Что такое крутящий момент двигателя автомобиля

Большинство автовладельцев и водителей оценивают ходовые качества своих автотранспортных средств мощностью двигателя. В процессе эксплуатации транспортных средств часто возникают ситуации необходимости намеренного обгона сопутствующих машин в процессе движения. Находясь в определенном ритме движения, водитель «давит» на педаль акселератора и не получает желаемого ускорения обгона. В этом случае более информативной характеристикой приемистости двигателя является крутящий момент на определенных оборотах двигателя.

Максимальная мощность, указываемая в технических характеристиках двигателя, приводится на соответствующих оборотах. Для бензиновых ДВС обычно эта величина соответствует 5000 – 6000 оборотов в минуту, дизельных – приблизительно 3500 – 4500 об/мин. Поэтому считается, что все бензиновые движки являются высокооборотными, дизельные – низкооборотными. Это не всегда так.

Каждый автовладелец, особенно тот, который желает показать мастерство пилотирования симпатичным девушкам, должен знать характеристики крутящего момента своего авто.

Определение крутящего момента двигателя

Крутящий М момент силы согласно определению равен произведению F силы, действующей на рычаг L длиной. Формула, известная многим из школьного курса физики, представляет:

М=F*L

Если переводить входные величины в единую систему измерений, сила F измеряется в ньютонах, длина (в СИ) в метрах, М будет измеряться в ньютон на метр.

Сила, образуемая при воспламенении воздушно-топливной смеси, приводит в действие кривошипно-шатунный механизм. Чем больше рычаг, то есть разность расстояний от центра воздействия до места его осуществления, тем выше крутящий момент. Теоретически крутящий момент возможно пропорционально длине рычага увеличить. Но при этом уменьшится частота вращения двигателя, и увеличатся размеры механизма коленвала. В судах морских плаваний такие изменения несущественны, но автомобиль требует минимизации размеров всех комплектующих.

Крутящий момент ДВС определяет его мощность. Упрощенная формула для пересчета момента в параметр мощности имеет вид:

Р=М*n / 9549, где М – крутящий момента (в Н*м) на оборотах n (в об/мин). Р – мощность в киловаттах. 9549 – округленное число, полученное в результате сокращения констант.

Для пересчета мощности в более привычные для автолюбителей л.с. результат требуется умножить на 1,36.

Таким образом, мощность прямо пропорциональна количеству оборотов. В силу особенности конструкции бензиновые двигатели эффективно работают на оборотах до 8000 об/мин и выше. Таким образом, высокооборотные движки могут развить достаточно высокую мощность. У дизельных движков максимальная характеристика крутящего момента приходится на оборотах порядка 3500 – 4500 об/минуту. Обычно на таких оборотах происходит крейсерское движение автомобиля в городском ритме. Поэтому совершать маневры обгона и перестроения, резко увеличивая скорость на невысоких оборотах, на автомобилях с дизельными ДВС легче.

Характеристики момента приводятся в технических параметрах транспортного средства только вместе с величиной оборотов, для которых они измерены. В некоторых справочных данных автопроизводители указывают крутящий момент двигателя на холостых оборотах.

Наиболее полную картину ходовых параметров двигателя дают зависимости крутящего момента.

Зависимость мощности и крутящего момента двигателя

Крутящий момент по мере увеличения оборотов двигателя постепенно возрастает, при оборотах около 2800 немного стабилизируется, достигая своего максимума приблизительно 178 н*метр при 4500 об/мин. Мощность двигателя по мере увеличения оборотов продолжает возрастать, что согласуется с приведенной выше формулой. Однако после достижения величины оборотов 5400 об/мин, крутящий момент снижается с большей скоростью, чем растут обороты, и мощность уменьшается.

Это соответствует физической интерпретации процессов в двигателе. На малых оборотах в двигатель поступает мало топлива и воздуха, мощность невысокая. По мере увеличения оборотов сгорает больше топлива, вырабатывается больше энергии. При дальнейшем увеличении количества оборотов двигателя мощность начинает снижаться по причинам:

• увеличение потерь на процессы трения;
• кислородное голодание;
• инерционные и другие механические потери;
• тепловые потери.

Конструкторы ДВС стремятся расширить диапазон стабильного участка характеристики зависимости крутящего момента. В качестве одного из широко распространенных конструктивных решений применяются системы интеллектуального турбонаддува. Они позволяют избежать ситуации кислородного голодания на различных оборотах.

Крутящий момент относительно стабилен при оборотах двигателя от 2500 до 5500 об/мин. Водители могут смело начинать процесс обгона даже на малых оборотах.

Высокооборотные двигатели имеют стабильный момент до 6500 – 7500 об/мин. Это позволяет развить максимальную мощность на оборотах около 7500 об/мин, как приведено на рисунке 3.

Если вы подходите к покупке автомобиля серьезно, желательно покопаться в справочниках, на форумах, ознакомиться с дилерской информацией, погуглить, и найти зависимости крутящего момента и мощности. Тогда вы с научной точки зрения будете судить о ходовых параметрах автомобиля.

Выбирая автомобиль для эксплуатации в городских условиях, целесообразно приобрести дизельный авто, если вы любитель погонять с ветерком на автобанах, подойдет высокооборотный бензиновый двигатель.

Как увеличить крутящий момент

Характеристики крутящего момента двигателя формируются еще на этапе конструкторской разработки конкретной модели движка. Они также учитываются при расчетах тормозной системы, КПП, подвески и других систем. Самостоятельное увеличение крутящего момента двигателя может привести к преждевременному износу деталей авто.

Существует несколько способов повышения крутящего момента:

• форсирование двигателя изменением параметров поршневой группы;
• внесение изменений в топливную систему;
• увеличение производительности воздухозабора;
• чип-тюнинг.

Многие участники различных любительских автосостязаний используют комплексное форсирование двигателя. Однако следует помнить, что увеличение мощности и крутящего момента двигателя на четверть, уменьшает его ресурс вдвое.

Видео

Основной автор сайта и основатель нескольких автомобильных интернет-проектов

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля и как его увеличить

Крутящий момент – качественный показатель, характеризующий силу вращения коленчатого вала автомобиля.

Его измерение производится в ньютон-метрах (н*м). От показателя КМ зависят тяговые характеристики ДВС и динамика разгона транспортного средства.

Важно: ошибкой было бы называть крутящий момент вращающим, как это делают некоторые источники в Сети. Термин «крутящий» подразумевает внутреннюю силу, приводящую к вращению. Под словом «вращающий» подразумевается наружная сила. Так, крутящей является сила, приводящая в движение коленчатый вал. Вращающей – сила пальцев, в которых крутят карандаш.

Если простым языком отвечать на вопрос, что такое крутящий момент двигателя, то можно сказать, что КМ – сила, с которой агрегат крутит выходной вал. Например, при КМ, равном 130 Н*м и длине выходного вала 1 метр на его конец можно повесить груз весом 13 кг. При этом мотор должен провернуть вал.

Непосредственное отношение к понятию КМ имеет показатель мощности. Мощность и крутящий момент неразрывно связаны, так как одно вытекает из другого. График КМ растет только совместно с графиком мощности.

Мощность определяется количеством работы, которую мотор способен выполнять за единицу времени. Измеряется в лошадиных силах или киловаттах. При этом первая единица измерения является неофициальной, но более популярной. Вторая – официальной, но используемой только в документах.

Показатель КМ двигателя автомобиля напрямую зависит от:

• Силы давления газов на поршень;
• Рабочего объема цилиндров;
• Степени сжатия топливовоздушной смеси в цилиндрах.

Мощность двигателя определяется по формуле P=M*N, где P это мощность, М – крутящий момент, N – обороты двигателя. Соответственно, расчитать КМ можно по формуле M = P/N.

При проведении подсчетов необходимо использовать официальные единицы измерения, зарегистрированные в СИ (Н*м, ватты, радианы в секунду). Реальное измерение крутящего момента производится на специальном стенде в лабораторных условиях.

1. Передача КМ к ведущим колесам
2. Максимальный и номинальный КМ
3. Как увеличить КМ

Передача КМ к ведущим колесам

Появления КМ в результате сгорания топлива недостаточно для начала движения. Момент должен быть передан к ведущим колесам транспортного средства.

Передача выработанного крутящего момента осуществляется посредством трансмиссии – коробки передач, валов, ШРУСов, заднего редуктора, раздаточной коробки. Наличие тех или иных элементов трансмиссии зависит от типа привода автомобиля.
» alt=»»>
В процессе движения водитель имеет возможность изменять КМ, передаваемый от двигателя к колесам. Чтобы добиться этого, необходимо увеличивать или уменьшать количество оборотов силового агрегата. Подобные манипуляции без потерь в скорости движения совершаются с помощью коробки передач.

Важно: коробка переключения передач – устройство, предназначенное для изменения частоты вращения и КМ на двигателях, не обладающих достаточной приспособляемостью. Сегодня в автомобильной промышленности применяются механические, гидромеханические, электромеханические и автоматические КПП.

В процессе передачи крутящего момента его показатель может уменьшаться вследствие механических потерь. Передающееся усилие ослабевает по причине трения элементов мотора и трансмиссии друг об друга, сопротивления материалов, из которых изготовлены детали автомобиля и других факторов воздействия.

Максимальный и номинальный КМ

В механике существует понятие о максимальном и номинальном КМ.

Максимальный крутящий момент – самый большой показатель КМ, который двигатель может развить.

Известно, что момент не является постоянной величиной. Его показатель растет совместно с ростом оборотов.

Однако на определенном этапе поток воздуха, поступающий в цилиндры, начинает оказывать столь высокое сопротивление, что разрежения, создаваемого поршнем, становится недостаточно для всасывания достаточного количества топливовоздушной смеси. При этом ухудшается вентиляция цилиндров, и рост к/м прекращается.

На автомобилях ВАЗ-2110 с мотором 21114 максимальный показатель КМ достигается на 3 тысячах оборотов в минуту. Дальнейшее увеличение частоты работы силового агрегата приводит к росту мощности. При этом крутящий момент снижается.

На что влияет подобное явление? Автомобиль, работающий в мощностном режиме, способен легко преодолевать подъемы, тащить тяжелый прицеп, другой автомобиль. При этом динамика разгона даже не загруженного ТС будет существенно снижена.

Номинальный крутящий момент – показатель КМ, который двигатель выдает без дополнительной нагрузки, работая в нормальном режиме.

Как увеличить КМ

» alt=»»>
Как увеличить крутящий момент двигателя? Увеличение КМ осуществляется практически аналогично увеличению такого показателя, как мощность двигателя. Для этого необходимо произвести доработку самого мотора или его агрегатов.

• Замена распределительных валов, системы выпуска, фильтров на высокопроизводительные аналоги;
• Повышение пропускных возможностей впускного клапана или турбирование. Это дает возможность улучшить вентиляцию цилиндров;
• Коррекция фаз газораспределения с увеличением времени открытия впускных клапанов;
• Увеличение степени сжатия. Данный способ позволяет значительно повысить КМ, однако сопровождается существенными техническими трудностями.
• Замена поршней более легкими аналогами. Двигателю будет легче крутиться. Соответственно, динамика разгона вырастет.

Увеличения динамики разгона можно добиться и путем коррекции механизма передачи крутящего момента к ведущим колесам. Для этого необходимо установить в коробку передач шестерни с большим передаточным числом. Следует помнить, что увеличение КМ будет означать снижение максимальной скорости авто.

Увеличения динамики разгона можно добиться и с помощью чип-тюнинга. При этом заводская программа с блока управления двигателем заменяется на альтернативную, изменяющую параметры работы силового агрегата в ту или иную сторону.

Принцип работы коробки вариатор CVT

Некоторые производители автомобиля начали тотальный переход на использование вариативной коробки передач на новых автомобилях вместо ставших традиционными автоматов. Непривычный вариатор отпугивает людей от покупки нового автомобиля, вариатор- это бесступенчатая трансмиссия, которая плавно изменяет передаточное число

Устройство вариатора

Передаточное число изменяется с помощью клиноременной передачи, ремень вращается на шкивах, которые изменяются в диаметре. По сути, вариатор- это обычная ременная передача с двумя шкивами,- ведущим и ведомым,- только у одних и тех же шкивов может быть разный, плавно изменяемый, диаметр. Соответственно, передаточное число будет разным при разных диаметрах шкивов.

Диаметр шкивов увеличивается/уменьшается пропорционально, то есть, находясь на одной и той же оси, они должны обеспечивать одну и ту же длину ремня и примерно одинаковое натяжение. Соответственно, чем меньше диаметр ведущего шкива, тем больше будет диаметр ведомого и тем больше крутящий момент будет передаваться, и наоборот. А максимальная скорость автомобиля, наоборот, будет когда крутящий момент будет минимальным.

Конструкция вариатора

Вариатор состоит из собственно вариатора, который изменяет обороты, механизма, который передаёт крутящий момент от двигателя на вариатор и разъединяет коробку от двигателя (может бы выполнен в виде сцепления либо гидротрансформатора), реверс для обеспечения заднего хода и собственно механизма, который этим всем управляет.

От двигателя момент передаётся на механизм, передающий крутящий момент вариатору. Он может быть выполнен в виде гидротрансформатора, как на классическом автомате; с мокрым многодисковым сцеплением, подобная конструкция используется в роботизированных коробках передач; либо могут использоваться менее распространённые технологии, такие как центробежное автоматическое сцепление, либо электромагнитное сцепление. Этот узел призван передавать крутящий момент от двигателя к коробке и размыкаться в нейтральном положении.

Сам вариатор состоит из двух шкивов и ременной передачи между ними. Шкив состоит из двух конических дисков, которые перемешаются вдоль оси вращения, приближаясь и отдаляясь друг от друга. Когда они сближаются, ремень перемещается на внешний радиус вращения, когда отдаляются, ремень проваливается в образовавшуюся щель и радиус уменьшается. На первых вариаторах ремень был резиновым, что не придавало ему надёжности, на современных вариаторах используют металлический ремень, выполненный в виде цепи, это позволило уменьшить минимальный радиус шкива, так как резиновый ремень не мог сильно перегибаться и мог переломиться на подобном радиусе, а для цепи норм, работает.

Принцип работы вариатора

Работа вариатора заключается в том, что изменяется радиус шкивов и тем самым изменяется передаточное число. В любой другой коробке есть фиксированные передачи, в вариаторе как таковых передач нет, в вариаторе бесконечное множество передач в определённом диапазоне.

Компьютер обычно настраивают таким образом, что двигатель работает в таком режиме, при котором обеспечивает максимальный крутящий момент. А коробка передач делает ускорение максимально быстрым. Не нужно полностью выкручивать двигатель, чтобы включить повышенную передачу, и дальше разгонять машину с низов, коробка всегда находится на оптимальном передаточном числе, а двигатель постоянно развивает максимальный крутящий момент, и нет задержек при переключении.

Плюсы и минусы вариатора

Собственно, главный плюс- это довольно скромный расход топлива. Максимум топлива расходуется при разгоне автомобиля, но вариатор подбирает идеальные передаточные числа, тем самым позволяет двигателю работать в идеальных условиях, при максимальном крутящем моменте.

Ещё один плюс при разгоне- нет задержек при переключении передач, так как передач, как таковых, нет.

Но если вариатор такой классный, есть ли у него минусы?

Один из минусов- вариаторы могут передавать относительно слабый крутящий момент, то есть, на стоковую машину вполне сойдёт, а вот на что-то помощнее- не потянет. Либо нужен будет вариатор совсем других размеров, намного больше, чем места под капотом, так как ремень цепляется с помощью трения и при большой мощности двигателя будет просто проскальзывать на роликах, нежна будет большая площадь зацепа, а это уже совсем другие размеры.

Ощущения при вождении

Не каждому понравятся ощущения при езде на вариаторе: этот монотонный разгон, да ещё и двигатель работает на высоких оборотах и тоже монотонно, из-за чего создаётся монотонный шум в салоне. Нет привычного ощущения разгона. Но если это не страшно, то можно спокойно покупать машину с вариатором.

Источник http://autoiwc.ru/other/krutyashiy-moment.html
Источник Источник http://znanieavto.ru/nuzhno-znat/krutyashhij-moment.html
Источник Источник http://kakavto.com/?p=1714