Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое крутящий момент двигателя двс

Что такое крутящий момент двигателя двс

You are using an outdated browser. Please upgrade your browser or activate Google Chrome Frame to improve your experience.

  • Главная
  • Новости
  • Тест-драйвы
  • Обзоры
  • Купить-Продать
    • Автосалоны
    • Отзывы
    • Поиск
    • Новости компаний
    • Продать
  • Рубрики
  • Фото
  • Видео
  • Автоблог

Мощность против крутящего момента: что нужно именно вам?

Крутящий момент и мощность являются двумя важными спецификациями двигателя, но их отношение друг к другу редко обсуждают

Крутящий момент и мощность являются двумя важными спецификациями двигателя, но их отношение друг к другу редко обсуждают. Поэтому мы решили вспомнить, что значит каждый из этих терминов, чтобы при покупке следующей машины вы обращали внимание либо на одно, либо на другое.

Оба научных термина существовали задолго до автомобилей и транспортных средств с мотором в целом, поэтому в нашем рассказе мы частично обратимся к школьному курсу физики.

Мощность. Прежде всего давайте вспомним человека, который решил, как измерять мощность. Его зовут Джеймс Уатт. Он был шотландским инженером, чьим именем, собственно, и названа стандартизированная единица измерения мощности Ватт (через «В», так как в России всегда предпочитали транслитерацию, а не транскрипцию). Однако существует и эквивалентная и более привычная нам единица – лошадиная сила. Одна метрическая лошадиная сила равна 735,5 Ватт.

Что же такое лошадиная сила? Если обратиться к словарю, то это способность поднимать 75 кг (165 фунтов) на 1 метр (3,28 футов) за 1 секунду. Одним словом, лошадиная сила – это то, как быстро делается работа.

Крутящий момент. В то же время крутящий момент – это определенная сила, имеющая тенденцию вращать объект вокруг оси. С точки зрения непрофессионала, крутящий момент является силой, необходимой, чтобы повернуть болт или колесо. Когда вы крутите пробку пластиковой бутылки, вы используете крутящий момент.

Опять же, машина, устанавливающая на заводе пробки на пластиковые бутылки, имеет спецификацию по крутящему моменту, то есть она должна закрутить пробку с определенным значением, гарантирующим ее герметичность. Если спецификация не выполнена, то содержимое бутылки будет протекать либо окажется недоступным для потребителя, так как в его пальцах окажется недостаточное количество крутящего момента.

Поместим оба термина в одну реальность: представьте, что вы делаете домашнее варенье и раскладываете его по банкам. Крутящий момент вам нужен, чтобы плотно закрутить крышку, а мощность, чтобы поставить эту банку на полку.

Момент и мощность в ДВС. Вот мы и подобрались к самому интересному. Как эти двое уживаются в одном двигателе? На самом деле они работают рука об руку, чтобы мотор транслировал на дорогу необходимую производительность.

Формула, описывающая их связь, такова: лошадиная сила = момент х кол-во оборотов в минуту/5 252. Это уравнение справедливо для каждого двигателя внутреннего сгорания и сходится при любых оборотах, на которые способен ваш мотор. 5 252 является константой. Таким образом при 5 252 об/мин мощность будет равна крутящему моменту. При меньших оборотах момент будет выше, чем мощность, и наоборот.

Для измерения мощности используется динамометрический стенд. Он замеряет крутящий момент и кол-во об/мин, подставляет данные в уравнение и получает рукотворное значение лошадиных сил.

Мощность или крутящий момент – что лучше? Ну, это глупый вопрос, но мы должны его рассмотреть. Грубо говоря, автомобиль с высокой мощностью, как правило, достигает более высокой максимальной скорости, а автомобиль с высоким крутящим моментом лучше ускоряется с места.

Поскольку с увеличением крутящего момента увеличивается и мощность, то «оборотистые» моторы также обладают большим количеством лошадиных сил, если способны превысить 5 252 об/мин и настроены для выполнения данной конкретной задачи.

Что такое рабочий диапазон? Этот термин означает диапазон оборотов между пиковым крутящим моментом и пиковой мощностью. Между этими двумя значениями двигатель эффективно работает и обеспечивает как высокую производительность, так и экономию топлива.

У электромоторов огромные рабочие диапазоны, так как максимальный крутящий момент доступен с самого первого вращения оси, а максимальная мощность у некоторых даже выше, чем у ДВС.

У дизельных моторов, напротив, очень узкий диапазон, так как максимальный крутящий момент у них достигается на более низких оборотах, чем у бензиновых моторов, и максимальная мощность также где-то «внизу». Поэтому бензиновые моторы предпочтительнее для перфоманс-доработок. Современные бензиновые двигатели с турбонаддувом, непосредственным впрыском, изменяемыми фазами газораспределения и другими умными инженерными решениями обеспечивают удивительные рабочие диапазоны с невероятной эластичностью.

В гонках в основном используются машины с высокой мощностью (бензиновые). У них особые передаточные отношения, извлекающие выгоду из способности мотора достигать высоких оборотов. Однако есть соревнования, где успешны и дизели, — например, 24 часа Ле-Мана. Там неоднократно побеждали Audi на своих TDI-болидах.

Если вы по-прежнему ничего не поняли, вот вам последний пример: у нас есть грузовик и спорткар. У грузовика много крутящего момента и мало мощности. Его двигатель работает на низких оборотах, но он сильный как бодибилдер. Спорткар же – это спринтер, и у него все с точностью до наоборот. Если бодибилдеру навесить лишние 50 кг веса и заставить бежать, показатели его забега изменятся не так сильно, как у спринтера, с которым проделают ту же самую операцию. Точно так же обстоит дело и с машинами. Если добавить лишнюю нагрузку на спорткар, она серьезно повлияет на его перфоманс. Если же добавить лишний вес грузовику, он будет ускоряться примерно на том же уровне.

Читать еще:  Что такое шаговый двигатель ваз 2114

Крутящий момент двигателя: что дает, какой должен быть и как повысить

  • Крутящий момент двигателя: что дает, какой должен быть и как повысить
  • Что значит и в чём измеряется крутящий момент двигателя
  • От чего зависит
  • На что влияет
  • Как рассчитать
  • Как увеличить

Наряду с мощностью, крутящий момент двигателя ­– один из главных параметров, определяющих динамические способности автомобиля. Производная от мощности и количества оборотов, напрямую зависит от увеличения рабочего объёма мотора, обеспечивает скорость разгона и потенциальную работоспособность автомобиля при сильных нагрузках.

Что значит и в чём измеряется крутящий момент двигателя

Генерация мощности и количества оборотов двигателя внутреннего сгорания и есть крутящий момент двигателя (момент силы). Чем выше параметр, тем больше сила тяги, обеспечивающая разбег и движение автомашины.

Показатель напрямую связан с мощностью двигателя внутреннего сгорания (лошадиные силы) и количеством оборотов. Он показывает скорость достижения максимальной мощности на низких оборотах.

В физике величина измеряется в Ньютонах (сила, возникающая при сгорании топлива, действующая на поршень во время вращательно-поступательного хода) на метр (ход поршня от верхней мёртвой точки до нижней мёртвой точки цилиндра). Значит, чем больше значение параметра, тем быстрее автомобиль набирает полную мощь за короткий промежуток времени.

От чего зависит

Пик работы двигателя ­– время, обеспечивающее быстрый «разбег» машины на низких оборотах. Самая высокая скорость, которую автомобиль способен развить на низких оборотах и есть оптимальный тяговый показатель для автомобильного мотора.

Например: во время движения по городу тахометр «зависает» на половине шкалы, фиксирующей величину оборотов, то есть используется только половина мощности (лошадиные силы) ДВС. Скорость передвижения будет низкой.

Зависимость показателя от количества лошадиных сил и мощности движка прямо пропорциональна. Момент силы зависит от:

  • коэффициента полезного действия при сгорании топливно-воздушной смеси;
  • вида горючего;
  • конструктивных показателей двигателя.

На что влияет

Традиционно, выбирая автомашину, водитель обращает внимание на количество «лошадок» под капотом. Современные производители всё чаще обозначают в технических характеристиках силу тяги и количество киловатт. Количество тяги влияет на основные технические характеристики автомобиля:

  • скорость набора максимальной мощности. Машина с коротким ходом поршня «разгоняется» быстрее;
  • моторы с высоким значением момента силы лучше переносят нагрузки;
  • автомобиль с хорошим количеством ньютон-метров эластичен в управлении, мягче набирает максимальную скорость за короткий промежуток времени;
  • мощность двигателя зависит от величины крутящего момента наряду с лошадиными силами. Киловатты помогают увеличить скорость, но за большее время, момент силы передаёт усилие на трансмиссию, обеспечивая нужные обороты во время движения на разной скорости.

Как рассчитать

Сила, возникающая в результате давления сгоревших газов на поршень во время рабочего хода двигателя внутреннего сгорания (крутящий момент), рассчитывается только для определенной точки, равноудаленной от центра. Определяется только для тел вращения по формуле:

Мkr – крутящий момент (Ньютон метры);

F – приложенная сила (давление на поршень во время рабочего хода воздушно-топливной газовой смеси) – измеряется в Ньютонах;

L – плечо (ход поршня от верхней до нижней мёртвой точки в цилиндре) – измеряется в метрах.

Как увеличить

Нарастить момент силы двигателя внутреннего сгорания можно при помощи современных технологий:

  1. Механический наддув обеспечивает усиление подачи воздуха, начиная с самых низких оборотов при помощи компрессора, который использует мощность мотора.
  2. Турбонаддув используется чаще, газокомпрессорная турбина подаёт воздух за счёт отработанной газовой смеси, повышая коэффициент полезного действия ДВС.
  3. Трансформация газораспределительных ступеней увеличивает тяговый потенциал двигателя, направляя его в промежуток «правильных» оборотов.
  4. Изменение уровня сжатия, например, за счёт подвижной головки блока. обеспечивает крутящий момент, то есть разбег автомобиля на самых низких оборотах.
  5. Применение качественных обслуживающих материалов: топлива, масла, свечей, фильтров (относится к бюджетным способам).

Видео: крутящий момент двигателя

Назначение крутящего момента в двигателе – улучшение тяговых способностей машины, обеспечение быстрого разгона на низких оборотах, экономия времени и топлива.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

АЛГОРИТМ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ ИНЖЕКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Читать статью полностью

Язык статьи — русский

Ссылка для цитирования: Герасимов Д.Н., Лызлова М.В., Могилевцев Ф.Л., Никифоров В.О. Алгоритм адаптивного управления крутящим моментом инжекторного двигателя внутреннего сгорания // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. № 4. С. 623–631.

Предмет исследования. Двигатель внутреннего сгорания как объект управления является сложной существенно нелинейной системой, работающей, как правило, в динамических режимах в условиях действия возмущений. В силу сложности конструкции и многорежимности работы двигателя ряд его характеристик и параметров неизвестны или неточно известны. В этих условиях задача управления моментом представляется нетривиальной и требует применения современных методов управления, позволяющих парировать указанные особенности. В работе предлагается сравнительно простой алгоритм адаптивного управления крутящим моментом инжекторного двигателя. Метод. Отличие предлагаемого метода управления моментом заключается в том, что в его основе лежит нелинейная динамическая модель, содержащая параметрические и функциональные неопределенности (статические характеристики), которые подавляются при помощи алгоритма адаптивного управления с единственным настраиваемым параметром. Алгоритм представляет собой пропорциональный закон управления с настраиваемым коэффициентом обратной связи и обеспечивает экспоненциальное стремление ошибки управления к окрестности нулевого положения равновесия. Показано, что радиус окрестности может быть уменьшен произвольным образом за счет изменения параметров регулятора. Основные результаты. В целях синтеза закона управления и моделирования замкнутой системы синтезирована динамическая нелинейная модель крутящего момента. Параметры и статические функции модели проидентифицированы с помощью данных, полученных в ходе FTP-теста (Federal Test Procedure, USA) автомобиля Chevrolet Tahoe с восьмицилиндровым двигателем объемом 5,7 л. Построен алгоритм адаптивного управления моментом, с помощью метода функций Ляпунова проанализированы свойства замкнутой системы. Для проверки работоспособности системы управления проведено моделирование в среде MATLAB/Simulink. Из результатов моделирования видно, что при существенном изменении скорости вращения двигателя регулятор обеспечивает ограниченность всех сигналов и стремление ошибки к ограниченной окрестности нулевого положения равновесия. Радиус окрестности существенно ниже допустимой ошибки управления 20 Н·м, что дает основания для дальнейшей практической реализации полученного алгоритма. Практическая значимость. Предложенный алгоритм управления рекомендуется к использованию в практической задаче управления моментом инжекторных и других видов двигателей внутреннего сгорания.

Читать еще:  Шаговый двигатель холостого хода опель астра

Ключевые слова: адаптивное управление, нелинейная система, инжекторный двигатель, крутящий момент двигателя.

Благодарности. Работа выполнена при государственной финансовой поддержке ведущих университетов Российской Федерации (субсидия 074-U01) и поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (проект 14.Z50.31.0031)

Список литературы

Информация 2001-2021 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Крутящий момент двигателя – просто о сложном

  • Что такое крутящий момент
  • Как рассчитать
  • От чего зависит крутящий момент ДВС
  • Как зависит мощность от крутящего момента
  • Особенность дизельных двигателей
  • Крутящий момент в легковом и коммерческом транспорте
  • Как увеличить крутящий момент?
  • Что в приоритете – мощность или крутящий момент

При выборе автомобиля многие обращают внимание на две вещи – дизайн и эксплуатационные характеристики. Идеальная машина должна иметь приятный вид, расходовать мало топлива и быть динамичной. Под последним обычно подразумевают мощность – чем ее больше, тем лучше. Но это не совсем так. Многое меняет крутящий момент двигателя. Почему маломощные дизельные авто лучше разгоняются, чем бензиновые? Можно ли увеличить крутящий момент без вреда для двигателя? Давайте разбираться.

Что такое крутящий момент

Говоря простым языком, это усилие, что развивает коленчатый вал при работе ДВС. Данный показатель зависит от давления газов на днище поршня. Чем больше давление, тем выше момент. Измеряется показатель в Ньютон-метрах (Н/м).

Крутящий момент двигателя

Следует знать, что тяговое усилие ДВС относится к коленчатому валу или маховику. Тяговое усилие на колесах – это «переработанный» коробкой момент двигателя. Его показатели отличаются в зависимости от передаточного числа трансмиссии.

Как рассчитать

Чтобы узнать тяговое усилие у конкретного автомобиля, нужно иметь данные о мощности и оборотах коленчатого вала. Для измерения следует брать пиковую мощность и обороты. Максимальный крутящий момент двигателярассчитывается по следующей формуле:

Где Р – мощность ДВС, измеряемая в кВт;

N – число оборотов двигателя автомобиля в минуту;

9550 – постоянный коэффициент в формуле.

От чего зависит крутящий момент ДВС

Чтобы легче разобраться в этом вопросе, посмотрим на график внешней скоростной характеристики (ВСХ) одного из двигателей Jeep Grand Cherokee.

График ВСХ двигателя Jeep Grand Cherokee

На картинке видно, что величина момента меняется при увеличении скорости оборотов ДВС. После частоты 3500 об/мин показатель резко падает. Почему так происходит? Суть в наполнении цилиндров горючей смесью. Объем новой смеси не всегда равен объему камеры сгорания. Данная характеристика называется коэффициентом наполнения цилиндров. Величина может быть выше или ниже 1.

Изменение коэффициента происходит ввиду строения впускного коллектора и настройки фаз газораспределения. В нашем примере впускные клапаны ДВС открываются на 10° до верхней мертвой точки и закрываются на 60° после прохождения нижней мертвой точки. Это сделано, чтобы сбалансировать «полку» момента и получить оптимальные значения для средних оборотов (частота вращения 2500-3500 в минуту), которые нам и нужны для повседневной эксплуатации.

Что происходит с нашим мотором, когда он работает на малых оборотах? В теории при уменьшении скорости поршня должна улучшится наполняемость цилиндра. На практике при частоте вращения 1600 об/мин значение тягового усилия падает до 260 Ньютон-метров. Причина тому – слишком позднее закрытие клапана и малая степень сжатия (7.4/1 вместо 9/1). Как итог – меньшее давление газов в конце такта сгорания, и соответственно, малый крутящий момент двигателя.

Как зависит мощность от крутящего момента

Давайте взглянем на график работы ДВС Saab 9-3. Как видно, кривая мощности круто возрастает на пике момента и слабо поднимается, когда он падает.

Читать еще:  Щелчки при запуске двигателя лада калина

График ВСХ автомобиля Saab

Таким образом, мощность определяет объем работы, который мотор может выполнить за единицу времени. Величина мощности на определенных оборотах зависит только от тягового усилия на этих же значениях. И чтобы увеличить максимальную мощность, нужно поднять момент на больших оборотах.

Особенность дизельных двигателей

В последнее время дизельные ДВС набирают большую популярность среди любителей авто. Поводом является не только малый расход топлива, но и технические характеристики. Такие машины обладают «паровозной» тягой и крайне надёжны. Причин этому несколько:

  • Большая степень сжатия мотора, во многом определяющая тяговое усилие. Бензиновые ДВС имеют степень сжатия от 8 до 12, тогда как у дизельных данное число составляет от 18 до 22.
  • Дизтопливо сгорает раньше, чем бензин. Таким образом, ДВС может поглотить больше топлива и произвести больше работы за единицу времени.
  • Длина хода поршня. Дизельные ДВС имеют больший ход поршней, что увеличивает тяговое усилие.
  • Наличие наддува и усиленная конструкция цилиндропоршневой группы. Такие моторы имеют больший запас прочности, а за счет турбины – большой КПД.
  • Дизтопливо более энергоемкое. Из одной порции дизтоплива можно извлечь больше энергии, чем из такого же количества бензина.

Теперь перейдем к цифрам. Примером послужит дизельный и бензиновый двигатель БМВ.

Как видно, дизельная «пятерка» слабее на 48 лошадиных сил, но выигрывает у бензиновой по крутящему усилию. Что это дает на практике? Имеем неплохие показатели динамики: дизельная БМВ разгоняется до сотни за 5,7 секунд, бензиновая – за 5,6.

Крутящий момент в легковом и коммерческом транспорте

Интересно знать, что «кривые» ВСХ дизельных двигателей легковых авто отличаются от грузовиков.

Разница дизельного ДВС легковушки и грузовика

Как можно увидеть, у грузового ДВС нет выраженной «полки» момента. Это сделано неспроста. Для таких авто важен пик тягового усилия, когда ему нужно тронуться с места и набрать скорость. Дальше этот показатель не так важен – в ход идут лошадиные силы. Разогнавшись, грузовик лишь поддерживает заданную скорость. «Размазав» полку тягового усилия как у легкового ДВС, не получится нормально тронуться с места груженым.

Как увеличить крутящий момент?

Автопроизводители применяли разные способы увеличения крутящего момента двигателя, но каждый из них имел свои недостатки:

  • Увеличение рабочего объема поршневой. Цель доработки – чем больший объем камеры, тем большее количество топлива в ней сгорит. Но стоит учитывать, что такая доработка влечет увеличение расхода топлива, что недопустимо в современных условиях.
  • Увеличение степени сжатия. Для этого производители уменьшают объем камеры сгорания, что позволяет получить избыток давления. Но чем большая степень сжатия, тем выше вероятность детонации. Сегодня наибольший параметр среди бензиновых ДВС – 14.
  • Турбирование. Позволяет увеличить мощность и тяговое усилие автомобиля на 30 %. Но установка турбины подразумевает большие нагрузки на цилиндропоршневую группу. Мотор нуждается в технической доработке, что отображается на конечной цене автомобиля. Это недопустимо для машин бюджетного и среднего класса.

Как же удалось производителям увеличить тяговое усилие двигателя, не прибегая к подобным доработкам?

Принцип работы системы состоит в повороте распредвала по ходу вращения, что обеспечивает раннее открытие клапана. Для этого задействуется гидромуфта с системой управления. Это системы VANOS, VVT и VVT-i. В системе VTEC применяются кулачки разной формы, что позволяет ступенчато изменить высоту и время открытия клапанов.

Как влияет система изменения фаз на характеристики ДВС? За счет лучшего наполнения цилиндров, крутящее усилие продолжает расти с увеличением частоты оборотов. Спад происходит только после 7 тысяч.

Что в приоритете – мощность или крутящий момент

При выборе автомобиля с примерно равной мощностью, в приоритете будет стоять более «моментный». Почему? Мощность авто – это косвенный показатель тяговых характеристик, и максимальные его значения проявляются только при пиковых оборотах. В повседневной эксплуатации мы не доводим стрелку тахометра до красной шкалы, поэтому нас интересует тяговое усилие двигателя на средних оборотах. Для этого достаточно взглянуть на «полку» крутящего момента.

Сравнение характеристик бензинового и дизельного двигателя

Важно знать, что пиковое значение у разных двигателей достигается при разных оборотах. Одни авто развивают весь потенциал уже при 1500-2500 об/мин, другие раскрываются только после 4500. Это зависит от устройства впускного коллектора и системы газораспределения.

Еще один параметр, который следует учитывать – эластичность двигателя внутреннего сгорания. Это способность автомобиля набирать обороты под нагрузкой.

Эта характеристика существенно зависит от полки крутящего усилия.

Таким образом, идеальным для нас является автомобиль, способный не только быстро набирать «сотню», но и уверенно разгоняться в движении. Необходимо учитывать и полку момента – чем меньше она падает после пика с ростом оборотов, тем лучше. Для повседневной эксплуатации не стоит выбирать двигатель, который раскрывается только на «верхах» (если, конечно, вы не заядлый гонщик). Тот самый «подрыв» должен наступать уже после 1200 для дизельных и 2500 об/мин для бензиновых ДВС. С таким автомобилем вы уверенно будете чувствовать себя в городе и на трассе.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector