Чем отличается крутящий момент от лошадиных сил
Перейти к содержимому

Чем отличается крутящий момент от лошадиных сил

  • автор:

В чем разница между крутящим моментом и мощностью?

В большинстве случаев, когда рекламируют большие грузовики, говорят о впечатляющем количестве лошадиных сил и значении крутящего момента двигателя. И, как обычно, нам кажется, что чем больше эти цифры, тем лучше. Но что эти цифры означают, как связаны эти два показателя?

Мощность, которую производит двигатель, называется лошадиная сила. С точки зрения математики, одна лошадиная сила — это мощность, достаточная для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду, или мощность, достаточная для поднятия груза массой в 4500 кг на высоту 1 метр за 1 минуту. В физике мощность имеет простое определение, как скорость выполнения работы.

Мощность двигателя в л. с. измеряется при помощи динамометра. Динамометр подает нагрузку на двигатель и измеряет касательное усилие, прилагаемое коленвалом двигателя, для сопротивления данной нагрузке. Обычно это тормозная нагрузка, препятствующая вращению колес.

При этом динамометр измеряет эффективный крутящий момент двигателя. В автомобиле крутящий момент измеряется на различных скоростях вращения двигателя, или оборотах в минуту (об/мин). Для получения мощности в лошадиных силах, необходимо подставить эти два значения в формулу: крутящий момент умножить на об/мин и разделить на 5252. Общество автомобильных инженеров выделяет два стандарта определения мощности в лошадиных силах: нетто и брутто. При измерении мощности брутто, с двигателя снимаются многие нагрузки, включая управление выхлопом. Мощность нетто можно узнать при испытаниях автомобилей в выставочных залах, и именно это значение используется в рекламе и фиксируется в технической документации производителя.

Мощность в л. с. определяется через крутящий момент по той причине, что крутящий момент проще измерить. Крутящий момент определяется как вращающая сила, которая может вызывать или не вызывать движение. Измеряется как значение силы, умноженное на длину рычага, посредством которого осуществляется воздействие силы. Например, если на ключ длиной 1 м Вы действуете с силой 10 Н для того, чтобы затянуть болт, Вы производите крутящий момент, равный 10 Н*м.

Крутящий момент, как было сказано выше, может быть получен, не вызывая движения объекта. Однако когда происходит движение объекта, оно становится "работой", которую большинство людей подразумевают под крутящим моментом (обычно, говоря о буксировке). Чем больше крутящий момент двигателя, тем больше потенциальной работы он может совершить.

Связь между крутящим моментом и мощностью

Крутящий момент и мощность играют ключевую роль на автомобильном рынке. Цифрам уделяют большое внимание, т.к. они иллюстрируют показатели легкового или грузового автомобиля. В действительности, эти цифры играют гораздо более важную роль, чем думает большинство покупателей. Гораздо важнее, что влияние этих значений в реальных условиях езды и буксировки определяется тем, насколько конструкция автомобиля позволяет этим показателям работать вместе.

Необходимо помнить, что крутящий момент — это основной показатель работы, а мощность — показатель выполнения большей работы. Редуктор, например, может влиять на работу двигателя: Пикап может работать на пониженной передаче для увеличения крутящего момента при выполнении определенных задач, например, транспортировки очень больших грузов. Однако, если автомобили Saturn SL1 и Dodge RAM 1500 будут работать на одной передаче, грузоподъемность RAM будет выше из-за большего количества лошадиных сил. Чем больше вырабатывается лошадиных сил, тем выше потенциал крутящего момента двигателя.

Но это именно потенциал. Потенциал крутящего момента используется в реальных задачах посредством трансмиссии и осей автомобиля, а точнее полуосей. Соединение этих элементов определяет, как мощность переходит в крутящий момент.

