Въртящ момент на двигателя: какво е това и как влияе на работата на вашия двигател

Когато видим рекламите, които различните марки правят на колите си в медиите, можем да видим, че на техническо ниво те обикновено показват поредица от цифри, свързани със скорост, консумация, ускорение... накратко, някои студени цифри че също така голям процент шофьори никога няма да могат да се сравнят. Съществува обаче един физически факт, на който всички шофьори се радват, който рядко се разгласява и на който преди не много години се придаваше определено значение: номинален двигател.

Не толкова отдавна, когато автомобилите все още не бяха претърпели текущата ескалация на мощността, на реприза на автомобила като способността, която трябваше да набира скорост. Това популярно твърдение, въпреки че когато става въпрос за тълкуване на това какво е reprís е правилно, до разберете какво е въртящ момент пада малко или по-скоро неточно

Какво е въртящ момент?

Въртящият момент на двигателя, известен също като въртящ момент, е a физическа величина, която измерва момента на сила, който трябва да бъде приложен към ос, която се върти около себе си с определена скорост. Приложено към света на автомобилите и обяснено по начин, който всички можем да разберем, то може да се определи като необходимата сила за въртене на коляновия вал на двигателя и, следователно, да може да предава споменатото движение към останалите механични елементи, необходими за придвижване на превозното средство.

И тук наблюдаваме първата разлика между действителност и обичай; Когато се позоваваме на въртящия момент на двигателя, за да изразим капацитета за ускорение на превозно средство, ние всъщност не определяме какво е въртящият момент на двигателя, ние само описваме едно от неговите приложения. Това е така, защото въртящият момент на двигателя измерва мощността, необходима на двигателя да завърти определен брой обороти, но не взема предвид допълнителната мощност, която трябва да се приложи, за да се промени ъгловата скорост на вала или коляновия вал.

Малко физика за обяснение на въртящия момент

За да ви обясня какво е въртящ момент на двигателя, бягайки от физичните принципи, ще обясня функцията на коляновия вал и силите, които действат върху него.

Генерира топлинен двигател мощност в цилиндрите. По-конкретно, това е в горивни камери където гориво-въздушната смес експлодира. Това е енергията, освободена от тази експлозия, която генерира линейно движение чрез бутане на буталото в посока, обратна на тази на главата на двигателя. Буталата на различните цилиндри са прикрепени към колянов вал за свързващи пръти и точно в обединението им с коляновия вал се трансформира линейното движение въртеливо движение.

Тук си струва да се спомене изключителната конструкция на ротационни двигатели, в който кръглите камери на "цилиндрите" директно обграждат централна ос, която се върти около себе си, движена от експлозиите, произведени в камерите, така че в този случай въртеливо движение. Във всеки случай физическите принципи, които действат по отношение на въртящия момент на двигателя, са едни и същи.

Дори без да навлизаме в прекомерно проучване, за да се опрости идеята за трансформация на енергия, може да се каже, че въртящите се блокове генерират въртящ момент вместо мощност. Не може да се вярва в това отношение, тъй като нито камерите, нито роторът на ротационните двигатели са точно кръгли и запалването на горивото се случва в част от камерата, за разлика от конвенционалните цилиндрови двигатели, при които сместа гориво-въздух заема целия й обем .

Връщайки се към физическото обяснение, силата, упражнявана от буталото върху коляновия вал, не е постоянна през целия процес на разширяване. Това е така, защото във всеки цилиндър максималната стойност на мощността се генерира в момента на запалване на горивото. И с тези моменти на максимална мощност идват моменти на максимален въртящ момент.

Закъснението между момента, в който се генерира максимална мощност в цилиндъра, и максималната, приложена към коляновия вал, не се изчислява лесно. Това е така, защото буталата не извършват чисто линейно движение, а по-скоро, тъй като коляновият вал също не е напълно прав, те извършват движение, което съчетава линейния ефект на буталото с кръговия ефект на биелните лагери.

Тези моменти на максимална мощност и максимален въртящ момент обаче са от голямо значение по отношение на усещането за плавност в работата на двигателя.

Колкото повече цилиндри има превозното средство, толкова повече пъти в минута ще съществува този момент на максимална сила и по-хомогенно ще бъде усещането на водача за гладката работа на двигателя.

Това се дължи на факта, че при 2-цилиндров двигател ще има един момент на максимална сила на всеки 360º въртене на коляновия вал, при трицилиндров двигател това ще се случи на всеки 240º, в един от шест на всеки 120º и скоро. Разбира се, това трябва да се тълкува като чиста теория, тъй като днес производителите се стремят да направят своите двигатели възможно най-плавни по отношение на тяхната работа.

Този фактор също влияе на факта, че на празен ход двигателят генерира повече вибрации и че те също са по-забележими: при 1.000 оборота в минута има половината моменти на максимална сила, отколкото при 2.000 оборота. Например, започвайки от средна скорост на празен ход от 850 оборота в минута, трицилиндровият двигател ще генерира по-малко от десет момента на сила в секунда, докато шестцилиндровият блок ще генерира почти двадесет.

Ако вземем предвид, че "нормалният" човек, изправен пред периодична сила на непрекъснато прилагане, по-добре разпознава интервали, по-големи от една десета от секундата, отколкото тези, по-малки от, ето баналното обяснение, по което широката публика разпознава вибрациите на двигателите с два или три цилиндъра: тъй като интервалът между моментите на максимум навън е по-голям от една десета от секундата.

Какъв въртящ момент доставя вашият двигател?

В много публикации за автомобилния свят обикновено се измерва въртящият момент, който двигателят на превозното средство „осигурява“. Това твърдение по дефиниция не е правилно, стига да разберем, че двойката е a приложена сила и не един резултатна сила. Въпреки това, също поради физическия принцип на действие-реакция, когато момент на сила се приложи към ос, която се върти около себе си, автоматично се генерира друг момент на сила със същия интензитет и посока, но в обратна посока на оригинала (Третият закон на Нютон).

Как да изчислим въртящия момент на двигателя – натоварване на двигателя

Въртящият момент на двигателя може да бъде измерен, но изчисляването му е изключително сложно и почти невъзможно за смъртните, така че е по-лесно да го оставим на професионалисти, способни да боравят със съвременни машини и много сложни компютърни програми, въпреки че на пръв поглед виждаме само ролкова банка.

Както следва от определението му, в двигател с вътрешно горене въртящият момент е променлива което зависи от мощността, генерирана в камерите на цилиндъра, и броя на оборотите, при които двигателят се върти в този конкретен момент, така че стойността му може да се изчисли от формулата P = T · ω, където P е мощността, изразена във ватове или ватове , T е въртящият момент, изразен в нютон метри, а ω е радиалната скорост на въртене, изразена в радиани за секунда.

Има обаче други фактори, които влияят на теоретичните стойности, които могат да бъдат получени от директното прилагане на формулата, като например вътрешно триене на двигателя. Тези вътрешни триене означават, че част от мощността, получена от двигателя, не може да се използва външно, а по-скоро се "губи" в същия процес на движение на двигателя, обикновено под формата на топлина. Не забравяйте, че енергията нито се създава, нито създава, нито унищожава, тя само се трансформира.

Също така има външни фактори които могат да повлияят на мощността, генерирана от двигателя, дори в ситуации, които биха могли да бъдат вътрешно сравними. Например, същият двигател, който се върти с постоянна скорост от 2.000 оборота в минута, ще генерира повече мощност при шофиране по равен път, отколкото при спускане по наклон. Въпреки че броят на оборотите е постоянен, а следователно и ъгловата скорост на коляновия вал, различната стойност на мощността, генерирана във всеки момент, също се превръща в различна стойност на въртящия момент, приложен към коляновия вал.

Много от вас ще се чудят как е възможно това, а обяснението е много просто. Както всички знаем, движението се генерира благодарение на запалването на стехиометрична смес гориво-въздух в камерите на цилиндъра и ако се изисква по-малко мощност, решението е да се впръска смес, която е по-бедна на гориво и по-богата на въздух. Това е и причината, поради която компютрите в нашите коли отбелязват по-ниска или дори нулева моментна консумация, когато намалим порт.

Всички тези параметри, които променят работата и теоретичните резултати на даден механизъм, се наричат натоварване на двигателя, което може да се определи като количеството въртящ момент, което един двигател трябва да произведе, за да преодолее съпротивленията, които се противопоставят на неговото движение.

Както видяхме, натоварването на двигателя зависи както от вътрешните причини на двигателя, като триенето на различните му движещи се части, така и от външни фактори, като триенето на гумите или собствената аеродинамика на автомобила. Дадох тези два примера напълно външни за механиката на превозното средство, защото и в двата случая те генерират сили, които са противоположни и постоянно променливи на движението на превозното средство, което също има отражение върху стойност на натоварването на двигателя също ще бъде параметър постоянно променлива.

Натоварването на двигателя също ни влияе по време на шофиране по много ясен начин, който всички шофьори оценяват. Ако продължим със същия пример за превозно средство, движещо се с постоянна скорост и постоянна скорост на двигателя, защо е по-трудно за колата да набира скорост на участък нагоре, отколкото на участък надолу? Е, поради промяната на натоварването на двигателя.

Навлизайки отново в един теоретичен свят, когато една кола се движи с постоянна скорост по равен път, тя има две външни сили, които се противопоставят на нейното движение: аеродинамика и съпротивление. Когато превозното средство започне да циркулира по възходяща секция, ако поддържаме скоростта постоянна, можем да считаме, че аеродинамичната сила, противоположна на движението, се поддържа, но триенето се променя в смисъл, че е гравитационна сила и в момента че превозното средство започне да се издига, ще има част от триенето, което "дърпа" колата назад.

Ако искаме да завъртим много фино, можем също да вкараме в игра кинетична енергия и потенциална енергия. Кинетичната енергия зависи от масата и скоростта на превозното средство, а потенциалната енергия от масата и височината. С увеличаване на височината, по принципа на запазване на енергията, кинетичната енергия ще се трансформира в потенциална.

В този случай на път нагоре, като добавим набора от външни сили, които се противопоставят на движението, можем да кажем, че натоварването на двигателя се увеличава и следователно размерът на "използваемия" въртящ момент на двигателя намалява и могат да се наблюдават няколко ситуации:

• Ако искаме поддържайте постоянно въртене на двигателя трябва да изискваме повече мощност, като натискаме по-силно дросела, за да инжектираме по-богата горивна смес в камерите на цилиндрите.
• Ако наклонът на пътя се увеличи, може да дойде моментът, когато превозното средство започне да тръгва губят скорост. Това се дължи на факта, че натоварването на двигателя (сили, противоположни на движението) е по-голямо от въртящия момент, който може да се генерира в двигателя (положителни сили на движение).

• като останеш постоянна мощност и въртящ момент, и увеличаване на натоварването на двигателя, по-малко мощност ще бъде налична за увеличаване на скоростта на превозното средство, тъй като ускорението е пропорционално на приложената сила: по-малко мощност означава по-малко мощност на ускорение.

Момент на двигателя и скоростна кутия

Въпреки това, физиката също е в състояние да промени поведението на тела, подложени на различни сили, а в случая с коляновия вал на двигателя на нашия автомобил може да се каже, че е в състояние изпраща въртящия момент, който получава от цилиндрите, към други части на автомобила, като например скоростната кутия.

Въртящият момент идва от двигателя към скоростната кутия под формата на въртеливо движение през входния вал. Ето защо, когато производителят говори за своя каталог от промени, той винаги говори за ограничения на въртящия момент, а не за мощността. Вътре в скоростната кутия има a трансформация от въртящ момент към тангенциална сила и обратно към въртящ момент. Как

Вътре в скоростната кутия има редица назъбени колела които предават движението един на друг просто чрез зацепване на зъбите един с друг. Тези зъбни корони, които се отнасят до броя на зъбните колела, които трансмисията има, имат различен размер или „предавка“, поради което понякога може да се прочете, че трансмисията има x скорости или x съотношения; е същото.

Във всеки случай този различен размер на зъбните колела е това, което променя входния и изходния въртящ момент също и от физичен принцип на запазване на енергията: Когато две колела се въртят в мрежа (теоретично), те пестят енергия, така че произведението на въртящия момент по ъгловата скорост трябва да се поддържа постоянно.

Обяснявайки основния принцип, който влияе на въртящия момент, по-ниските скорости имат по-големи зъбни колела от тези на по-високите предавки и неговата физическа логика е много лесна за разбиране с пример, защото това е нещо, което всички водачи възприемат и знаят. възползвайте се, така че продължаваме с същата кола, която циркулира с 2.000 оборота в минута, генерирайки постоянна мощност и въртящ момент.

Свързана статия:

Автоматични промени: видове, как работят и характеристики

циркулиращ в първа предавка, входният входен вал върти скоростната кутия с дадена ъглова скорост, но е на предавка. по-голямо зъбно колело който ще се върти с по-ниска скорост от входния вал. Тъй като мощността остава постоянна в предавката, Тъй като ъгловата скорост на въртене намалява, въртящият момент се увеличава..

Ако, от друга страна, циркулираме на най-високата предавка, като венецът е дори по-малък от този на първичния входен вал, ще се случи точно обратното: венецът на най-високата предавка ще се върти по-бързо и следователно изходящият въртящ момент ще намаляване..

Тази промяна на въртящия момент в лицето на теоретичната постоянство както на ефективността на блока, така и на натоварването на двигателя е отговорна за различното поведение, което може да се наблюдава в автомобила при набиране на скорост. Защото всеки знае, че при шофиране с постоянна скорост е по-лесно да увеличите оборотите на двигателя на ниска предавка, отколкото на дълга, въпреки че мощността и въртящият момент, генерирани в двигателя, са еднакви.

Причината е, че при по-висока предавка по-малко въртящ момент достига до задвижващите колела. Причината е, че при едни и същи обороти гумите ще се въртят по-бързо, колкото по-висока е предавката. Ето защо понякога можем да изкачим доста стръмна рампа на първа предавка с 1.500 оборота в минута, а друг път, карайки на 5-та или 6-та, най-малкият наклон ни кара да намалим предавка, за да не загубим скорост, дори ако караме на по-висока режим на революции.

Логично, ние отново сме в теоретичен свят, защото на практика, с увеличаване на скоростта, аеродинамичната сила, която се стреми да забави колата, също се увеличава, енергийни загуби например, поради по-голямото нагряване на гумите... Накратко, поредица от външни агенти, които генерират сили, противоположни на движението и които просто си струва да ви звучат малко познато, за да разберете по-добре въртящия момент на двигателя.

Въртящ момент в електродвигателите

Както при ротационните двигатели, електрически двигатели генерира директно въртеливо движение и следователно въртящ момент вместо мощност, разбирана като такава. Това е така, защото принципът на работа на електрическия мотор се основава на a основен принцип на магнетизма при което зарядите с еднакъв знак се отблъскват, а зарядите с противоположен знак се привличат.

La конструктивна основа на електродвигател, обяснено грубо, за това, че е магнетизиран цилиндър, преминаващ от ротор, който се върти сам по себе си благодарение на постоянните промени в натоварването на външния цилиндър. Най-основният пример би бил този с компаса: ако не бъде докоснат, той сочи към магнитния север на земята, но ако доближим магнит и го накараме да се върти с кръгови движения около компаса, стрелката му ще се върти около себе си със скоростта, с която движим магнита.

Има основна разлика, когато става въпрос за качеството на получена двойка: es CASI constante. Докато в топлинния двигател стойността на въртящия момент може да варира в зависимост от броя на оборотите, при които блокът се върти, в електрическия двигател въртящият момент е CASI постоянен. Това се дължи на основния принцип на тяхното действие типове двигатели и технологията, прилагана днес.

Както споменах, въртенето на ротора на електродвигателя се дължи на непрекъснато отклонение на статора което се превръща в малко магнитно поле може да върти ротора чрез редуване на силите на привличане и силите на отблъскване и именно в тази точка съвременният технически напредък позволява на гравитационните сили, генерирани в ротора, да имат почти постоянен максимален въртящ момент.

Въртящ момент на електромотора vs. термичен въртящ момент на двигателя

Коментирал съм, че двойката е CASI постоянен за много специфичен детайл и това обяснява по определен начин ограниченията на електрическите автомобили по магистралите или двулентовите пътища, но също така и техните предимства в градския трафик. За разлика от топлинния двигател, електрическите двигатели генерират въртящ момент на двигателя от началото на завоя и го поддържат постоянен до достигане на максималното ниво на мощност, в който момент стойността на въртящия момент пада. За да цитирам пример, BMW i3 предлага максимална мощност 170cv и максимален въртящ момент от 250 Nm, но нека да видим как се разпределя:

• Електрическият мотор на BMW i3 предлага постоянен въртящ момент от 250 Nm от почти 0 оборота на двигателя до приблизително 4.500 оборота на двигателя в минута.
• В този интервал от 0 до 4.500 оборота в минута мощността нараства от 0 до 170 конски сили (127kw).
• Започвайки от 4.500 оборота в минута, както въртящият момент, така и мощността започват да намаляват.
• При 8.000 оборота в минута двигателят на BMW i3 предлага приблизително 150 конски сили и въртящ момент от 125 Nm.

Какво четене може да се направи от тези цифри? Е, в случая с двигателя BMW i3 може да се каже, че е оборудван с много весел двигател до 4.500 об./мин., което прави тази кола много бърз на ускорение на ниска скорост. Всъщност той достига 100 км/ч, започвайки от място само за 7 секунди, което му позволява да се изправи лице в лице с BMW 120i.

Въпреки това, от 4.500 оборота Както мощността, така и въртящият момент започват да намаляват и оказват негативно влияние както върху капацитета за ускорение, така и върху потреблението, което може да се удвои в сравнение с одобрените стойности. Това е и причината много електрически автомобили да имат a Режим “ECO”. което ограничава максималната му скорост до 90 или 100 км/ч, точно когато автомобил като BMW 120i може да постигне, като поддържа постоянна скорост, много ниска консумация.

Между другото, има още едно много поразително и интересно предимство на автомобилите, оборудвани с електрически двигатели: те показват по-малко чувствителен към спортно шофиране или градски трафик и увеличението на потреблението на енергия не е толкова ясно изразено, колкото би било в превозно средство с еквивалентен термичен двигател. Това е така, защото като предлага такъв висок и относително постоянен въртящ момент, може да се каже, че двигателят има по-лесно увеличаване на скоростта на въртене на двигателя или който изисква по-малко увеличение на въртящия момент, за да увеличи скоростта на въртене.

Бензинов въртящ момент срещу. дизелов въртящ момент срещу. въртящ момент на свръхзареждане

В този раздел не е препоръчително да продължите твърде дълго, защото разликите между въртящия момент, получен от блок, задвижван с бензин, и друг, задвижван с дизел, се дължат на специфични строителни характеристики един на друг и на освободена енергия чрез запалването на съответните им горива.

Ако се придържаме към класически прочит на тези цифри, като разбираме като такова сравнение между атмосферни блокове, захранвани чрез инжектиране или това, което повече или по-малко би било скок към 80-те, блоковете с дизелово гориво предлагат повече въртящ момент и при по-ниски обороти в сравнение с бензинови блокове, но в днешните очи нивата му на мощност могат да бъдат дори смешни.

В тази връзка можем да си спомним началото на статията, където обясних, че теоретичната мощност на превозното средство е пропорционална на въртящия момент и ъгловата скорост на въртене. Атмосферно бензиново превозно средство има a действителна граница на използване приблизително между 1.000 и 5.500 оборота в минута и атмосферен дизел между 1.000 и 4.000 оборота в минута. В реалния свят, практическа граница на използване Тя варира между 2.000 и 4.000 оборота в минута за бензинови двигатели и между 1.500 и 3.000 оборота за механика, задвижвана с дизелово гориво.

Ако оставим една от променливите постоянна, например въртенето на 2.000 оборота в минута, ще получим по-малко мощност в дизеловия двигател, но в същото време той ще ни предложи повече въртящ момент. За какво се отнася? Ами просто е, въртящият момент на двигателя се дължи на линейното движение на буталата в зависимост от запалването на горивото в камерите на цилиндрите и мощността, която се генерира в зависимост от това дали се изгаря бензин или дизел е различна. Механичното обяснение обаче е валидно и за двата случая.

Електроника и компресор

И до ден днешен това, което току-що ви обясних, остава за паметта на най-носталгичните. Всъщност много от вас ще са забелязали, че понякога производителят предлага превозни средства с различни цифри за въртящ момент и мощност, извлечени от един и същ блок на двигателя. Или дори превозно средство, което има Режим “ECO”. способни да променят тези цифри чрез просто натискане на бутон, какъвто е случаят например с Fiat Panda Cross Twinair: в нормален режим предлага 90cv и 145Nm, а в режим “ECO” остава на 78cv и 100Nm.

Това се дължи на Технически постижения и преди всичко електроника, приложена в света на автомобилите. Днес вече не се изненадваме да чуем за фазовия вариатор за превозни средства с многоклапанни глави, дизелови и бензинови двигатели със същото съотношение на компресия или дори двигатели с променлива компресия, но ако има нещо, което представлява огромна стъпка по отношение на стойностите на въртящия момент и мощността на превозното средство са прехранване.

Въпреки че механичното му обяснение може да стане много сложно, основи на прехранването е много проста: увеличете налягането вътре в камерите на цилиндъра, за да увеличите силата, генерирана при запалването на горивото, което прави буталата се спускат с повече сила и следователно повече въртящ момент достига до коляновия вал.

Както се очакваше, механичното му изпълнение е малко по-сложно и изисква много проучване на правилното му разположение в капака на автомобила, нови всмукателни и изходни колектори, специфични подсилвания в буталата, биелните, коляновия вал... но основният принцип е увеличете налягането вътре в камерата на цилиндъра и това е важното, за да го свържете с въртящия момент на двигателя.

Суперзареждането може да се задвижва директно от въртенето на двигателя или от налягането на отработените газове. В днешно време електрониката е стигнала и до свръхзареждане и новото Audi SQ7 TDI направи премиера на първото електрическо турбо на пазара и резултатите не могат да бъдат по-впечатляващи: 435cv постоянна между 3.750 и 5.000 оборота в минута и 900 Nm постоянна между 1.000 и 3.250 оборота в минута.

Свързана статия:

Турбодвигателят, неговите плюсове и минуси

Въртящият момент вчера и днес

Допреди не много години само най-запознатите знаеха, че кола с квадратни цилиндри (диаметър = ход) е най-балансирана за шофиране, че ако ходът е по-малък от диаметъра, ще бъде мощна кола, но със скромен въртящ момент и че ако ходът беше по-голям от диаметъра щеше да е точно обратното, по-тихо и с повече въртящ момент.

В наши дни повечето двигатели принадлежат на модулни семейства, което позволява на производителите да предлагат блокове с повече или по-малко цилиндри и бензин или дизел с относителна лекота и минимални промени, вариациите във въртящия момент и мощността се дават от използването и комбинацията от различни технически и електронни приложения, които производителят иска да използва.

Въпреки всичко това, което обясних в тази статия, реалността превъзхожда теорията във всички аспекти. На текущия пазар можем да намерим шестцилиндрови двигатели с мощност на един от осем, трицилиндрови двигатели като плавни или повече от други четирицилиндрови двигатели с подобен капацитет или дори дизелови двигатели със същото съотношение на компресия като бензиновите и това Днес всичко е възможно.

La Фундаментална причина на тази статия беше да обясни по разбираем начин какво е въртящият момент или въртящият момент на двигателя, за да можете да разпознаете как това влияе на ежедневното шофиране и да осъзнаете, че мощността на автомобила, ако не е свързана с въртящия момент на двигателя, Не е много показателна стойност за поведението му. Надявам се да съм успял.