Как повысить крутящий момент?
В физике крутящий момент или момент сил — это векторная величина, равная произведению действующей силы на рычаг, измеряется она в Ньютон-метрах.
Для того,чтобы увеличить эту величину, необходимо либо повышать силу, либо увеличивать плечо приложения силы. Проще всего увеличить силу, но надёжности от этого не прибавится. Повысить силу можно только одним методом. Для этого необходимо увеличить давление в цилиндре в момент сгорания топлива. Для бензиновых двигателей эта величина составляет около 40 атмосфер,при степени сжатия в 9.5, а компрессии 11 атмосфер. Атмосфер – несистемная физическая величина, которая измеряется в килограммах, делённых на сантиметр квадратный. Увеличить давление можно двумя путями: первый – увеличить массу рабочей смеси. Второй — уменьшив площадь камеры сгорания и поршня. Итак, первый метод. Для того, чтобы увеличить массу рабочей смеси, а это воздух и бензин, необходимо сделать следующие действия. 1 увеличить впускные клапаны или поставить клапаны другой формы, и убрать лишние наплавления внутри головки двигателя.
2 сместить фазы впуска и выпуска топлива, для этого необходимо поставить другой распределительный вал.
И, наконец,самый эффективный метод-установка нагнетателей : турбина или компрессор дадут намного больший прирост мощности и крутящего момента .
Второй метод. Уменьшение камеры сгорания, то есть увеличение степени сжатия даёт повышение крутящего момента. Этот метод используется в дизельных двигателях. Именно поэтому у дизеля больший крутящий момент. При этом придется использовать топливо с большим октановым числом, иначе детонации вам не избежать. Достичь это можно несколькими способами. Можно поставить удлинённые шатуны
или снять несколько миллиметров с блока двигателя. Уменьшение площади поршня приводит к уменьшению рабочего объема двигателя, в результате чего уменьшается масса воздушно — топливной смеси. А значит, будет сгорать меньше топлива, и мощности будет меньше. Все эти методы имеют два существенных недостатка – увеличение расхода топлива и уменьшение ресурса двигателя.
Безболезненный метод заключается в увеличении рычага. Этого можно достичь благодаря увеличению коленвала. Необходимо установить коленвал с большим выносом шатунной шейки. В результате, сила, которая действует со стороны поршня через шатун на коленвал, будет прилагаться к большему плечу, а значит, момент будет больше. При этом увеличивается объем двигателя и не изменится диаметр цилиндра. Этот метод самый дешевый из всех. Ресурс двигателя не изменяется, а расход топлива остаётся таким как раньше или даже уменьшается. Недостатком является уменьшение максимальных оборотов двигателя. Максимальные обороты двигателя упадут не больше чем на тысячу. Иногда это 200 об/мин иногда 300 в зависимости от того, какой коленвал будет установлен. Если вы не гонщик, то разницы в оборотах вы не заметите.
Крутящий момент почти не зависит от быстроты вращения коленвала, он определяется только объёмом двигателя, а также давлением в цилиндре. Объём двигателя это понятно – чем больше может позволить конструкция двигателя, тем это лучше. Давление в цилиндре можно увеличить, увеличив степень сжатия. Но резервов тут не очень много – возможности такого способа ограничены таким понятием как детонация. Можно посмотреть на это и с другой стороны. Если вы загоните больше топливовоздушной смеси в двигатель, то так же больше тепла получится при сгорании этой смеси в цилиндре, что и повысит давление в нем. Этот способ эфективен для атмосферных двигателей.
Другой вариант применяется к наддувным двигателям. При изменении характеристики блока управления, появляется возможность увеличить величину наддува, в следствии чего получится получить больший момент из коленвала.
Третий вариант – достичь лучшей наполняемости цилиндров с помощью улучшения газодинамики – самый популярный и самый негарантированный способ. Идея состоит в изменении каналов и камеры сгорания. Но пойдем по порядку.скачать dle 10.3фильмы бесплатно
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.
Важность момента
Почему же, помимо мощности, важен и максимальный крутящий момент? Если коротко, то для быстрого обгона. Или для удобства — допустим, подъёма в горку. Или когда в обоих случаях машина сильно нагружена. То есть, большой крутящий момент обозначает, что в машине не просто 100 лошадиных сил, а 100 в любых стихийных и быстро меняющихся случаях лошадиных сил, которые быстрее начинают работать на полную мощность.
Лошадиные силы будут максимально эффективными. Потому что при большой мощности автомобиля и небольшого значения крутящего момента при обгоне и в нагруженном состоянии придётся понижать передачу, дабы только таким способом увеличивать обороты и создавать большую мощность, а значит — и скорость. Что неблагоприятно сказывается на ресурсе двигателя и расходе бензина.
Конечно, если допустить безветренную погоду, ровную и гладкую дорогу и прочие благоприятные условия, то в таком случае величина крутящего момента будет не так важна. И автомобиль всё равно покажет все свои возможности. Но идеальные условия бывают очень редко.
Крутящий момент мотора — это в первую очередь тяговая характеристика, которая не дает полного представления о возможностях автомобиля, его скорости, ускорении и пр
Важно понимать, что момент двигателя и крутящий момент на колесах — это абсолютно разные параметры
Плечом приложения силы в двигателе для создания крутящего момента служит вынос шатунных шеек коленвала
Крутящий момент двигателя — это сила воздействия, умноженная на плечо. Параметр зависит от силы давления сгоревших газов на плечо коленвала и показывает только граничный потенциал двигателя. Крутящий момент, получаемый колесами, высчитывается исходя из характеристик передаточных чисел КПП и чисел главной передачи, всех величин оборотов мотора, зависит от диаметра колесных дисков, используемых шин и пр.
Для примера можно рассмотреть технические характеристики двигателей на двух авто. Спортивный седан с мощностью мотора в 500 л.с. и крутящим моментом на двигателе в 500 Нм и полноценный тягач-фура с мотором в 500 л.с. и крутящим моментом в 2500 Нм будут иметь на колесах одинаковый крутящий момент при езде по шоссе с одинаковой скоростью.
Мощность и крутящий момент двигателя неразрывно связаны, но в параметрах производительности авто (ускорение, скорость, динамика разгона) они выполняют разные функции.
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
https://youtube.com/watch?v=kYuowXDTQDU
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.
Кроме того, благодаря большему крутящему момент автомобиль, использующийся как грузовой, обладает большей грузоподъемностью за счет двигателя. Особенно если двигатель дизель-генераторный.
Чип тюнинг своими руками
Рассмотрим самостоятельное осуществление тюнинга на примере модели E34. Это легендарный “бумер”, который для своего периода была одним из самых лучших, как по мощностным характеристикам, так и по дизайнерскому решению, комфорту в салоне. Отметим, что и сегодня данная модель является весьма популярной. Этот автомобиль один из самых востребованных на рынке вторичной техники.
Как известно, для выполнения тюнинга силового агрегата можно воспользоваться двумя направлениями. Это механическая или программная модернизация. В том случае, если вам хочется, чтобы эта модель смогла успешно конкурировать с современными автомобилями по таким параметрам, как разгон и мощность, то стоит заняться чип тюнингом и форсировать двигатель.
Основная задача выполнения механической модернизации двигателей, работающих на бензине или дизеле, это получение максимально возможного крутящего момента, а также внесение изменений в передаточные числа, установленные на предприятии. Для достижения данной задачи можно осуществлять различные действия.
Прежде всего, вы можете установить спортивный распределительный вал. Этот шаг необходим для обеспечения высокого подъёма клапанов. Благодаря этому, внутрь камер сгорания будет входить больше топлива. При этом будет гарантироваться увеличение приёмистости двигателя на малых оборотах.
Далее, вы можете поменять штатный фильтр на фильтр с нулевым сопротивлением. В результате произойдёт снижение потери мощности мотора, связанной с сопротивлением потока воздуха. Увеличение мощностных показателей в этом случае достигает 3-5 %.
Для увеличения номинального объёма двигателя и максимальной мощности силового агрегата вы можете расточить цилиндр.
Полезно установить турбину или компрессор. Благодаря тому, что воздух будет принудительно нагнетаться, внутрь цилиндров станет подаваться больше топлива при открытой заслонке дросселя. Также это позволяет увеличить скорость выброса отработанного газа.
После того, как вы закончите механически форсировать двигатель, можно заняться чип тюнингом силового агрегата. В ходе данной процедуры нужно поменять алгоритмы, которые заложил в блок управления производитель. Говоря простыми словами, без перепрошивки “мозгов” машины не обойтись.
Для выполнения чип тюнинга на BMW E34 можно использовать специальное программное обеспечения, позволяющее настраивать заводской блок управления. Разумеется, лучше всего обратиться за помощью к специалистам специализированного автосалона. Заниматься самостоятельной перепрошивкой, используя интернет-инструкции, весьма непросто. В этом есть определённый риск. Кроме того, вы можете запастись готовым модифицированным чипом, который будет установлен на место прежнего.
Для чипования бензиновых и дизельных силовых агрегатов BMW требуется различное программное обеспечение. Например, чтобы модернизировать бензиновый двигатель, можно воспользоваться программой под названием La Benzin 1, дизельные моторы чипуются с помощью программы Le Digi TDI.
Отметим, что подобные программы являются платными.
Благодаря перепрошивке силового агрегата можно обеспечить увеличение мощности бензинового двигателя на 15-20 л.с. Дизельный двигатель может стать мощнее на 20-30 л.с. Кроме того, может выполняться регулировка:
- максимальных оборотов мотора;
- объёма временного впрыска горючего;
- давления воздушного нагнетании (если есть турбина);
- угла опережения зажигания;
- передаточных чисел (автоматическая коробка);
Вы можете своими руками поменять стандартный чип, установив модифицированную схему, на которой будут начальные настройки. В случае тюнингованных BMW, как правило, выполняется установка чипов V-Tech PowerBox (стоимость около 25 евро), “финской” платы (стоимость примерно 50 евро). Подойдёт также плата Speed Tuning BlackStorm за сто евро.
Есть определённый алгоритм, которого следует придерживаться, чтобы правильно поменять заводской чип.
Прежде всего, надо выполнить демонтаж заводского ЭБУ. Затем разберите его, снимите кожух, удалите со схемы заглушку. Теперь можно демонтировать заводскую плату, после чего поставить новый чип. Следующий шаг – сборка блока и установка его в своё место.
Крутящий момент у бензиновых и дизельных моторов
Бензиновые двигатели отличаются не самым большим крутящим моментом. Своего наибольшего значения крутящий момент бензинового двигателя достигает на оборотах не менее чем 3-4 тыс. об/мин. Однако бензиновый двигатель быстро сможет увеличить мощность и раскрутиться до 7-8 тыс. об/мин. При таких сверхвысоких оборотах мощность возрастает в разы.
Дизельный двигатель не отличается высокими оборотами. Обычно это 3-5 тыс. об/мин максимум, и тут он бензиновым моторам проигрывает. Однако крутящий момент дизельного двигателя выше в разы, и доступным он становится очень быстро, практически с холостого хода.
В качестве конкретного примера, можно вспомнить тесты двух двигателей от фирмы Ауди – один дизельный: 2.0 TDI мощностью 140 л.с. и крутящим моментом 320 Н.м, а второй бензиновый: 2.0 FSI мощностью 150 л.с. и крутящим моментом 200 Н.м. По итогам контрольной прогонки в различных режимах получается, что дизель на целых 30-40 л.с. мощнее бензинового двигателя в диапазоне от 1 до 4,5 тыс. оборотов. Поэтому и не сто́ит смотреть только на лошадиные силы. Бывает, что мотор с меньшим рабочим объёмом, но с высоким крутящим моментом показывает себя намного динамичнее, чем двигатель с большим рабочим объёмом, но низким крутящим моментом.
В технических характеристиках, которые указываются для каждого автомобиля и его двигателя, показатель максимального крутящего момента всегда указывается в сочетании с величиной оборотов, при которых такой крутящий момент может быть достигнут. При этом обычно считается: если максимальный крутящий момент может быть достигнут на оборотах до 4,5 тыс. об/мин., то такой двигатель можно назвать низкооборотным; а если более 4,5 тыс. об/мин – то высокооборотным.
При малом количестве оборотов в область сгорания поступает незначительное количество воздушно-топливной смеси за единицу времени, поэтому крутящий момент и мощность невелики. Увеличивая обороты, количество топливно-воздушной смеси (а вслед за ним и мощность, и крутящий момент) возрастают. Достигая значительных параметров, мощность начинает снижаться из-за механических потерь на трение механизмов; инерционных потерь; от недостаточного нагнетания воздуха (именуемого кислородным голоданием).
Из соображений обеспечения максимальных количеств поступающего воздуха в камеру сгорания даже на незначительных оборотах двигателя применяются системы турбированного наддува с электронным регулированием. Применяя такие системы турбонаддува, можно обеспечивать равномерность характеристик крутящего момента в широком диапазоне оборотов двигателя.
Что означает понятие крутящий момент детально
Многие ли из нас понимают в мощности автомобилей и что означают лошадиные силы? Никогда не приходила мысль сравнить автомобиль мощностью 100 л.с. с повозкой со ста скакунами, и что как-то странно сравнивать движок в 1,6 литра с сотней лошадей, которые и танк с места сдвинут а не только малолитражную машину?
Это ошибочное сравнение и вот почему.
Итак, давайте разберемся что есть мощность двигателя. В научном определении под мощностью понимается скорость преобразования и передачи энергии. Для двигателя это работа, которую он проделывает за единицу времени. Мощность двигателя измеряется в Ваттах, хотя нам более привычно измерять в лошадиных силах.
Единицу измерения в одну лошадиную силу получили опытным путем и определяется она как способность лошади поднять 75 кг на один метр в секунду, т.е. лошадиная сила равняется 735 Ваттам. Вместо переносимого веса используют крутящий момент, который равен силе, возникающей на определенном радиусе.
Крутящий момент — это механическая энергия от воспламеняющейся смеси в цилиндре, которая передается на коленчатый вал, трансмиссию, раздаточную передачу, колеса, и толкает, заставляя автомобиль двигаться. Обороты двигателя оказывают самое прямое влияние на крутящий момент.
Для примера возьмем мотор от Форд Фокуса объемом 1,6 л., который развивает мощность 100 л.с. и обладает крутящим моментом 150 Н*м.
Если учесть, что в килограмме десять ньютон, и если приделать к валу двигателя прут длиной 1 метр, то для того, чтобы не дать двигателю вращаться, достаточно повесить на этот прут всего 15 кг. 150 Н*м — это максимальный крутящий момент который развивается при оборотах двигателя близким к 4000 оборотам в минуту.
Так почему же двигатель, который можно удержать одной рукой, имеет характеристики 100 л.с.? Все это потому, что мощность зависит не только от силы, развиваемой на валу двигателя, но и от скорости вращения этого вала. Чем больше оборотов способен развивать двигатель, тем он мощнее.
С увеличением рабочего объема возрастает сила, которая действует на поршень и на крутящий момент. Также, чем сильнее давление в камере сгорания цилиндра, тем сила, давящая на поршень, больше. Чем больше площадь поршня тем меньше сила и удельное давление.
К примеру, 2-х литровых двигатель СкайЭктив от Мазды, развивающий 150 л.с., будет существенно шустрее разгонять автомобиль, чем 2-х литровый бензиновый двигатель Киа или Хёндэ и не только потому, что первый развивает больше крутящий момент, а потому, что он развивается раньше и полка крутящего момента у него шире за счёт большей компрессии в цилиндрах.
Высокий крутящий момент помогает автомобилю быстрее ускориться на разгоне при небольших оборотах коленвала, улучшаются тяговые свойства силового механизма, например, грузоподъемность машины и ее проходимость.
Максимальный показатель крутящего момента достигается мотором при конкретных оборотах. Бензиновые моторы имеют более высокое значение, нежели дизельные двигатели.
Наибольший крутящий момент у четырех цилиндрованного бензинового мотора достигается при 4000 оборотах (примерно 192 н*м), у турбированного 4х цилиндрового при 4500 оборотах (265 н*м), а у дизельного 4-х цилиндрового движка — при 2750 оборотах (400 н*м).
Какой двигатель лучше исходя из крутящего момента? Это спорный вопрос — все зависит от назначения. Если вы ездите на микроавтобусе либо занимаетесь грузоперевозками, то для вас важна тяга с нижних оборотов — тогда подойдет дизель с его низко оборотистым двигателем и высоким крутящим моментом (т.е. он тянуть будет просто бешено). Когда необходима высокая скорость — вы любите раскручивать двигатель до 6000-6500 оборотов в минуту, то здесь необходим бензин.
Автоконцерны придумывают разные способы чтобы увеличить крутящий момент, используя турбонаддув, управляемых фаз газораспределения, увеличения степени сжатия, благодаря конструктивных инновациям ДВС и т.д.
Лошади – ни при чем
Заметьте, про мощность мотора, которую принято измерять в лошадиных силах, я пока не написал ни слова. Хотя максимальная мощность считается основной характеристикой мотора и часто с удовольствием обсуждается автолюбителями, она имеет мало отношения к безопасности управления автомобилем и напрямую «отвечает» за максимальную скорость машины. Но часто ли нам в жизни приходится ездить на максималке?
На динамику разгона влияет много разных факторов, в частности, номер включенной передачи в коробке, и об этом мы еще поговорим. А если обсуждать характеристики именно двигателя, то вкратце все выглядит так: для максимальной скорости нужна мощность, для ускорения – крутящий момент.