Для понимания этого, давайте рассмотрим различия между гоночным автомобилем и трактором. Гоночный автомобиль вырабатывает огромное количество лошадиных сил, но крутящий момент используется для увеличения скорости посредством редуктора. Для движения гоночного автомобиля вперед требуется относительно немного работы, поэтому большая часть мощности идет на развитие скорости.

Трактор, с другой стороны, может иметь двигатель такого же объема, вырабатывающий такое же число лошадиных сил. Мощность используется для выполнения работы посредством редуктора. Трактор не может развить высокую скорость, однако может толкать и буксировать огромные веса.

В следующий раз, когда Вы увидите по телевизору рекламу автомобиля, подумайте о том, что значат показатели мощности и крутящего момента, о которых идет речь. Оба показателя связаны — они не могут существовать друг без друга, однако играют различную роль в работе грузового или легкового автомобиля.

Что важнее для разгона – мощность или крутящий момент

Этот вопрос – одна из главных тем "холиваров" на автомобильных форумах. Оппоненты готовы порвать друг друга, приводя десятки аргументов. А ведь все просто: мощность — это и есть момент! Как так? Сейчас объясним.

В детстве многие люди постарше собирали фантики "Турбо", на них почти обязательно указывались мощность и максимальная скорость машины. Чем больше цифры, тем больше почтения модели авто. Похоже, так и продолжается до сих пор — лишние несколько лошадиных сил часто становятся решающим аргументом "за" или "против" какой-либо машины.

Но вот уже слышны голоса познавших дизельный Дзен о том, что важен только Крутящий Момент, да и подозрительно хорошая динамика более слабых бензиновых моторов со всякими турбинами или разными там системами VVT-i заставляет иногда водителей усомниться в верности принципа "чем мощнее, тем быстрее", а уж про налоги, которые почему-то зависят от мощности, и так все наслышаны.

Так что же такое мощность и как она связана с динамикой?

В паспортных характеристиках машины и на тех самых вкладышах "Турбо" указана максимальная мощность двигателя. Но что она дает машине? И как с ней связан крутящий момент? Постараемся объяснить максимально просто эту важную истину.

Крутящий момент, напомним, есть произведение силы на плечо рычага. А для двигателя — это сила, с которой вращается коленчатый вал двигателя. Измеряется обычно в ньютонах на метр или в килограмм-силах на метр.

formula1.png

График внешней характеристики двигателя

Собственно, момент возникает, если тормозить вращение коленчатого вала каким-то способом — гидротормозом, генератором или заставить тянуть машину. Именно так его и замеряют — тормозят сам двигатель или колеса машины гидротормозом. Для двигателя обычно указывается максимальный крутящий момент, который развивает мотор при полностью нажатой педали газа, с чьей помощью водитель как раз регулирует, какую часть момента может дать двигатель. Осталось понять, как этот самый момент изменяется. Крутящий момент зависит от величины оборотов двигателя и в начале невелик, потом растет до определенного момента, а затем падает. Почему же?

dodge_charger_daytona_hemi_15.jpeg

Пики и спады на графике

В реальной эксплуатации полный момент бывает нужен редко, как раз в тех случаях, когда вы прожимаете педаль газа в пол и надеетесь, что двигатель "вытянет", всё остальное время он меньше максимального на этих оборотах. Но мы уже знаем, что момент меняется не только под воздействием нажатия на педаль газа (механической или электронной), но и с оборотами. На различных оборотах процессы, происходящие в камере сгорания мотора, различны. Дополнительные системы, такие как наддув, системы регулировки фаз ГРМ и прочие, еще сильнее изменяют наполнение камеры сгорания, количество топлива и момент зажигания, и в результате качество и сила рабочего хода зависят от оборотов мотора. Даже если нет никаких систем электронного регулирования, всё равно количество воздуха, попадающего в цилиндр, количество оставшегося выхлопа и оптимальный угол опережения зажигания меняются с оборотами. На самых малых оборотах в цилиндре слишком много остаточных газов или слишком вероятна детонация, потому крутящий момент на малых оборотах обычно намного меньше максимального. На средних оборотах мотор "оживает" — за счет пульсаций во впускном трубопроводе больше воздуха поступает в цилиндры, меньше остаточных газов, потому и растет крутящий момент. Если у машины есть турбина или нагнетатель, то они начинают работать в полную силу. Но с ростом оборотов растут и механические потери на трение поршневых колец, трение и инерционные потери в ГРМ, на разогрев масла в подшипниках и т.д. и т.п., а качество рабочего процесса не улучшается или даже начинает падать. В результате на высоких оборотах момент начинает уменьшаться за счет возрастающих потерь. А у турбонаддувного двигателя в какой-то момент перестает хватать производительности турбины и момент тоже начинает снижаться. Теперь взглянем на график типичного атмосферного (то есть безнаддувного) мотора времен 90-х годов, где есть кривые не только момента, но и мощности.

