Крутящий момент автомобиля: формула расчета, от чего зависит

Электроинструменты: ЧТО ЗНАЧИТ КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ? Крутящий момент (синонимы: момент силы, вращательный момент, вертящий момент, вращающий момент)

Аккумуляторные инструменты. за последние десятилетия сделали мощный рывок в своем развитии. Новые технологии позволяют заменить сетевые инструменты аккумуляторными без уменьшения мощности и производительности. Возможно, вам захочется узнать как можно оценить производительность инструмента, чтобы правильно подобрать его для требуемой задачи.Взгляд на производительность под другим углом
Залогом эффективного сверления (или закручивания) является приложение требуемого крутящего момент на максимальной скорости. Распространенным заблуждением является утверждение, что чем выше значение крутящего момента, тем быстрее мы сможем просверлить отверстие или закрутить крепеж. Это не всегда так. 
Крутящий момент – это сила, которую создает шуруповерт или дрель, чтобы повернуть объект (это может быть сверло или бит), а не скорость, с которой сверло (бит) повернется. В последние годы производители электроинструмента неуклонно увеличивают величину крутящего момента у своих изделий, хотя пользователю требует меньше величина крутящего момента для выполнения своих задач. В этой статье мы предлагаем определить зависимость производительности дрели-шуруповерта от скорости и крутящего момента.Определения

• Мощность может быть определена по способности устройства выполнять заданную работу.
• Мощность измеряется по формуле: Скорость х Крутящий момент /K
• K – константа и варьируется в зависимости от единиц измерения крутящего момента
• Скорость — это величина оборотов дрели/шуруповерта (об/мин)
• Крутящий момент – это сила, которую создает дрель/шуруповерт для поворота сверла или биты
• Можность – это косвенный показатель объема выполненной работы за определенный период времени

 Традиционный метод измерения крутящего момента: T

• Установка дрели/шуруповерта в стойку сверления
• Фиксация шпинделя с помощью зафиксированного в патроне стержня, жестко установленного на опоре
• Аккумулятор дрели/шуруповерта полностью заряжен
• Постепенное возрастание нагрузки Измерение скорости сверления и крутящего момента в нескольких точках

 Новый метод измерения мощности:

• Установка дрели/шуруповерта в стойку сверления
• Фиксация шпинделя с помощью зафиксированного в патроне стержня, жестко установленного на опоре
• Аккумулятор дрели/шуруповерта полностью заряжен
• Постепенное возрастание нагрузки
• Измерение скорости сверления и крутящего момента в нескольких точках

 Определение мощности
Номинальная расчетная мощность дрели/шуруповерта будет использоваться как эталонное значение при разработки новой модели. Это способ оценки уровня производительности дрели/шуруповерта и является прямым следствием того, насколько быстро шуруповерт завершит работу.
Сила мощности дрели/шуруповерта измеряется с помощью номинальной мощности сверла (Units Watts Out (UWO), в той точке на графике, где скорость и крутящий момент являются самыми высокими. Чем выше UWO, тем быстрее шуруповерт будет выполняться свою работу.Запомнить:
Крутящий момент ≠ времени требуемого для завершения работы = Выходная мощность и крутящий момент при нагрузке Макс. Мощность ватт (MWO) = Мощность двигателя в единицах измерения Watts Out (UWO) = Общая мощность дрели/шуруповерта
Эта статья взята из июльского выпуска информационного бюллетеня Грейнджера «О работе».

Как узнать лошадиные силы автомобиля

В документах на машину эта информация дана в кВт. Чтобы перевести указанную единицу измерения в лошадиные силы, нужно цифровое значение в кВт умножить на 1,35. Для перевода лошадиной силы в кВт ее значение умножают на 0,735.

Обычно значение, указанное в документах, отвечает действительности. Если возникают сомнения, существует возможность замерить количество лошадиных сил самостоятельно. Формулы, предназначенные для расчета мощности автомобиля по разным факторам, не могут дать 100% верный ответ, но позволяют вычислить среднее значение.

Мощность автомобиля можно узнать на СТО. Для этого достаточно проверить его на динамометрическом стенде.

Как рассчитать мощность через крутящий момент

Наиболее простой способ определить мощность двигателя — расчет через крутящий момент. Нужно цифровое значение крутящего момента (Мкр) умножить на количество оборотов коленвала в минуту (n). Чтобы получить значение n именно в оборотах в минуту, а не косинусами альфа, его делят на 9549.

Мощность=Мкр • n/9549

Полученная цифра — это значение мощности в кВт.

Подобный расчет показывает эффективную мощность без учета потерь на сопротивление, трансмиссию, коробку и сопутствующие потребители энергии.

Как рассчитать мощность по объему двигателя

Если цифровое значение крутящего момента не известно, мощность можно вычислить при наличии следующих данных:

• объем двигателя в кубических сантиметрах (Vh);
• количество оборотов коленвала в минуту (n);
• среднее эффективное давление (pe).

Объем двигателя умножают на среднее давление и на количество оборотов в минуту, деленное на 120.

Мощность=Vh • pe • n/120

Получаем результат в Квт и переводим в лошадиные силы.

Среднее эффективное давление

Вид мотора	Среднее значение, МПа
Бензиновый обычный	0,82-0,85
Бензиновый форсированный	0,9
Дизельный	0,9-2,5

Расчет мощности двигателя по расходу воздуха

Подобный расчет доступен для владельцев автомобиля, оборудованного бортовым компьютером. Он позволяет зафиксировать расход воздуха. Для этого снимают данные в тот момент, когда автомобиль выдает 5,5 тыс. оборотов, находясь на третьей передаче. Полученную цифру достаточно разделить на три. Дополнительных вычислений проводить не нужно, так как результат уже в лошадиных силах.

Таким образом получают значение мощности без учета неизбежных потерь. Реальная мощность во время эксплуатации на 10-15% ниже.

Расчет мощности по массе и времени разгона до 100 км/ч

Для вычислений используется числовое значение массы автомобиля в килограммах и время разгона до 100 км/ч. Вес автомобиля указывается с учетом веса водителя. Для расчета мощности в лошадиных силах необходимо массу машины разделить на время разгона.

Справка! При расчетах следует учитывать приблизительные потери времени на пробуксовку. В среднем это составляет 0,3-0,5 сек.

Практика

Для практических упражнений мы взяли три разных шуруповерта и два разных типа шурупов/саморезов и будем закручивать их в сухой сосновый брус, попутно фиксируя успешность операции и затраченное время.

Вот названия моделей шуруповертов и их и краткие технические характеристики:

	DeFort DCD-12-6	Bosch PSR 960	Hitachi DS 14DCL
крутящий момент, Н·м	10	12	31
частота вращения, об/мин	0-500	0-550	0-450 0-1250
аккумулятор	Ni-Cd, 12 В, 1,2 А·ч	Ni-Cd, 9,6 В, 1,2 А·ч	Li-ion, 14,4 В, 1,5А·ч

Два «старичка» (Bosch и DeFort) тут оказались неслучайно. Эти маломощные модели сразу дадут понять, насколько вся вышеизложенная теория была верна, и достаточно ли абсолютно любого шуруповерта, чтобы успешно работать с саморезами 5х90 мм и подобными. А середнячок Hitachi просто дополнит нам картину и выполнит роль некого современного инструмента.

В отношении шурупов мы мелочиться не стали и взяли для пробы тонкий черный 4,8 х 127 мм и, для полноты ощущений, мощный белый 6 х 150 мм. Чтобы закрутить последний в сосновый брус, предположительно, необходим максимальный момент около 11 Н·м.

Итак, в качестве итогов предлагаем вам посмотреть короткий видеоролик, на котором мы запечатлели весь процесс.

Тест шуруповертов: достаточно ли мощности в 10-12 Нм для шурупов 5х130 и 6х150

Тонкий саморез (4,8 х 127 мм) оказался посильной задачей для всех шуруповертов без исключения, хотя было видно, что Bosch он дался не так легко. Затраченное шуруповертами время составило: 5,3 секунды для DeFort, 7 секунд Bosch и 2,9 секунд Hitachi. Мы не ставили задачу точного сравнения времени и повторяемости, нам был важен только конечный результат. Потому мы сделали лишь по одному дублю для каждой из моделей.

Белый «крепыш» оказался по зубам уже не всем. Как и в предыдущем случае, DeFort начал очень бодро, но последний сантиметр ему так и не покорился.

Bosch, хотя и решил поставленную задачу, но запах подгоревших обмоток дал однозначно понять, что такие нагрузки этому инструменту категорически противопоказаны.

