Крутний момент проти кінських сил, просто про складне
Крутний момент і потужність є двома важливими технічними умовами, що стосуються двигунів, але про них рідко хто міркує в правильному ключі. Звичайна точка зору обивателя спрямована приблизно в одне русло. “Я хочу взяти легковий автомобіль, щоб їздити по звичайних дорогах, я люблю іноді поганяти, тому мені потрібна машина з великою кількістю кінських сил. Якщо в її двигуні їх буде багато, значить вона буде швидкою”, думають деякі і це не зовсім вірне міркування.
Другий момент, людина хоче придбати автомобіль для їзди поза доріг. Прохідні справжні позашляховики завжди оснащуються дизельними двигунами. Мотори на дизельному паливі завжди мають видатним крутним моментом. Знаючи ці факти, люди міркують, що дизель підходить тільки для бездоріжжя і не здатний змагатися з бензиновими двигунами в швидкості і динаміці. І це почасти не є акссиомой.
Що таке крутний момент? Що таке кінська сила?
Тому ми вирішили трохи просвітити своїх читачів, що кожен з цих термінів означає і на що потрібно звертати увагу при виборі вашого наступного автомобіля: на великий крутний момент або на більшу кількість кінських сил.
Обидва наукових терміна існували задовго до появи автомобілів та транспортних засобів в цілому, тому ми будемо використовувати трохи термінології з фізики у нашій невеликій історії.
Потужність
Перш за все, давайте повернемося до людини, який навчив усіх нас вимірювати потужність. Його звали Джеймс Уатт. Він був шотландським інженером, чиє ім’я стало позначати стандартизоване назва одиниці виміру потужності. Вати використовуються для вимірювання потужності, ок, здавалося б, вистачить далі придумувати термінологію, але на цьому, як відомо світлі уми не зупинилися, в обіг були прийняті кінські сили. Навіщо? Потрібен був реальний еквівалент показника сили. У ті часи їм стала звичайна кінь. З тих пір одна метрична кінська сила стала дорівнює 735,5 Вт.
Що таке кінська сила? Вона описується як здатність піднімати 75 кг на один метр за одну секунду. Потужність (в кінських силах) позначає, наскільки швидко здійснюється робота.
Крутний момент
Між тим, крутний момент відноситься до іншого виду сили, яка прагне повернути об’єкт навколо осі. З точки зору неспеціаліста, обертаючий момент є мірою сили, необхідної, щоб повернути гвинт або колесо. Коли ви откручиваете кришку пластикової пляшки, ви використовуєте крутний момент.
В якості наочного прикладу. Є машина, закручивающая кришки на пластикових контейнерах на заводі, щоб гарантувати, що ємність не буде пропускати рідину через кришку повинна бути налаштована під певний крутний момент. Останній приклад показує, як сильно машина повинна закрутити кришку на контейнері, щоб переконатися, що вона герметична, без шкоди для різьблення або кришки. Якщо необхідне зусилля крутного моменту не дотримується, то рідина всередині контейнера може протекти або навпаки, різьблення так щільно закрутиться, що споживач не зможе дістатися до вмісту контейнера, якщо у нього, як кажуть в народі, силоньок не вистачить, а по – науковому, його зап’ясті докладе недостатньо крутного моменту.
Якщо Ви хочете ще простіше зрозуміти різницю між цими двома термінами, уявіть, що крутний момент означає, що ви робите домашнє варення у вашому будинку, і ви повинні покласти його в банки. Вам потрібно крутний момент, щоб запечатати банки кришками, але кінські сили будуть необхідні для того, щоб підняти контейнер з наповненими банками в свою шафу для зберігання.
Крутний момент і потужність у двигунах внутрішнього згоряння
І ось ми переходимо до самої цікавої частини, яку ви без сумніву чекали. У двигуні внутрішнього згоряння крутний момент поєднується з потужністю, спільно виробляють односпрямовану роботу. Обидва види працюють рука об руку, трудяться для вашого автомобіля, щоб забезпечити його максимальну продуктивність на дорозі.
Дивіться також: Топ 5 найбільш швидких дизельних автомобілів в 2016 році
Формула, яка пояснює це, виглядає таким чином: Потужність (к. с.) = Момент (Нм) х обертів в хвилину/5,252. Це рівняння може бути застосовано до кожного двигуна внутрішнього згоряння, і може бути перевірено при будь-яких обертах колінчастого вала в хвилину, значення 5,252 є константою.
Простим поясненням цього факту стало б те, що двигун виробляє потужність за допомогою обертового вала (колінчатого валу), який може застосувати величину крутного моменту на навантаженні при заданих оборотах в хвилину. Тому, потужність обчислюється з крутного моменту і оборотів в хвилину. При 5,252 оборотах в хвилину, потужність і крутний момент будуть рівні. Між тим, при більш низьких значеннях, що крутить, буде вищий за значенням, ніж кінські сили, в той час як при більш високих значеннях, все буде з точністю до навпаки. Це твердження відноситься до всіх двигунів внутрішнього згоряння, всім його видами.
Таким чином, всякий раз, коли вимірюється сила двигуна, використовується динамометр. Крутний момент і швидкість обертання колінчастого валу множаться, а потім діляться на 5,252 (для наших одиниць значення становить 7.120) виходить штучне значення кінських сил.
Наочний приклад переваги автомобіля з великим крутним моментом.
Mercedes-Benz C-Клас
Бензин
141 л. с. при 6200 об/хв
176 Н∙м при 3800 об/хв
Коробка передач Автоматична
Кількість передач 7
Споряджена маса 1500 кг
Час розгону 0 – 100 км/год 8.7 з
Chevrolet Cruze Wagon
Бензин
156 л. с. при 5300 об/хв
250 Н∙м при 1200 – 4000 об/хв
Коробка передач Механічна
Кількість передач 5
Споряджена маса 1445 кг
Час розгону 0 – 100 км/год 11
Потужність або крутний момент, що важливіше?
Питання не зовсім коректне, але ми повинні відповісти на нього, адже саме за ним ви і прийшли на цю статтю. Автомобіль з високим рівнем потужності, як правило, швидше, при прискоренні, досягає більш високої максимальної швидкості і може нести більшу вагу. Тим не менш, автомобіль з великим показником крутного моменту буде мати краще прискорення по передачам, більш низькі обороти двигуна при заданому навантаженні (важливо, коли мова доходить до економії палива), і здатність йти швидше розганятися з нуля.
Так як кінські сили зростають разом з крутним моментом, высокомоментный двигун може досягти більш високих значень потужності, якщо воно здатне перевищити 5,252 оборотів в хвилину і налаштований для досягнення цього завдання.
Що таке діапазон потужності?
Цей термін позначає діапазон обертів крутного моменту двигуна і максимальне число його потужності. У проміжку по досягненню цього коефіцієнта двигун працює в оптимальному режимі і забезпечує високу продуктивність і економію палива.
Електродвигуни мають досить великий діапазон потужності, оскільки вони можуть досягати максимальної сили крутного моменту при мінімальних обертах осі, а їх максимальна сила навіть більше, ніж одиниця, що виробляється двигуном внутрішнього згоряння.
Дизельні двигуни мають більш вузьким діапазоном потужності. Оскільки їх пік крутного моменту менше, ніж у бензинових двигунах, а максимальна потужність досягається на менших обертах. Бензинові двигуни наділені більш широким діапазоном потужності. З цієї самої причини вони так затребувані і користуються попитом як у споживачів, так і у виробників. Крім того, сучасні бензинові двигуни з турбокомпресором, безпосереднім уприскуванням, змінюваними фазами газорозподілу, а також іншими різноманітними технічними рішеннями забезпечують вкрай широкий діапазон потужності.
Чому автомобілі з високим крутним моментом динамічніше більш потужних машин?
Причина криється в приводі. Він збільшує крутний момент, покращуючи розгін на перших передачах. Таким чином, це дає перевага транспортним засобам з низьким рівнем крутного моменту. При перемиканні швидкостей двигун наближається до найвищої позначки потужності, що призводить до поступового зниження обертаючого моменту, і відповідному зростанню обертів.
Саме з цієї причини дизельні двигуни виграють старт з місця у своїх бензинових конкурентів. Крім того, різниця між ними простежується ще й у масі, але основними показниками є зчеплення і крутний момент.
Чому високопотужні автомобілі беруть участь в гонках?
Оскільки у автомобілів з високими показниками кінської сили оснащені потужною системою передач, вони володіють здатністю досягати більш високих обертів двигуна за більш короткий проміжок часу. А так як, в моторизованих змаганнях мають брати участь авто, що володіють досить високим діапазоном потужності.
Автомобільний ринок Росії: результати 2015 року та перспективи розвитку
Проте, відомі випадки, коли дизельні автомобілі стають більш успішними в певних видах гоночних змагань, таких як 24 Години Ле-Ман, в яких Audi неодноразово вигравала великі призи з його TDI гоночних болідами. Останню перемогу команді Ауді принесла підвищена паливна ефективність, що дозволило витратити менше палива і менше заїжджати на заправки.
Відповідаючи на риторичне питання, поставлене на початку, про вибір автомобіля, скажімо, у всьому потрібна міра. Важливо усвідомлювати, для яких цілей вам знадобиться автомобіль. Де і на яких швидкостях ви будете його експлуатувати. Дизельний двигун бензиновий мотор з більш високим крутним моментом (наступаючому при більш низьких обертах двигуна) та низькою потужністю може бути набагато динамічніше аналогічного за параметрами автомобіля на швидкостях до 100 – 140 км/ч.
Ну а якщо мотор володіє високою потужністю, але невисоким моментом, він програвши в розгоні, надолужить згаяне за рахунок більш високої максимальної швидкості.