opel.png

А вот турбомотор схожего объема, у него момент в зоне средних оборотов ограничен электроникой, часто на пределе прочности цилиндро-поршневой группы, и график мощности тоже очень "гладкий". Хорошо заметно, на сколько выше у него мощность в начале и середине графика.

saab.png

Обратите внимание именно на кривую мощности. Она круто идет вверх там, где момент большой, и почти не растет там, где он падает. Объяснение этому очень простое: Мощность это то, сколько работы может выполнить мотор за секунду. Для двигателя внутреннего сгорания мощность в киловаттах в каждой точке графика можно получить, умножив момент двигателя в ньютонах на число оборотов в минуту и разделив на 9549, то есть примерно так:

formula2.png

Следовательно, мощность мотора на любых оборотах зависит только от крутящего момента на этих оборотах, а максимальная мощность получается в точке, в которой момент уже уменьшается, но при этом произведение мощности и оборотов пока еще увеличивается. И чтобы увеличить максимальную мощность, можно просто увеличить момент на высоких оборотах или сделать так, чтобы он уменьшался не так быстро. Взгляните на типичный график высокооборотного мотора Honda — японцы поступили именно так.

honda.png

Надеюсь, достаточно понятна точка зрения тех, кто говорит, что "мощность не важна — важен только момент"? Еще раз: мощность как таковая зависит напрямую от момента и сама по себе является математической, расчетной величиной, которую невозможно измерить отдельно от момента. Крутящий момент, по сути, отражает ту мощность, которая будет доступна на "неполных" оборотах двигателя, а просто при нажатии на газ при обгоне. И чем момента больше, тем лучше! Ведь и мощность на этих оборотах будет выше. А чем больше мощности, тем больше энергии можно придать машине, тем лучше динамика разгона. А максимальная мощность в первую очередь влияет на максимальную скорость машины. Ведь при правильно рассчитанных передаточных числах главной передачи и КПП получается, что максимальная скорость достигается тогда, когда затрачиваемая мощность будет равна мощности мотора. А мощность всех потерь как раз зависит от скорости движения, в первую очередь от сопротивления воздуха и сопротивления качению колес, и в какой-то момент она обязательно совпадет с мощностью мотора, именно эта скорость и будет максимальной. Бывают, конечно, просчеты, когда двигатель или не может развить обороты максимальной мощности, или уже "упирается" в ограничитель, но это бывает не так уж часто.

Дизельный момент

Теперь отвечу на типичный, но простой вопрос: "Почему на дизельных моторах традиционно большой крутящий момент, но при этом сравнительно с бензиновыми у них невысокая мощность?". Всё потому, что у дизеля ограничены рабочие обороты. Из-за высокой степени сжатия дизельных моторов и более медленно горящего топлива дизели хуже работают на больших оборотах, зато у них нет риска детонации, да и турбину можно поставить более эффективную и сложную из-за более низкой температуры газов на выпуске, так что можно подать очень много воздуха и топлива, и момент на малых оборотах получится очень большой. А иногда по мощности они даже будут не так уж далеки от турбонаддувных бензиновых, но момент будет не просто большим, а огромным. Для сравнения приведем характеристики двух трехлитровых моторов от современной BMW 5 series, где будет видно, что дизели эффективны в более низких оборотах. Дизель можно сделать мощнее бензинового мотора, но тогда и так большой момент будет больше еще на четверть, а это означает, что понадобится новая коробка передач и новые карданные валы, способные выдерживать такую мощность. Да и сам двигатель придется сделать еще прочнее и тяжелее. Или можно его "раскрутить", но тогда сложнее будет работать топливной аппаратуре, а допускать дымления и неполного сгорания топлива нельзя.