Ну а для мощного Hitachi оба самореза – как игрушки. Вот что показал секундомер: 13,3 секунд у DeFort (не довернул 1 см), 20,7 секунд Bosch и 4,3 секунды Hitachi. Вдобавок отметим, что работал Hitachi во время теста на второй скорости, где момент как минимум на треть ниже максимального заявленного в характеристиках.

Есть у нас к практической части еще одно важное замечание: в нашем тесте участвовали шуруповерты старых моделей (Hitachi не в счет), у которых нет системы защиты от перегрузки. Большинство современных моделей такую систему имеют, потому не дадут так издеваться над инструментом, как это можно наблюдать на видеоролике с шуруповертом Bosch

Это также означает, что система защиты не даст завернуть такой шуруп до конца с первого раза. Вам придется еще несколько раз включать инструмент до момента очередного срабатывания защиты (обычно это 1-2 секунды), пока шуруп не будет закручен. Но чтобы так не издеваться над инструментом, разумеется, надо покупать шуруповерт с определенным запасом мощности!

Какому двигателю отдать предпочтение

Из-за разных типов мотора одна и та же модель может отличаться по показателям мощности мотора и крутящему моменту, при этом разница может быть значительной.

Бензиновый двигатель

Бензиновый двигатель формирует воздушно-топливную смесь, заполняющую цилиндр. Температура внутри него поднимается до примерно 500 градусов. У таких моторов номинальный коэффициент сжатия составляет порядка 9-10, реже 11 единиц. Поэтому, когда происходит впрыск необходимо использование свечей зажигания.

Дизельный двигатель

В цилиндрах работающего на дизеле движка коэффициент сжатия смеси может достигать показателя в 25 единиц, температура – 900 градусов. Поэтому смесь зажигается без использования свечи.

Электродвигатель

Как работает электромобиль?

Автомобильный трехфазный асинхронный электродвигатель работает по совершенно другим законам, поэтому его мощность и КМ отличаются от традиционных кардинально. Электромотор состоит из ротора и статора, кратность которых позволяет выдавать пиковый КМ (600 Нм) на любой скорости. При этом мощность электродвигателя, например, у Теслы, составляет 416 л. с.

Чтобы ответить на вопрос – дизельный, бензиновый или электродвигатель лучше, надо сначала исключить третий вариант, поскольку электродвигатели пока не так распространены, как первые два типа.

Бензиновый, или дизельный — что лучше? Сравнение двух типов двигателей.

Кроме того, благодаря большему крутящему момент автомобиль, использующийся как грузовой, обладает большей грузоподъемностью за счет двигателя. Особенно если двигатель дизель-генераторный.

Крутящий момент и лошадиная сила

Автолюбители нередко дискутируют друг с другом: чей двигатель мощнее. Но иногда и не представляют при этом, из чего складывается данный параметр. Общепринятый термин «лошадиная сила» был введён изобретателем Джеймсом Уаттом в XVIII веке.  Он придумал его, наблюдая за лошадью, которая была запряжена в поднимающий уголь из шахты механизм. Он рассчитал, что одна лошадь за минуту может поднять 150 кг угля на высоту 30-ти метров. Одна лошадиная сила эквивалентна 735,5 Ватт, или 1 кВт равен 1,36 л.с.

В первую очередь, мощность любого мотора оценивают в лошадиных силах, и лишь потом вспоминают о крутящем моменте. Но эта тяговая характеристика тоже даёт представление о конкретных тягово-динамических возможностях автомобиля. Крутящий момент является показателем работы силового агрегата, а мощность – основным параметром выполнения этой работы. Эти показатели тесно связаны друг с другом. Чем больше производится двигателем лошадиных сил, тем больше и потенциал крутящего момента. Реализуется этот потенциал в реальных условиях через трансмиссию и полуоси машины. Соединение этих элементов вместе и определяет, как именно мощность может переходить в крутящий момент.

Простейший пример – сравнение трактора с гоночной машиной. У гоночного болида лошадиных сил много, но крутящий момент требуется для увеличения скорости через редуктор. Чтобы такая машина двигалась вперёд, надо совсем немного работы, потому что основная часть мощности используется для развития скорости.

Что касается трактора, то у него может быть мотор с таким же рабочим объёмом, который вырабатывает столько же лошадиных сил. Но мощность в этом случае используется не для развития скорости, а для выработки тяги (См. тяговый класс). Для этого она пропускается через многоступенчатую трансмиссию. Поэтому трактор не развивает высоких скоростей, зато он может буксировать большие грузы, пахать и культивировать землю, и т.д.

В двигателях внутреннего сгорания сила передаётся от газов сгорающего топлива поршню, от поршня – передаётся на кривошипный механизм, и далее на коленчатый вал. А коленвал, через трансмиссию и приводы, раскручивает колёса.

Естественно, крутящий момент двигателя не постоянен. Он сильней, когда на плечо действует бо́льшая сила, и слабей – когда сила слабнет или перестаёт действовать. То есть, когда водитель давит на педаль газа, то сила, воздействующая на плечо, повышается, и, соответственно увеличивается крутящий момент двигателя.

Мощность обеспечивает преодоление всевозможных сил, которые мешают двигаться автомобилю. Это и сила трения в двигателе, трансмиссии и в приводах автомобиля, и аэродинамические силы, и силы качения колёс и т.д. Чем больше мощность, тем большее сопротивление сил машина сможет преодолеть и развить большую скорость. Однако мощность – сила не постоянная, а зависящая от оборотов мотора. На холостом ходу мощность одна, а на максимальных оборотах – совершенно другая. Многими автопроизводителями указывается, при каких оборотах достигается максимально возможная мощность автомобиля.

Необходимо учитывать, что максимальная мощность не развивается сразу. Автомобиль стартует с места практически при минимальных оборотах (немного выше холостого хода), и для того, чтобы отмобилизировать полную мощность, требуется время. Тут и вступает в дело крутящий момент двигателя. Именно от него и будет зависеть, за какой отрезок времени автомашина достигнет своей максимальной мощности – то есть, динамика её разгона.

Зачастую водитель сталкивается с такими ситуациями, когда требуется придать автомобилю значительное ускорение для выполнения необходимого маневра. Прижимая педаль акселератора в пол, он чувствует, что автомобиль ускоряется слабо. Для быстрого ускорения нужен мощный крутящий момент. Именно он и характеризует приёмистость автомобиля.

Основную силу в двигателе внутреннего сгорания вырабатывает камера сгорания, в которой воспламеняется топливно-воздушная смесь. Она приводит в действие кривошипно-шатунный механизм, а через него – коленчатый вал. Рычагом является длина кривошипа, то есть, если длина будет больше, то и крутящий момент тоже увеличится.

Однако увеличивать кривошипный рычаг до бесконечности невозможно. Ведь тогда придётся увеличивать рабочий ход поршня, а вместе с ним и размеры двигателя. При этом уменьшатся и обороты двигателя. Двигатели с большим рычагом кривошипного механизма можно применить только лишь в крупномерных плавательных средствах. А в легковых автомашинах с небольшими размерами коленчатого вала не поэкспериментируешь.

Что это означает на практике?

Если отойти от теории, то график мощности и крутящего момента — это основные характеристики двигателя. Когда вы въезжаете на своем автомобиле в горку и пытаетесь поддерживать одну и ту же скорость, вам приходится сильнее нажимать на педаль газа. Многим при этом кажется, что мощность останется та же, т.к. скорость не меняется. Но это не так!

При движении в горку двигатель выдает большую мощность при тех же оборотах. (при неизменной передаче). Это легко проверить, взглянув на текущий расход топлива.

Также это объясняет, зачем двигателю нужна коробка передач, ведь для эффективного разгона и преодоления подъёмов нам необходимо поддерживать обороты в диапазоне максимальной мощности двигателя.

А вот электромобили обходятся без нее. Кривая крутящего момента и мощности у электродвигателя намного более линейна, и к тому же электродвигатель выдает куда большую мощность на низких оборотах.

MDStukalov › Blog › О мощности и способах ее измерения

Дорогие друзья, понятия не имею, что надо тут писать, но полагаю, что то ценное и информативное.Итак, на этапе регистрации тс в МРЭО, по-соседству стоял кольт тоже с милипизерным моторчиком, но в ПТС значились гордые 98 сил. у меня при схожих показателях объема скромные 75. Тут я призадумался…как так то! Не так давно наткнулся вот на какую статью:Существуют различные системы измерения мощности двигателя, не всегда сравнимые напрямую, хотя есть четкие взаимосвязи между отдельными единицами измерения. . Киловатт (кВт) 1 кВт = 1,35962 л. с. = 1,34102 hp Лошадиная сила (л. с.) 1 hp = 1,0139 л. с. Лошадиная сила США (hp) 1 л. с. = 0,9862 hpДавно и прочно вошел в обиход киловатт, но мощность определяют по разным стандартам и испытательным инструкциям по испытаниям. Есть несколько контор, разработавших свои методы измерения. От отдельных методов уже отказались. DIN Германский институт стандартизации ECE Европейская экономическая комиссия ООН, ЕЭК ООН EG Европейское экономическое сообщество, EЭC ISO Международная организация по стандартизации, ИСО JIS Японский промышленный стандарт SAE Общество инженеров автомобильной промышленности (США)В теории мощность двигателя (Р) рассчитывают из крутящего момента двигателя (Мд) и частоты вращения двигателя (n): P = Мд· nКрутящий момент двигателя (Мд) выражается через силу (F), которая действует на плечо рычага (I): P= F·I·nДля определения мощности эти показатели меряют на стенде, используя гидравлические тормоза или электрогенераторы. При этом произведенная двигателем работа преобразуется в тепло. Чтобы определить мощность мотора при полной нагрузке, измерения проводятся, как правило, через 250-500 об/мин. При этом различают 2 метода: Мощность Нетто (Реальная)Испытываемый двигатель оборудован всеми вспомогательными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами — генератором, глушителем, вентилятором и пр. Мощность Брутто («лабораторная или стендовая мощность»)Двигатель не оборудован всеми дополнительными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами. Эта мощность соответствует системе SAE; мощность брутто выше мощности нетто на 10-20%.В обоих случаях ее называют «эффективной мощностью»: Рэфф — измеряемая установленная мощность двигателя Рприв = Рэфф · к Рприв — приведенная мощность, или пересчитанная на определенное эталонное состояние к — поправочный коэффициент. Эталонное состояниеВ связи с различной плотностью воздуха (из-за атмосферного давления, температуры и влажности воздуха) всасываемый двигателем воздух бывает «тяжелее или легче»; при этом количество топливно-воздушной смеси, поступающей в двигатель, будет больше или меньше. Поэтому измеряемая мощность двигателя будет выше или ниже.Колебания атмосферных условий при испытании учитывают с помощью поправочного коэффициента, пересчитывая измеряемую мощность на определенное эталонное состояние. Например, мощность двигателя снижается примерно на 1% на каждые 100 м увеличения высоты, а 100 м высоты соответствуют примерно 8 мбар атмосферного давления.Различные стандарты и инструкции по испытаниям предусматривают различные эталонные состояния и методы пересчета мощности, измеренной при фактических атмосферных условиях в момент испытаний: Р — атмосферное давление воздуха Ps — атмосферное давление воздуха в сухую погоду (за вычетом парциального давления водяного пара) t — температура, Co T — температура, КНо такой пересчет приемлем только для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием (бензиновых). Для дизелей применяются более сложные формулы. Мощность двигателя по стандарту DIN на 1-3% меньше мощности, пересчитанной по стандарту ЕЭС или по стандартам ИСО/ЕЭК ООН, из-за различных методов расчета поправочных коэффициентов. Прежние довольно существенные отличия в показателях мощности по японскому стандарту JIS или по SAE от германского стандарта DIN объяснялись использованием мощности брутто или смешанных форм мощности брутто/нетто.Однако действующие современные стандарты все больше соответствуют переработанному стандарту ИСО 1585 (мощность нетто), поэтому прежние существенные различия (до 25%) в настоящее время уже не встречаются.оригинал —тыц

Ваговские машины измеряют по DIN, и он мягко говоря занижает инфу. Кроме того, этот извечный спор-в американских 1,8т 180 сил, европейцы 150 сил. Что то мне подсказывает что дело опять же в разнице измерений, а никак не в реальной прибавке сил или прошивке. За сим низко кланяюсь, буду рад если был полезен

Источник

Расчет по массе и времени разгона от нуля до сотни

Определить как измеряется мощность двигателя, можно также по общей массе авто и времени его разгона до 100 километров в час. К сожалению, у этого способа есть один крупный недостаток — итоговая формула является достаточно сложной и она может сильно меняться в зависимости от технических особенностей авто (тип привода, характер трансмиссии и так далее).

Поэтому мы Вам рекомендуем производить расчет мощности по массе и времени разгона не вручную, а с помощью готового калькулятора на нашем сайте.

Оптимальный алгоритм действий:

1. Выполните разгон своего автомобиля от 0 до 100 километров в час. Определите время разгона любым удобным способом (обычно это делается с помощью бортового компьютера).
2. Узнайте массу своей машины — сделать это можно с помощью все того же бортового компьютера, с помощью технической документации и так далее.
3. Воспользуйтесь нашим калькулятором — введите массу и время разгона, выберите тип привода, укажите трансмиссию.

Расчет мощности двигателя: методики и необходимые формулы

Мощность движка — это энергия, которая образуется внутри ДВС во время его работы. Этот показатель является ключевым для любого автомобиля, а при выборе машины на него ориентируется многие автомобилисты. Определить его можно различными способами. Перечислим основные методики:

• Через обороты и крутящий момент.
• По объему ДВС.
• По расходу воздуха.
• По массе и времени разгона до 100 километров в час.
• По производительности впрыскивающих форсунок.

Главной единицей измерения мощности являются ватты, однако иногда этот показатель выражают с помощью лошадиных сил. Между этими единицами измерения есть простая зависимость, поэтому при необходимости, лошадиные силы, можно легко преобразовать в ватты (и наоборот).

В нашей статье, мы рассмотрим основные формулы определения мощности, а также узнаем, как перевести лошадиные силы в ватты.

Что это означает на практике?

Если отойти от теории, то график мощности и крутящего момента — это основные характеристики двигателя. Когда вы въезжаете на своем автомобиле в горку и пытаетесь поддерживать одну и ту же скорость, вам приходится сильнее нажимать на педаль газа. Многим при этом кажется, что мощность останется та же, т.к. скорость не меняется. Но это не так!

При движении в горку двигатель выдает большую мощность при тех же оборотах. (при неизменной передаче). Это легко проверить, взглянув на текущий расход топлива.

Также это объясняет, зачем двигателю нужна коробка передач, ведь для эффективного разгона и преодоления подъёмов нам необходимо поддерживать обороты в диапазоне максимальной мощности двигателя.

А вот электромобили обходятся без нее. Кривая крутящего момента и мощности у электродвигателя намного более линейна, и к тому же электродвигатель выдает куда большую мощность на низких оборотах.

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

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?

Многие компании нашли выход в
системе изменения фаз газораспределения. У каждого она имела свое название, но суть
одна – изменить высоту подъема, продолжительность и время открытия клапанов.

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

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.

Чтобы проверить эластичность,
необходимо набрать скорость от 80 до 120 км/ч на одной передаче. Чем меньше
времени занимает разгон, тем эластичнее ДВС. Такой двигатель будет меньше изнашиваться,
шуметь и расходовать меньше топлива.

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.

Основные параметры электродвигателя

Момент электродвигателя

Вращающий момент (синонимы: вращательный момент, крутящий момент, момент силы) — векторная физическая величина, равная произведению радиус вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы.

,

• где M – вращающий момент, Нм,
• F – сила, Н,
• r – радиус-вектор, м

Справка: Номинальный вращающий момент М_ном, Нм, определяют по формуле

,

• где P_ном – номинальная мощность двигателя, Вт,
• n_ном — номинальная частота вращения, мин-1

Начальный пусковой момент — момент электродвигателя при пуске.

Справка: В английской системе мер сила измеряется в унция-сила (oz, ozf, ounce-force) или фунт-сила (lb, lbf, pound-force)

1 oz = 1/16 lb = 0,2780139 N (Н)1 lb = 4,448222 N (Н)

момент измеряется в унция-сила на дюйм (oz∙in) или фунт-сила на дюйм (lb∙in)

1 oz∙in = 0,007062 Nm (Нм)1 lb∙in = 0,112985 Nm (Нм)

Мощность электродвигателя

Мощность электродвигателя — это полезная механическая мощность на валу электродвигателя.

Мощность электродвигателя постоянного тока

Механическая мощность

Мощность — физическая величина, показывающая какую работу механизм совершает в единицу времени.

,

• где P – мощность, Вт,
• A – работа, Дж,
• t — время, с

Работа — скалярная физическая величина, равная произведению проекции силы на направление F и пути s, проходимого точкой приложения силы .

,

где s – расстояние, м

Для вращательного движения

,

где – угол, рад,

,

где – углавая скорость, рад/с,

Таким образом можно вычислить значение механической мощности на валу вращающегося электродвигателя

Справка: Номинальное значение — значение параметра электротехнического изделия (устройства), указанное изготовителем, при котором оно должно работать, являющееся исходным для отсчета отклонений.

Коэффициент полезного действия электродвигателя

Коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя — характеристика эффективности машины в отношении преобразования электрической энергии в механическую.

,

• где – коэффициент полезного действия электродвигателя,
• P₁ — подведенная мощность (электрическая), Вт,
• P₂ — полезная мощность (), Вт

• При этом

потери в электродвигатели обусловлены:
электрическими потерями — в виде тепла в результате нагрева проводников с током;
магнитными потерями — потери на перемагничивание сердечника: потери на вихревые токи, на гистерезис и на магнитное последействие;
механическими потерями — потери на трение в подшипниках, на вентиляцию, на щетках (при их наличии);
дополнительными потерями — потери вызванные высшими гармониками магнитных полей, возникающих из-за зубчатого строения статора, ротора и наличия высших гармоник магнитодвижущей силы обмоток.

КПД электродвигателя может варьироваться от 10 до 99% в зависимости от типа и конструкции.

Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission) определяет требования к эффективности электродвигателей. Согласно стандарту IEC 60034-31:2010 определено четыре класса эффективности для синхронных и асинхронных электродвигателей: IE1, IE2, IE3 и IE4.

где n — частота вращения электродвигателя, об/мин

Момент инерции ротора

Момент инерции — скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси, равна сумме произведений масс материальных точек на квадраты их расстояний от оси

,

• где J – момент инерции, кг∙м2,
• m — масса, кг

Справка: В английской системе мер момент инерции измеряется в унция-сила-дюйм (oz∙in∙s2)

1 oz∙in∙s2 = 0,007062 kg∙m2 (кг∙м2)

Момент инерции связан с моментом силы следующим соотношением

,

где – угловое ускорение, с-2

,

Справка: Определение момента инерции вращающейся части электродвигателя описано в ГОСТ 11828-86

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение (англ. rated voltage) — напряжение на которое спроектирована сеть или оборудование и к которому относят их рабочие характеристики .

Электрическая постоянная времени

Электрическая постоянная времени — это время, отсчитываемое с момента подачи постоянного напряжения на электродвигатель, за которое ток достигает уровня в 63,21% (1-1/e) от своего конечного значения.

,

где – постоянная времени, с

Механическая характеристика двигателя представляет собой графически выраженную зависимость частоты вращения вала от электромагнитного момента при неизменном напряжении питания.

Крутящий момент двигателя: формула расчета

Согласно физическому определению крутящий момент М есть произведение силы F на длину плеча рычага L, куда эта сила приложена:

М = F * L

Сила F измеряется в ньютонах, длина  – в метрах. Таким образом, момент силы  —  в ньютон на метр.

Применительно к двигателям внутреннего сгорания  (ДВС) сила, выработанная в рабочем объеме  при сгорании топливно-воздушной смеси, давит на поршень, который передает свое усилие кривошипно-шатунному механизму коленвала. Именно длина рычага кривошипа учитывается при расчете крутящего момента. Именно он является определяющей характеристикой при оценке параметров динамического разгона автомобиля.

Видео — мощность и крутящий момент двигателя: что это такое с примерами

Мощность и крутящий момент двигателя

Максимальный крутящий момент двигателя в технических характеристиках всегда указывается совместно с величиной оборотов двигателя, при которых он может быть достигнут. В этом смысле различают низкооборотные и высокооборотные двигатели. К низкооборотным относятся, в большинстве, дизельные двигатели. Они могут «выстрелить» при движении с оборотами от 2000 до 3000 в минуту. Бензиновые двигатели обычно показывают максимальный крутящий момент при более высоких оборотах – от 4500 об./минуту.

Бензиновые высокооборотные двигатели достигают большой мощности за счет того, что им подвластны обороты до 8.000 об./минуту и более. Низкооборотные дизельные двигатели способны при меньшей мощности достигать максимальный крутящий момент на более малых оборотах (вплоть до 2.000), поэтому в динамике движения и обгона в городском ритме нисколько не уступают  бензиновым.

Для любителей математических вычислений полезна формула расчета мощности двигателя, исходя из его максимального крутящего момента:

Р = М * n / 9549

Здесь Р – мощность двигателя в килоВаттах, М – максимальный крутящий момент, n – количество оборотов двигателя.

Для перевода мощности Р в привычные лошадиные силы можно полученную величину умножить на 1,36.

Некоторые производители указывают величину номинального крутящего момента, определяемую на холостых оборотах двигателя.