Що таке крутний момент двигуна?

Коли автолюбителі вибирають собі автомобіль, читають характеристики новинок в різних виданнях, то в першу чергу їм цікаво, скільки ж "коней" вмістилося під капотом новинки, які у двигуна апетити, яка його максимальна швидкість. А ось про один важливий параметр забувають ледь не всі, навіть досвідчені автолюбителі. Це крутний момент двигуна. Даний параметр може розповісти про характеристики моторів значно більше. Чому? Давайте дізнаємося.

Момент – не потужність

Можливості силових агрегатів по потужності оцінювали ще з того самого моменту, коли з'явилися перші самохідні механізми. Але потужність дозволяє лише частково охарактеризувати силу тяги того чи іншого мотора. Це легко помітити на ДВС одного класу. Так, на різних авто можна спостерігати, що динамічні характеристики можуть відрізнятися. Тобто одна машина веде себе досить жваво вже на малих обертах, а на іншій, щоб досягти такого ж ефекту, потрібно розкрутити маховик до майже максимальних обертів.

Що таке крутний момент двигуна автомобіля?

Якщо говорити по науці, то це фізична величина. Це добуток сили, яка додається до важеля довжиною в 1 м, і відстані від осі, в якій обертається цей важіль до точки, куди додається сила.




У шкільному курсі фізики цю величину називали "момент сили", а в курсах механіки – "крутний момент". Вимірюється дана сила кількістю Ньютонів на метр. Крутний момент двигуна – це така величина, яка показує силу тяги агрегату. Чим більше значення крутного моменту пройде від двигуна на колеса, тим краще і тим більшу вагу цей мотор може зрушити, і тим більше прискорення зможе розвинути цей автомобіль. Так, вантажні автомобілі, трактори, різні бульдозери, спортивні машини дуже потребують моторах з високим крутним моментом. Але ця сила, яка приходить з мотора до коліс, більше залежить навіть не від характеристик двигуна. Більшою мірою залежність тут спостерігається від передавальних чисел трансмісії. Так, чим вище передавальні числа, тим більший момент буде віддаватися на колеса при оборотах двигуна. Така машина стане володіти більш високими динамічними характеристиками.

Де і як народжується момент?

Для того щоб з'ясувати, звідки формується таке явище, потрібно згадати принцип роботи ДВС. Не потрібно розглядати весь процес, розглянемо циліндри. Спочатку циклу в порожнину циліндра впорскується паливо. Потім поршень піднімається вгору, а суміш повітря і палива стискається. Після цього в справу вступає свічка запалювання. За допомогою іскри суміш запалюється, а потім розширюється. Поршень при цьому опускається вниз і змушує обертатися колінчастий вал. Коли водій тисне на педаль акселератора, то обсяг впорскується суміші збільшується, поршень рухатиметься швидше. Природно, що і колінвал стане теж обертатися на більш високих оборотах. Так з'являється крутний момент двигуна.

Що залежить від величини крутного моменту?

Максимальна швидкість залежить від динамічних характеристик. Якщо двигун видає кращу динаміку, то максимальної швидкості він зможе досягти швидше. На процес прискорення впливає в більшості лише потужність. Це постійна сила, вона може регулюватися оборотами. Більше обертів – більше потужність. З якою швидкістю машина буде набирати обертів, залежить від кількості цих самих зворотів. А ось та швидкість, з якою агрегат набере обертів, вже повністю залежить від крутного моменту. А сам крутний момент двигуна залежить від кількості обертів.

Як вважати цю величину?

У цих цілях існує формула з курсу фізики. Це Мкр= F * L, де F – сила, з якою обертається колінчастий вал, а L – довжина плеча. Але виконати точні розрахунки за цією формулою досить важко. Сила обертання коленвала – штука непостійна. Коли поршень прямує вниз, у циліндрі з'являється вільне місце, і сила, яка діє на поршень, втрачає потужність. Тому для того, щоб розрахувати крутний момент двигуна, формула дає лише приблизні значення. Момент простіше визначити за кількістю обертів двигуна. Але не думайте, що він буде постійним разом з оборотами. Ця сила схильна рости з ростом оборотів, а коли обороти досягнуть пікового порога, крутний момент спадає. Це можна легко помітити, якщо розігнати автомобіль. Кожен водій помічав, що на старті авто йде на розгін повільніше, проте через деякий час швидкість, з якою машина прискорюється, виростає. Потім через деякий час вона знову знижується.

Потужність і момент

Потужність вимірюють в кінських силах. Однак у більшості середньостатистичних авто вся потужність буде використана лише на максимумі обертів. У місті при 2000 об. двигун зможе задіяти лише половину "стада". У повну силу агрегат себе покаже лише при обгоні на високих оборотах. При цьому чим більше зростає момент, тим швидше підвищуються обертів. Тут є залежність між моментом і завдовжки шатуна. Довший шатун – сильніше момент. Коли двигун віддає максимум потужності на 6000 об., для прискорення потрібно підняти обороти з 2000 об. На це потрібен певний час, які дуже важливі при виконанні обгону. У разі мотора з високим крутним моментом максимум потужності може з'явитися вже на 2000 об. До таких моторів можна зарахувати більшість з невисокими обсягами. Також вище, ніж у бензинового, крутний момент дизельного двигуна, причому навіть при меншій потужності і низьких обертах. Саме ті, хто володіє подібними авто, пишуть на форумах, що сила – далеко не в потужності, а в моменті. Момент 200 Нм при низьких оборотах буде значно краще, ніж той же момент при 4000 про. Кращий варіант – це мотор, в якому на всьому діапазоні обертів значення моменту будуть практичними піковими. Але це коштує дуже дорого.

Дизель або бензин?

Знаючи, що таке крутний момент двигуна, можна порівняти бензинові ДВС і дизельні. Так, момент в ДВС на бензині невеликий, а досягти його можна на 3000 об. Однак такі мотори легко набирають максимальні оберти. Дизельні мотори не люблять високі обороти, часто там максимум – 5000 об. Але момент дизелів значно вище, і використовувати його можна навіть на холостому ходу. Наприклад, можна взяти два 2-літрового агрегату. Перший – дизель 140 к.с. і 320 Нм моменту і інжекторний мотор в 150 л. с. Номінальний крутний момент двигуна складе 200 Нм. Навіть без проведення випробувань видна різниця в моменті при мінімальній кількості обертів. Якщо випробувати обидва агрегату, то дизель вже на 1-4 тис. об. покаже потужність вище на 40 к. с. Це серйозна різниця. Не потрібно довіряти високої потужності. Також важливий Момент при виборі автомобіля. Високий крутний момент – це високі динамічні характеристики. Також високий момент на низьких обертах економить паливо. Приміром, крутний момент двигунів ВАЗа досягається вже на середніх оборотах, і дозволяє цим автомобілям впевнено почувати себе в умовах міста.

Еластичність двигунів

Раз вже торкнулися теми крутного моменту, то потрібно поговорити і про цій характеристиці. Еластичність – можливість набору обертів у навантаженому стані. Це виражається, наприклад, в розгоні з 60 до 100 км на четвертій передачі. Іноді так трапляється, що сучасні технологічні двигуни з високим моментом на невеликих обертах дозволяє відчувати хорошу динаміку в місті, а ось на трасі виявиться гірше будь-якого середньостатистичного агрегату.

Як збільшити момент?

Якщо потрібно поліпшити динаміку автомобіля, можна застосувати кілька способів. Це збільшення обсягу, установка наддуву, а також зміни газодинаміки. Робочий обсяг мотора можна збільшити заміною колінчастого вала з великим ексцентриком або за допомогою розточування циліндрів. Заміна коленвала часто вимагає певних витрат, і потрібну модель дуже важко підібрати. Набагато вигідніше розточити циліндри. Стінки цілком допускають такий захід. При цьому можна навіть обійтися серійними поршнями. Однак не факт, що така заміна обійдеться дешевше, ніж заміна колінчастого вала. Додатковий наддув можна застосувати лише там, де вже стоїть турбіна. Цей спосіб вимагає додаткових змін. Змінити наддув можна підняттям планки для стравлювання тиску. Також разом з цим доведеться додатково удосконалити камери згоряння, змінювати систему охолодження, радіатори, повітрозабірники. Можна обійтися і менш радикальним чіп-тюнінгом. Так, за допомогою перепрошивки електронного блоку цілком реально легко і просто змінити безліч важливих параметрів і характеристик автомобіля.

Електродвигуни

Ми живемо в сучасному світі і все частіше спостерігаємо народження нових технологій. Так, всі, хто цікавиться автомобілями, знають компанію Tesla, що випускає електрокари. Фото їх останньої моделі представлено нижче. В якості мотора там використовується асинхронний електричний. А обертовий момент асинхронного двигуна в залежності від моделі складає від 420 до 600 Нм. Це величезні цифри. З такими технічними характеристиками наявний мотор може розігнати автомобіль до 100 кілометрів на годину за 65 секунди при мінімальній комплектації.

Підводячи підсумок

Отже, ми знаємо, що таке крутний момент двигуна внутрішнього згоряння. Якщо потужність агрегатів допомагає збільшити продажі автомобілів, то момент допомагає машині рухатися вперед. Але потужність і сила моменту пов'язані. Потужність – це обсяг роботи, а момент – це можливість двигуна таку роботу виконати. Це опір, який потрібно подолати агрегату. Ось що таке крутний момент на самому справі. Це важлива характеристика в парі з потужністю.