6.png

Так как же правильно разгоняться?

Тут важно уметь работать с коробкой передач. Для максимального разгона нужно переключаться так, чтобы обороты упали примерно на пик крутящего момента или выше него, но чтобы оставался запас по увеличению оборотов — разгон выше оборотов максимальной мощности будет идти медленнее. Идеальный вариант на гражданских машинах — разгон "от пика момента до пика мощности". Впрочем, обычно на современных моторах электроника просто не даст "перекрутить" мотор сильно выше пика мощности — это называется отсечкой. Можно попробовать представить себе это визуально. Посмотрите на график внешней скоростной характеристики. Мотор при разгоне должен как можно больше работать в зоне, где его мощность максимальна, то есть на высоких оборотах вблизи точки максимальной мощности. И при переключении передач попадать в зону с как можно большей достижимой мощностью. Внизу — графики мощности и момента уже знакомых нам атмосферного Honda Accord Type R и турбированного Saab 9-3. На графиках мы выделили диапазоны оборотов, в которых будет работать двигатель, если включить вторую или третью передачу на скорости около 50 км/ч. Чем больше площадь фигуры под кривой мощности, тем эффективнее разгон.

Что важней для быстрого разгона крутящий момент или лошадиные силы в автомобиле?

Главная Вопросы и ответы для автомобилистов Что важней для быстрого разгона крутящий момент или лошадиные силы в автомобиле?

Этот вопрос возникает у многих автолюбителей по причине не понимания что такое крутящий момент и что такое лошадиная сила мотора. На самом деле общая динамическая характеристика автомобиля складывается из-за совокупного значения крутящего момента и количества лошадиных сил (л.с.). Чем больше крутящий момент и чем больше лошадиных сил, тем автомобиль мощнее, сильнее и быстрее.

Так, что же важней при разгоне? Для этого попытаемся Вам объяснить самым простым способом, без всяких научных терминов, чем крутящий момент отличается от лошадиной силы? Представьте себе, что Вы хотите открутить большой болт. Крутящий момент — это сколько силы (Ньютон-метр — Нм) нам потребуется, чтобы открутить болт. Лошадиная сила — это сколько времени нам потребуется, чтобы открутить этот болт. Теперь представьте себя и атлета, который способен открутить этот болт быстрее Вас. К примеру, атлет сможет открутить болт за 3 секунды, а Вы за 9 девять. Вы считаете, что причина в этом, сила? На самом деле нет. Дело в том, что атлет и Вы будете оказывать на болт одинаковый крутящий момент (Нм), чтобы его открутить. Так почему же атлет может сделать это быстрее Вас, если при откручивании болта Вы оказываете на него одинаковую силу? Все дело в лошадиных силах. У атлета их больше, именно поэтому он может в несколько раз быстрее открутить этот болт. Поэтому на динамику разгона больше всего влияют лошадиные силы, но без большого крутящего момента хорошего разгона также не получиться.

Что такое крутящий момент? Что такое лошадиная сила?

Каждый автопроизводитель всегда ищет преимущество над своими конкурентами. Чаще всего автомобильные компании обращают внимание именно на мощность автомобиля, пытаясь тем самым привлечь к себе потенциального покупателя. Но мощность автомашины не говорит еще о том, что автомобиль в действительности таковым является. Например, автомобиль, имеющий большую мощность в лошадиных силах вполне может быть слабее другого автомобиля, у которого меньшее количество этих лошадиных сил, но больший крутящий момент. В чем же разница между этими двумя измерениями? Что они обозначают? На Ваше удивление, эти, совершенно разные по своему смыслу измерения очень даже между собой взаимосвязаны.

