В обиходе большинство водителей оценивает автомобили по мощности двигателей, подразумевая, что чем мощнее машина, тем она быстрее при той же массе и типе привода. Однако на деле, например, автомобиль с 80-сильным дизелем может стартовать резвее, чем такой же, но с бензиновым мотором мощностью 110 л.с. Дело в том, что для разгонной динамики важны не только лошадиные силы, но и максимальный крутящий момент двигателя. Рассказываем, что такое крутящий момент простыми словами, в каких единицах измеряется крутящий момент и как он связан с мощностью.
Что такое крутящий момент
Что такое крутящий момент двигателя: простыми словами — это тяга, которую выдаёт мотор. Когда двигатель работает, он вращает колёса с определённым усилием. Эта сила, приведённая к единице длины (например, к радиусу колеса), и есть крутящий момент. Для конкретного мотора тяга зависит от многих факторов, начиная от рабочего объёма и заканчивая формой кулачков распределительного вала. Чем больший момент выдаёт двигатель, тем сильнее он может толкать автомобиль вперёд.
В силу своей конструкции и принципа работы ДВС имеют очень нелинейную характеристику момента. Поэтому, если в характеристиках двигателя указана цифра 150 Нм, это его максимальное значение. Оно достигается в пике, на полном газу и обычно в узком диапазоне оборотов. Впрочем, есть моторы и с «полкой» на графике момента, когда тяга остаётся стабильно высокой при увеличении скорости вращения двигателя — такое возможно при применении турбонаддува. Так что обороты максимального крутящего момента зависят от типа и конструкции двигателя.
Вернёмся к нашим условным автомобилям: так почему тот, что с дизелем, стартует резвее? Потому что у него, как правило, выше крутящий момент, в том числе на низких оборотах. Дизели принципиально отличаются по конструкции от бензиновых двигателей. У них выше КПД за счёт более высоких энергоёмкости дизтоплива и степени сжатия. А значит, больше энергии от сгоревшего топлива выполняет полезную работу, то есть уходит на создание крутящего момента. Из-за этой особенности дизелей их активно используют в коммерческой технике.
В чём измеряется крутящий момент двигателя
Момент — это произведение силы на плечо. Поэтому и единица его измерения в автомобиле — ньютон-метр (ньютон, умноженный на метр) или, сокращённо, Н·м или Нм. Конечно, в моторе нет такого явного плеча, как на картинках в учебнике. Вместо одного плеча здесь сложный механизм. А силу создают расширяющиеся газы в камере сгорания. В отличие от мощности с её киловаттами и лошадиными силами, в обозначении тяги редко используют альтернативные шкалы: когда говорят про крутящий момент, единицы измерения обычно именно ньютон-метры.
Современные моторы с наддувом, как правило, имеют «полку» на графике крутящего момента. Пример: двигатель 2.0 TDI Audi Q3. Фото: Audi
Чем крутящий момент отличается от мощности
Мы выяснили, от чего зависит крутящий момент двигателя и на что влияет тяга. Теперь самое время вспомнить про мощность.
Начнём опять с физики: мощность двигателя равна произведению крутящего момента на количество оборотов, разделённое на коэффициент 9549 (N=M*n/9549). Результат получится в киловаттах. Чтобы перевести его в более привычные метрические лошадиные силы, нужно умножить ещё на 1,36.
Для обычного легкового автомобиля максимальный крутящий момент лежит в пределах примерно 150–300 Нм (в дизельных машинах он достигает 350–400 Нм), при этом большинство современных серийных бензиновых двигателей раскручиваются до 6000–7000 об/мин. Дизели сегодня отстают ненамного — 5000–5500 об/мин. Причём, чтобы раскрутить коленчатый вал до такой скорости и, соответственно, соединённые с ним колёса, тоже нужна определённая тяга. Таким образом получается, что мощность — величина, производная от крутящего момента. Чем он выше, тем мотор мощнее своих конкурентов.
Есть самый простой вариант объяснения для людей, далёких от техники. Хорошая тяга поможет вам утащить тяжёлый прицеп или провернуть колёса в песке. А за счёт высокой мощности вы сможете достичь большей скорости, если на неё нет ограничений.
Подождите
Видео загружается
Можно ли увеличить крутящий момент
В теории это возможно. Дело в том, что в ДВС крутящий момент практически напрямую зависит от наполнения цилиндров — чем больше воздуха и, соответственно, топлива в них попадает и сгорает, тем выше тяга, выдаваемая мотором. Однако конструкции двигателей рассчитаны на определённые тяговые характеристики. Увеличить момент (и мощность) можно, но это обычно означает и снижение ресурса. Путей глобально два: механический и электронный.
Электронный подразумевает изменение программы управления двигателем, увеличивающее количество воздуха и топлива в цилиндрах: за счёт большего давления наддува, иных фаз открытия клапанов или впрыска и так далее. Манипуляции с программой (чип-тюнинг) в турбомоторах позволяют «снять» до 20 процентов дополнительного момента без принципиального изменения конструкции. Но для «атмосферников» это обычно более скромные 5–7 процентов.
Механический путь — это изменение геометрии цилиндро-поршневой группы, впускной и выпускной систем, а также увеличение объёма цилиндров. Способ дорогой, поэтому применяют его обычно только для спортивных автомобилей.
Так или иначе значительное увеличение момента чревато потерей запаса прочности, более интенсивным износом и, как следствие, сокращением срока службы мотора до капремонта.
Итак, совсем коротко
-
– Крутящий момент — это, простым языком, сила двигателя.
-
– Измеряется крутящий момент в Нм (ньютон-метрах).
-
– У турбомоторов (в том числе дизелей) высокий момент достигается уже на низких оборотах, у атмосферных — обычно на средних или выше средних.
-
– Любой тюнинг мотора для значительного увеличения момента приводит к потере ресурса двигателя.
