Багато хто впевнений, що головною характеристикою двигуна автомобіля є потужність, яка зазвичай вимірюється в кінських силах (насправді — у ватах, але стосовно машин часто використовують “коней”). Але є ще така характеристика як крутний момент.
Що таке крутний момент двигуна, чому про нього часто забувають і як він пов’язаний з потужністю
Що таке крутний момент?
Крутний момент – це векторна величина, що визначається як добуток радіус-вектора точки докладання сили та вектора сили. У найпростішому випадку – це добуток сили, що прикладається, на плече важеля, до якого вона прикладається. Одиниця вимірювання у моменту, що крутить, – відповідна: ньютони на метри (Н∙м).
Звучить складно, але спробуємо пояснити простому прикладі. Уявіть механічну м’ясорубку, яку потрібно крутити за ручку. Так ось, у ній прикладена сила – це та сила, з якою ви крутите ручку. А плече – це сама ручка. І чим вона довша, тим вищий момент, що крутить, при тих же ваших зусиллях.
Як це все стосується двигуна автомобіля? Дуже просто. У моторі сила тиску згоряючої суміші бензину та повітря передається через поршень на кривошипно-шатунний механізм. Сила “береться” зі згоряння палива, а як важіль виступають деталі механізму.
На що впливає крутний момент
Крутний момент характеризує “підсумкову” тягу двигуна. Він каже “наскільки двигун сильний”, яку силу тяги може створювати. При цьому треба розуміти, що на колеса обертальний момент, доходить вже зміненим, адже шини пов’язані з мотором не безпосередньо, а через трансмісію, в якій момент змінюється залежно від передавального співвідношення.
Крутний момент – величина не постійна. Момент змінюється разом з кількістю суміші, що надходить в циліндр, і оборотами двигунами. Тому для оцінки можливостей двигуна зазвичай використовують графік крутного моменту, який ілюструє його залежність від обертів.
Чим більше зусилля розвиває двигун, тим краще автомобіль розганяється. Тому максимальне прискорення виходить на тих обертах, у яких момент досягає пікових значень.
Але особливість двигунів внутрішнього згоряння в тому, що зі зростанням обертів крутний момент рано чи пізно починає знижуватися. Вирішити цю проблему допомагає коробка: при розгоні ми включаємо потрібну передачу, підтримуючи оберти на оптимальному рівні. І тому так важливо, щоб двигун на якомога більшому проміжку обертів видавав максимальну тягу.
Читайте також Що таке круїз-контроль. Принцип роботи. Види круїз-контролю
Крутний момент і потужність: що важливіше
Але що важливіше? Крутний момент чи потужність двигуна? Щоб відповісти на це питання, спочатку потрібно зрозуміти, що таке потужність взагалі.
З погляду фізики потужність виходить шляхом розподілу виконаної роботи на час, протягом якого робота відбулася. Тобто ця характеристика показує не “що було зроблено”, а “що було зроблено за певний час”. Наприклад, перенести з пункту А до пункту Б десять ящиків можна за п’ять хвилин, а можна за сорок. Виконана робота буде однакова. А ось потужність – ні.
Стосовно автомобільного двигуна потужність теж є такою ж “оцінювальною” характеристикою. При цьому, можна сказати, що роботою двигуна, по суті, є крутний момент. Адже робота мотора – це крутити колінвал. Отже, крутний момент і потужність — величини взаємопов’язані.
Повернемося до уявної м’ясорубки. Довга ручка забезпечує високий обертальний момент, тобто ви можете прокручувати, наприклад, не звичайне м’ясо, а заморожене. Припустимо, за один оберт крізь м’ясорубку проходить 10 г такого м’яса, а якщо у вас вийде робити 100 обертів в хвилину – на виході вийде кілограм фаршу. Це і є ваша потужність.
У автомобілях потужність двигуна дорівнює його крутному моменту, на даних обертах в хвилину, помноженому на число цих обертів і розділеному на певний коефіцієнт. Вона показує “сумарну кількість” крутного моменту, тобто роботи, виконаної двигуном за певний час. Чим більший момент, «сила кручення» — тим більша потужність.
Зазначимо, що для крутного моменту, так і для потужності існують графіки, які демонструють залежність від кількості обертів. Більше того, часто на графіці відображаються відразу дві лінії: одна позначає момент, а інша потужність.
Ось і виходить, що питання про те, що з цих показників важливіше, — не зовсім коректне. По-перше, вони взаємопов’язані. А, по-друге, значення мають як самі ці показники, так і оберти.
Крутний момент у дизельних та бензинових двигунах
Який двигун має більший крутний момент — бензиновий чи дизельний? Як правило, у дизеля крутний момент, помітно вище, ніж у аналогічного бензинового двигуна. Причому на низьких обертах ця різниця є найбільш значною. Дизель розвиває хорошу тягу “відразу”, чи не з холостих оберотів. А бензиновий має спочатку розкрутитися.
З іншого боку, у дизельних двигунів через особливості конструкції менше робочий діапазон обертів: коли при розгоні бензиновий двигун продовжує розкручуватися, дизельний вже вимагає переходу на вищу передачу.
Чи означає це, що дизель зі своїм великим моментом, що крутить, підходить тільки для вантажівок і позашляховиків? Колись багато хто був у цьому впевнений. Однак сучасні дизельні двигуни чудово поводяться на швидких спортивних автомобілях.
Читайте також Система ABS: що це таке? Принцип роботи антиблокувальної системи