Некоторые транспортные средства при небольшом объеме двигателя имеют довольно большую мощность. Так, рекордсменом среди традиционных атмосферных двигателей является спортивный автомобиль Honda S2000 производство которого было прекращено несколько лет назад. Этот спортивный автомобиль как лезвие самурайского меча, был очень резким и довольно быстрым.

Первые модели этой марки машины оснащались 2,0-х литровым бензиновым двигателем мощностью в 240 л.с. Потрясает здесь только одно, что достигнуть такой мощности японской автокомпании удалось без использования в двигателе турбонагнетателей (турбин). Вся мощность, которую выдавал двигатель автомобиля Honda S2000, была естественной, и все это благодаря возможности работы двигателя почти что на 9000 оборотах! Вы можете теперь представить какой рев мотора был при максимальном ускорении автомашины?

Но если подробнее ознакомиться с техническими характеристиками этого автомобиля, то можно увидеть, что сам крутящий момент у двигателя составляет всего 208Нм (Ньютон-метр), что сопоставимо с простыми маломощными автомобилями.

Но несмотря на такие скромные данные Honda S2000 была мощным автомобилем, и это достигалось благодаря лишь бешенным оборотам ее двигателя, который ревел как звук сирены или воздушной тревоги, где эти обороты постоянно находились в опасной зоне красной линии тахометра.

Возьмем для рассмотрения, например, другой, совершенно противоположный автомобиль, такой, как Dodge Ram 3500 пикап. Покупатели могут выбрать для себя супермощную комплектацию этой машины с дизельным двигателем от компании Cummins, объем которого составит 6,7 литра, который будет выдавать мощность в 330 л.с. с крутящим моментом 895Нм. Это очень мощный и сильный автомобиль, который способен сдвинуть с места все что угодно (примеч. авт. «или почти что все»).

Происхождение лошадиных сил

Есть один поворотный момент в истории, когда всего один человек сыграл огромную и немаловажную роль в оказании содействия в развитии всего мира, в котором мы и продолжаем жить по настоящее время. Этим человеком стал инженер-изобретатель — Джеймс Уатт, положивший начало промышленной революции в Англии, а затем, начиная с 1700-ых годов и во всем мире. Самыми знаменитыми изобретениями Джеймса стали, так называемый ножной стартер и улучшенный паровой двигатель, который инженер сделал более эффективным, более мощным и более производительным. Но это еще не все. Данный изобретатель впервые в мире, разработал и создал паровой котел (паровой двигатель), а также, придумал понятие для мощности, которая выражается, в "Ваттах" (Ватт), в лошадиных силах и в крутящем моменте.

По своей сути, понятия и систему измерения мощности Джеймс Уайт придумал для того, чтобы при продаже своих паровых котлов (двигателей) ему было бы проще объяснить потенциальному клиенту, какую мощность может выдавать его котел. Ведь согласитесь, намного проще сказать покупателю котла следующее: — "паровой двигатель будет выполнять работу двух лошадей", чем сказать, да еще и в 18-веке, — мощность парового двигателя составляет N-ое количество «Нм» или «Фунт-Футов» силы. Никто бы его не понял.

Используйте силу

Сила — это самое главное, чтобы достичь какой-то скорости. Ведь без затраты определенных сил не будет и необходимой скорости. Соответственно отсюда вытекает следующее, скорость будет зависеть от того, какой объем силы мы затратили для достижения скорости. Для примера, если расстояние в несколько метров пробежать за 5 секунд или за 10 секунд, то соответственно и сила, которую мы затратим для этой короткой пробежки будет различна друг от друга. Ведь для более быстрой пробежки необходима и большая сила.

Другой пример: если Вы передвигаете в доме мебель, а Вы хотите ее передвинуть как можно быстрее, то Вам необходима куда большая сила, если эту же мебель передвигать медленнее и не спеша. Выходит, что сила при такой работе куда важнее, чем та же скорость.

Мощность и крутящий момент в моторе неразрывно между собой связаны, так как эта лошадиная сила происходит из крутящего момента. Формула для расчета мощности двигателя очень проста.

Изначально необходимо силу, которая выражается в Ньютон-метрах (Н.м.) надо умножить на 0,7376, все это для того, чтобы перевести значения в Британскую и Американскую единицу измерения силы (Фунт-Фут), далее, воспользовавшись вышеуказанной формулой умножить таковые данные на количество оборотов двигателя (RPM), и, полученное после умножения значение необходимо разделить на число 5252. В итоге мы получим приблизительное к точности значение мощности самого двигателя, которое и будет выражаться в лошадиных силах. На примере нижеуказанной формулы нами был сделан расчет мощности двигателя при силе 100 фунт-фут (1000 оборотов в минуту двигателя). Из этого примера видно, что при силе в 100 фунт-футов и 1000 оборотов в минуту мощность двигателя составила приблизительно около 19 л.с.

Разницу между мощностью и силой легко понять еще на одном примере. Допустим, что Вы на автомобиле буксируете какой-то груз в гору, значит Вам будет необходим низкий крутящий момент, но естественно потребуется и больше силы для более легкого буксирования. А если же Вы хотите максимально быстро разогнать свой автомобиль с 0 до 100 км/час, то ему потребуется уже максимальное количество оборотов двигателя, а силы для такого разгона за короткий промежуток времени уже потребуется не так много. Но чем больше будет мощность двигателя, тем быстрее Вы разгоните свою автомашину до 100 километров.

Поэтому различная грузовая и подъемная техника всегда, как правило оснащается дизельными двигателями, которые имеют большую тягу и невысокое максимальное количество оборотов двигателя, если их сравнивать с бензиновыми силовыми агрегатами. Дизельные двигатели способны передвигать транспортные средства, имеющие огромную весовую массу. Но такой автотранспорт из-за небольшого количества л.с. очень медленно трогается и разгоняется.

Вот почему, такой автомобиль как Honda S2000 может сорваться с места и разогнаться до 100 километров в час примерно за 6 секунд, Dodge RAM 3500 может буксировать груз весом более 8000 тыс. килограмм (на прицепе). Это и есть абсолютное различие между крутящим моментом и лошадиной силой.

В транспортных средствах есть еще один элемент, который помогает автомобилю передавать крутящий момент на колеса — это коробка переключения скоростей передач, которая предназначена для передачи максимального крутящего момента при определенной скорости. Например, тракторные тягачи и трактора для перевозки тяжелых грузов в прицепах оснащаются большими дизельными двигателями, у которых большой крутящий момент и большая сила, которая выражается в Ньютон-метрах (Н.м.). Но такие двигатели не имеют большого количества лошадиных сил. Такие двигатели созданы не для разгона транспортного средства до высокой скорости, как правило, они нужны в основном для перевозки тяжелых грузов. Некоторые такие тракторы оснащены 10 ступенчатыми коробками передач.

Так мощность и крутящий момент непосредственно близко связаны друг с другом. Лошадиная сила зависит от крутящего момента (силы Н.м.) и от количества оборотов в минуту двигателя.

Крутящий момент по своей сути, — это сила и мощность, с которой можно сделать определенную работу. И чем меньше затрачивается времени для выполнения (или набора определенной скорости) такой работы, тем больше мощность самого автомобиля, которая выражается в лошадиных силах.

Автомобиль, который с места может преодолеть 1,5 километра всего за 4 секунды, нуждается в более большей мощности, чем та автомашина, которая проезжает это же расстояние за 12 секунд.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *