок в 1,6 литра с сотней лошадей, которые и танк с места сдвинут а не только малолитражную машину?

Это ошибочное сравнение и вот почему.

Итак, давайте разберемся что есть мощность двигателя. В научном определении под мощностью понимается скорость преобразования и передачи энергии. Для двигателя это работа, которую он проделывает за единицу времени. Мощность двигателя измеряется в Ваттах, хотя нам более привычно измерять в лошадиных силах.

Единицу измерения в одну лошадиную силу получили опытным путем и определяется она как способность лошади поднять 75 кг на один метр в секунду, т.е. лошадиная сила равняется 735 Ваттам. Вместо переносимого веса используют крутящий момент, который равен силе, возникающей на определенном радиусе.

Крутящий момент — это механическая энергия от воспламеняющейся смеси в цилиндре, которая передается на коленчатый вал, трансмиссию, раздаточную передачу, колеса, и толкает, заставляя автомобиль двигаться. Обороты двигателя оказывают самое прямое влияние на крутящий момент.

Для примера возьмем мотор от Форд Фокуса объемом 1,6 л., который развивает мощность 100 л.с. и обладает крутящим моментом 150 Н*м.

Если учесть, что в килограмме десять ньютон, и если приделать к валу двигателя прут длиной 1 метр, то для того, чтобы не дать двигателю вращаться, достаточно повесить на этот прут всего 15 кг. 150 Н*м — это максимальный крутящий момент который развивается при оборотах двигателя близким к 4000 оборотам в минуту.

Так почему же двигатель, который можно удержать одной рукой, имеет характеристики 100 л.с.? Все это потому, что мощность зависит не только от силы, развиваемой на валу двигателя, но и от скорости вращения этого вала. Чем больше оборотов способен развивать двигатель, тем он мощнее.

С увеличением рабочего объема возрастает сила, которая действует на поршень и на крутящий момент. Также, чем сильнее давление в камере сгорания цилиндра, тем сила, давящая на поршень, больше. Чем больше площадь поршня тем меньше сила и удельное давление.

К примеру, 2-х литровых двигатель СкайЭктив от Мазды, развивающий 150 л.с., будет существенно шустрее разгонять автомобиль, чем 2-х литровый бензиновый двигатель Киа или Хёндэ и не только потому, что первый развивает больше крутящий момент, а потому, что он развивается раньше и полка крутящего момента у него шире за счёт большей компрессии в цилиндрах.

Высокий крутящий момент помогает автомобилю быстрее ускориться на разгоне при небольших оборотах коленвала, улучшаются тяговые свойства силового механизма, например, грузоподъемность машины и ее проходимость.

Максимальный показатель крутящего момента достигается мотором при конкретных оборотах. Бензиновые моторы имеют более высокое значение, нежели дизельные двигатели.

Наибольший крутящий момент у четырех цилиндрованного бензинового мотора достигается при 4000 оборотах (примерно 192 н*м), у турбированного 4х цилиндрового при 4500 оборотах (265 н*м), а у дизельного 4-х цилиндрового движка — при 2750 оборотах (400 н*м).

Какой двигатель лучше исходя из крутящего момента? Это спорный вопрос — все зависит от назначения. Если вы ездите на микроавтобусе либо занимаетесь грузоперевозками, то для вас важна тяга с нижних оборотов — тогда подойдет дизель с его низко оборотистым двигателем и высоким крутящим моментом (т.е. он тянуть будет просто бешено). Когда необходима высокая скорость — вы любите раскручивать двигатель до 6000-6500 оборотов в минуту, то здесь необходим бензин.

Автоконцерны придумывают разные способы чтобы увеличить крутящий момент, используя турбонаддув, управляемых фаз газораспределения, увеличения степени сжатия, благодаря конструктивных инновациям ДВС и т.д.

Подводим итоги

Машинки с небольшими двигателями — это большая редкость на сегодняшний день в России. Можно отыскать невероятные силовые агрегаты с сотнями лошадиных сил и ужасными показателями расхода, а вот демократичных решений действительно мало. Это обусловлено тем, что в нашей стране всегда уважали именно объемистые двигатели, которые обладают высочайшим качеством и определенной надежностью, запасом мощности и прочими важными особенностями

Но сегодня пришло другое время, когда пора обратить внимание на экономичность и прочие важные характеристики каждого автомобиля

Так что в ближайшее время все представленные автомобили, которые пока не предложены на официальном рынке России, будут завезены в страну. Тем более, сегодня все производители думают над тем, как удержать стоимость машин в национальной валюте из-за определенных скачков курсов валют в стране. Впрочем, пока мода на малые двигатели не слишком набирает обороты, в большинстве своем автомобилисты предпочтут покупку объемистого агрегата с запасом и определенной прочностью. Пора привыкать к новым технологиям. А как вы относитесь в малым двигателям под капотом автомобиля?

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
История движения
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector