Що таке потужність двигуна, крутний момент і питома витрата палива

що таке крутний момент

Винайдений більше 100 років тому поршневий двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ), на сьогоднішній день все ще є найпоширенішим в автомобілебудуванні. При виборі моделі двигуна свого майбутнього автомобіля покупець може попередньо ознайомитися з його основними характеристиками. У цій статті ми детально розповімо про основні показники двигунів внутрішнього згоряння, що вони собою представляють і як впливають на роботу.

Основні показники двигуна

Згоряння палива відбувається всередині ДВС, в спеціальній камері циліндра. Це призводить в рух поршень, який, здійснюючи циклічні зворотно-поступальні рухи, провертає колінчастий вал. Такий спрощений принцип роботи будь-якого поршневого двигуна внутрішнього згоряння.

 

Основні характеристики ДВС можна оцінити трьома основними показниками:

  • потужність двигуна;
  • обертаючий момент;
  • витрати палива.

Основні показники ДВС

Розглянемо більш детально кожен з цих показників.

Що таке потужність двигуна

Під потужністю слід розуміти фізичну величину, яка показує що здійснюються двигуном роботу за одиницю часу. При обертальному русі потужність визначається як добуток крутного моменту на кутову швидкість обертання колінчастого вала. Зазвичай вона вказується в кінських силах (к.с.), але зустрічається вимір і в кВт.

Існує кілька одиниць виміру під назвою «кінська сила», але, як правило, мається на увазі так звана «метрична кінська сила», яка рівна ≈ 0,7354 кВт. А ось в США і Великобританії кінські сили, що стосуються автомобілів, прирівнюють до 0,7456 кВт, тобто як 75 кгс * м / с, що приблизно дорівнює 1,0138 метричної.

  • 1 кВт = 1,3596 к.с. (Для метричного обчислення);
  • 1 кВт = 1,3783 hp (англійська стандарт);
  • 1 кВт = 1,34048 к.с. (Електрична «конячка»).

Якщо ж конвертувати потужність 1 кінської сили в кіловати (в промисловості або енергетиці), то вона буде приблизно дорівнює 0,746 кВт. Поняття кінська сила не входить в міжнародну систему вимірювань (СІ), тому вимірювання потужності в кВт буде більш правильним.

Чим більше потужність, тим більшу швидкість зможе розвинути автомобіль.

види потужності

Для визначення характеристик двигуна застосовують такі поняття потужності як:

  • індикаторна;
  • ефективна;
  • літрова.

Індикаторної називають потужність, з якою гази тиснуть на поршень. Тобто, не враховуються ніякі інші фактори, а тільки тиск газів в момент їх згоряння. Ефективна потужність, це та сила, яка передається колінчастого валу і трансмісії. Індикаторна буде пропорційною літражу двигуна і середньому тиску газів на поршень.

 

Ефективна потужність двигуна буде завжди нижче індикаторної.

Також є параметр, званий літрової потужність двигуна. Це співвідношення об’єму двигуна до його максимальної потужності. Для бензинових моторів літрова потужність складає в середньому 30-45 кВт / л, а у дизельних – 10-15 кВт / л.

Як дізнатися потужність двигуна автомобіля

Звичайно, значення можна подивитися в документах на машину, але іноді потрібно дізнатися потужність автомобіля, який піддавався тюнінгу або давно знаходиться в експлуатації. У таких випадках не обійтися без динамометричного стенду.

Його можна знайти в спеціалізованих організаціях і на станціях техобслуговування. Колеса автомобіля поміщаються між барабанами, що створюють опір обертанню. Далі імітується рух з різним навантаженням. Комп’ютер сам визначить потужність двигуна.

Для більш точного результату може знадобитися кілька спроб.

Що таке крутний момент

Крутний момент двигуна розраховується за формулою: M = F * R , де F – це сила, з якою тисне поршень, R – довжина плеча (важеля). У нашому випадку плечем буде відстань від осі обертання колінчастого вала до місця кріплення шатунной шийки. Цей параметр вимірюється в ньютонах на метр (Hм). 1H відповідає 0,1 кг, який тисне на кінець важеля довжиною в метр.

Крутний момент ДВС характеризує показник сили обертання колінчастого вала і визначає динаміку розгону автомобіля.

Що таке витрата (питома витрата) палива

Питома витрата палива двигуна – це кількість палива, що витрачається для виробництва певної кількості енергії. Чим витрата нижче, тим раціональніше буде використовуватися паливо. Витрата пов’язаний з ефективністю двигуна. Один двигун може мати різний витрата палива в залежності від швидкості і навантаження.

 

Зовнішня швидкісна характеристика (ВСХ)

Зовнішня швидкісна характеристика двигуна показує залежність потужності, витрати палива і крутного моменту від частоти обертання коленвала. Всі ці параметри показуються графічно у вигляді кривих.

Зовнішня швидкісна характеристика

На малюнку можна бачити криві з позначеннями Pe – потужність двигуна, – крутний момент, ge – питома витрата палива. Як видно, з ростом числа обертів і потужності збільшується витрата палива. Крутний момент зростає до певного рівня, а потім йде на спад. У точці, де найбільш ефективний крутний момент і потужність двигуна, буде найоптимальніший показник витрати палива.

Виробники моторів борються за те, щоб максимальний крутний момент двигун розвивав в якомога ширшому діапазоні оборотів ( «полку крутного моменту була ширше»), а максимальна потужність досягалася при оборотах, максимально наближених до цієї полиці. Такий двигун і з болота витягне, і в місті дозволяє швидко прискорюватися.

Зовнішня швидкісна характеристика дає оцінку динамічних характеристик автомобіля, визначає ККД і паливний витрата при різних параметрах.

Високий крутний момент на більш низьких оборотах збільшує тягову силу агрегату, вантажопідйомність і прохідність.

Роль потужності і крутного моменту двигуна

Для забезпечення найкращих динамічних показників двигуна, виробники намагаються наділити силовий агрегат максимальним обертовим моментом, який буде досягатися в ширшому значенні оборотів двигуна.

Щоб правильно оцінити роль цих двох понять, варто звернути увагу на наступні факти:

  • Взаємозв’язок потужності і крутного моменту можна виразити у формулі: P = 2П * M * n , де Р – це потужність, M – показник крутного моменту, а n – кількість оборотів коленвала в одиницю часу.
  • Крутний момент більш конкретний показник характеристики двигуна. Низький крутний момент (навіть при високій потужності) не дозволить реалізувати потенціал двигуна: маючи можливість розігнатися до високої швидкості, автомобіль буде досягати цієї швидкості неймовірно довго.
  • Потужність двигуна буде зростати з підвищенням обертів: чим вище, тим більше потужність, але до певних меж.
  • Крутний момент збільшується з підвищенням кількості оборотів, але при досягненні максимального значення показники крутного моменту знижуються.
  • При рівних показниках потужності і крутного моменту більш ефективним буде двигун з меншою витратою палива.

 

( 3 5,00 з 5)

Крутний момент двигуна

що таке крутний момент

Розмірковуючи про найголовніше автомобільному вузлі – двигуні, стало прийнято звеличувати потужність понад інших параметрів. Тим часом, зовсім не показники потужності здібності є першорядною характеристикою силової установки, а явище, зване крутним моментом. Потенціал будь-якого автомобільного двигуна безпосередньо визначається даною величиною.

Поняття крутного моменту ДВС. Про складне простими словами

Крутним моментом стосовно до двигунів автомобілів називається твір значення сили і плеча важеля, або, простими словами, сила тиску поршня на шатун. Обчислюється ця сила ньютон-метрами, і чим вище її величина, тим швидше машина.

Більш того, потужність двигуна, що виражається у ВАТ, – це не що інше, як помножене на частоту обертання коленвала значення крутного моменту в ньютон-метрах.

Уявімо кінь, яка тягне важкі сани і грузне в канаві. Витягнути сани не вийде, якщо кінь буде намагатися вискочити з канави з розбігу. Тут необхідно докласти певну силу, яка і буде крутним моментом (КМ).

Часто крутний момент плутають з частотою обертання коленвала. У реальності це два абсолютно різних поняття. Якщо повернутися до прикладу з конем, що застрягла в канаві, частота кроку буде символізувати частоту обертів двигуна, тоді як сила, що прикладається тваринам при відштовхуванні під час кроку, уособлює в даному випадку крутний момент.

Фактори, що впливають на величину крутять моментів

З прикладу з конем легко здогадатися, що в даному випадку значення КМ буде багато в чому визначатися м’язовою масою тварини. Стосовно до автомобільного двигуна внутрішнього згоряння ця величина залежить від робочого об’єму силової установки, а також від:

 

  • рівня робочого тиску всередині циліндрів;
  • розміру поршня;
  • діаметра кривошипа коленвала.

Найбільш сильно крутний момент залежимо від робочого об’єму і тиску всередині силової установки, і ця залежність прямо пропорційна. Іншими словами, двигуни з великим об’ємом і тиском, відповідно, відрізняються і великим моментом.

Пряма залежність спостерігається також між КМ і радіусом кривошипа коленвала.

Однак конструкція сучасних автомобільних двигунів така, що не дозволяє варіювати значення моменту в широких межах, через що можливості домогтися підвищеного крутного моменту за рахунок радіусу кривошипа колінчастого вала у конструкторів ДВС невеликі.

Замість цього розробники вдаються до таких способів збільшити момент, як використання технологій турбонаддува, збільшення ступеня стиснення, оптимізація процесу згоряння палива, використання впускних колекторів спеціальних конструкцій, і т.д.

Важливо, що КМ збільшується з ростом оборотів двигуна, однак після досягнення максимуму на певному діапазоні крутний момент знижується незважаючи на триваючий приріст частоти обертання коленвала.

Вплив крутного моменту ДВС на характеристики автомобіля

Величина крутного моменту виступає тим самим фактором, який безпосередньо задає динаміку розгону автомобіля.

Якщо ви – затятий автолюбитель, то могли помітити, що різні автомобілі, але з однаковим силовим агрегатом, по-різному поводяться на дорозі.

Або на порядок менш потужний автомобіль на дорозі перевершує того, у якого під капотом кінських сил більше, причому навіть тоді, коли можна порівняти авто мають однакові розміри і вага. Причина полягає якраз в різниці в крутять моментах.

 

Кінські сили можна уявити як індикатор витривалості мотора. Саме цей показник визначає швидкісні можливості автомобіля.

Але оскільки крутний момент є різновидом сили, то безпосередньо від його величини, а не від кількості «коней», залежить те, наскільки швидко автомобіль зможе досягти максимального швидкісного режиму.

З цієї причини далеко не кожне потужне авто володіє хорошою динамікою розгону, а ті, що здатні розганятися швидше за інших, необов’язково оснащені потужним двигуном.

Разом з тим високий крутний момент ще не гарантує сам по собі відмінну динамічність машини.

Адже крім іншого, динаміка збільшення швидкості, а також здатність авто до швидкого подолання підйомів ділянок, залежить від діапазону роботи силової установки, передавальних чисел трансмісії, чуйності педалі газу.

Поряд з цим потрібно враховувати, що момент істотно знижується через різних протидіючих явищ – сил кочення коліс і тертя в різних автомобільних вузлах, через аеродинамічних та інших явищ.

Крутний момент vs. потужність. Зв’язок з динамікою автомобіля

Потужність – похідне такого явища, як крутний момент, нею виражається робота силової установки, виконана за певний час. А оскільки КМ уособлює собою безпосередню роботу мотора, то у вигляді потужності відбивається величина моменту в відповідний період часу.

Наочно побачити зв’язок між потужністю і КМ дозволяє наступна формула:

P = М * N / 9549

Де: P в формулі означає потужність, М – крутний момент, N – обороти двигуна за хвилину, а 9549 – коефіцієнт обігу N в радіани в секунди. Результатом обчислень за цією формулою буде число в кіловатах. Коли потрібно перевести отриманий результат в кінські сили, отримане число множать на 1.36.

По суті, крутним моментом є потужність при неповних оборотах, наприклад, під час обгону. Потужність зростає в міру зростання моменту, і чим вище цей параметр, тим більше запас кінетичної енергії, тим легше автомобіль долає протидіють на нього сили і тим краще його динамічні характеристики.

 

При цьому важливо пам’ятати, що потужність досягає своїх максимальних значень не відразу, а поступово. Адже з місця автомобіль рушає на мінімумі оборотів, і потім швидкість наростає. Саме тут і підключається сила під назвою крутний момент, і саме вона визначає той самий часовий відрізок, за який авто досягне своєї пікової потужності, або, іншими словами, швидкісну динаміку.

З цього випливає, що машина з силовим агрегатом могутніше, але володіє недостатньо високим крутним моментом, поступиться за швидкістю розгону моделі з мотором, який, навпаки, не здатний похвалитися хорошою потужністю, але перевершує конкурента в моменті, що крутить. Чим більша тяга, сила передається провідним колесам і чим багатша діапазон оборотів силової установки, в якому досягається високий КМ, тим швидше відбувається прискорення автомобіля.

У той же час існування крутного моменту можливо без потужності, але існування потужності без моменту – немає. Уявіть, що наш кінь з саньми загрузла в багнюці. Вироблена конем потужність в цей момент буде дорівнювати нулю, але крутний момент (спроби вибратися, тяга), хоча його може бути недостатньо для руху, буде присутній.

Дизельний момент. Відмінності між КМ бензинового і дизельного двигунів

Якщо порівнювати бензинові силові установки з дизельними, то відмінною рисою останніх (всіх без винятку) є підвищений крутний момент при меншій кількості кінських сил.

Ви також можете насолодитися:

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *