У матеріалах про автомобілі часто вживаються вирази «високі обороти», «великий крутний момент». Як виявилося, ці вирази (а також зв'язок між цими параметрами) зрозумілі не всім. Тому розповімо про них докладніше.
Почнемо з того, що двигун внутрішнього згоряння це пристрій, в якому хімічна енергія палива, що згорає в робочій зоні, перетвориться в механічну роботу.
Схематично це виглядає так:
Загоряння палива в циліндрі (6) призводить до переміщення поршня (7), що, в свою чергу, призводить до проворачиванию колінчастого вала.
Тобто, цикли розширення і стиснення в циліндрах приводять в дію кривошипно-шатунний механізм, який, в свою чергу, перетворює зворотно-поступальний рух поршня в обертальний рух колінчастого вала:
З чого складається двигун і як він працює дивимося тут:
Отже, найважливішими характеристиками двигуна є його потужність, крутний момент і обороти, при яких ця потужність і крутний момент досягаються.
Оберти двигуна
Під широковживаних терміном «обороти двигуна» мається на увазі кількість обертів колінчастого вала в одиницю часу (за хвилину).
І потужність, і крутний момент - величина не постійна, вони мають складну залежність від оборотів двигуна. Ця залежність для кожного двигуна виражається графіками, подібними нижченаведеному:
Виробники двигунів 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.
Потужність двигуна
Чим вище потужність, тим більшу швидкість розвиває авто
Потужність - це відношення роботи, що виконується за деякий проміжок часу, до цього проміжку часу. При обертальному русі потужність визначається як добуток крутного моменту на кутову швидкість обертання.
Потужність двигуна останнім часом все частіше вказують в кВт, а раніше традиційно вказували в кінських силах.
Як видно на наведеному вище графіку, максимальна потужність і максимальний крутний момент досягаються при різних оборотах коленвала. Максимальна потужність у бензинових двигунів зазвичай досягається при 5-6 тис. Оборотів в хвилину, у дизельних - при 3-4 тис. Оборотів в хвилину.
Графік потужності для дизельного двигуна:
У практичній площині - потужність впливає на швидкісні характеристики авто: чим вище потужність, тим більшу швидкість може розвивати автомобіль.
Обертаючий момент
Крутний момент характеризує здатність прискорюватися і долати перешкоди
Крутний момент (момент сили) - це добуток сили на плече важеля. У разі кривошипно-шатунного механізму, даної силою є сила, що передається через шатун, а важелем - кривошип колінчастого вала. Одиниця виміру - Ньютон-метр.
Іншими словами, крутний момент характеризує силу, з якою буде обертатися колінвал, і наскільки успішно він буде долати опір обертанню.
На практиці високий крутний момент двигуна буде особливо помітний при розгонах і при пересуванні по бездоріжжю: на швидкості машина легше прискорюється, а поза дорогами - двигун витримує навантаження і не глухне.
ще приклади
Для більшого практичного розуміння важливості крутного моменту наведемо кілька прикладів на гіпотетичному двигуні.
Навіть без урахування максимальної потужності, за графіком, що відображає крутний момент, можна зробити деякі висновки. Розділимо кількість обертів колінчастого вала на три частини - це будуть низькі обороти, середні і високі.
На графіку зліва представлений варіант двигуна, який має високий крутний момент на низьких оборотах (що рівносильно високому крутному моменту на малих швидкостях) - з таким двигуном добре їздити по бездоріжжю - він "витягне" з будь-трясовини. На графіку праворуч - двигун, у якого високий крутний момент на середніх оборотах (середніх швидкостях) - цей двигун розрахований для використання в місті - він дозволяє досить жваво прискорюватися від світлофора до світлофора.
Наступний графік характеризує двигун, який забезпечує гарне прискорення навіть на високих швидкостях - з таким двигуном комфортно на трасі. Замикає графіки універсальний двигун - з широкою полицею - такий двигун і з болота витягне, і в місті дозволяє добре прискорюватися, і на трасі.
Наприклад 4,7-літровий бензиновий двигун Toyota Land Cruiser 200 розвиває максимальну потужність 288 к.с. при 5400 об / хв, а максимальний обертовий момент в 445 Нм при 3400 об / хв. А дизельний 4,5-літровий двигун, що встановлюється на це ж авто розвиває максимальну потужність 286 к.с. при 3600 об / хв, а максимальний обертовий момент - 650 Нм при "полиці" в 1600-2800 об / хв.
1,6-літровий двигун Mitsubishi Lancer X розвиває максимальну потужність 117 к.с. при 6100 об / хв, а максимальний обертовий момент в 154 Нм досягається при 4000 об / хв.
2,0-літровий двигун Honda S2000 забезпечує максимальну потужність в 240 к.с. при 8300 об / хв, а максимальний обертовий момент в 208 Нм при 7500 об / хв, будучи прикладом "спортивності".
підсумок
Отже, як ми вже бачили, зв'язок між потужністю, крутним моментом і оборотами двигуна - досить складна. Підсумовуючи, можна сказати наступне:
- крутний момент відповідає за здатність прискорюватися і долати перешкоди,
- потужність відповідальна за максимальну швидкість автомобіля,
- а обороти двигуна все ускладнюють, так як кожному значенню оборотів відповідає своє значення потужності й крутного моменту.
А в цілому все виглядає так:
- високий крутний момент на низьких оборотах дає автомобілю тягу для пересування по бездоріжжю (таким розподілом сил можуть похвалитися дизельні двигуни). При цьому потужність може стати вже вторинним параметром - згадаємо, хоча б, трактор Т25 з його 25 л.с .;
- високий крутний момент (а краще - «полку крутного моменту) на середніх і високих оборотах дає можливість різко прискорюватися в міському потоці або на трасі;
- висока потужність двигуна забезпечує високу максимальну швидкість;
- 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.
