Кожен двигун внутрішнього згоряння розрахований на певну максимальну потужність, яку він може видавати при наборі певної кількості оборотів колінчастого вала. Однак крім максимальної потужності існує ще й така величина в характеристиці двигуна, як максимальний крутний момент, який досягається на оборотах відмінних від оборотів максимальної потужності.
Що ж означає поняття крутний момент?
Говорячи науковою мовою, крутний момент дорівнює добутку сили на плече її застосування і вимірюється в ньютон - метрах. Значить якщо до гайковий ключ довжиною 1 метр (плече), прикласти силу в 1 Ньютон (перпендикулярно на кінці ключа), то ми отримаємо крутний момент рівний 1 Нм.
Для наочності. Якщо гайка затягнута із зусиллям 3 кгс, то для її відкручування доведеться до ключу з довжиною плеча в 1 метр докласти зусилля 3 кг. Однак, якщо на ключ довжиною 1 метр надіти додатково 2-х метровий відрізок труби, збільшивши тим самим важіль до 3 метрів, то тоді для відвернення цієї гайки потрібно лише зусилля в 1 кг. Так надходять багато автолюбителів при відкручування колісних болтів: або додають відрізок труби, а за відсутності такого просто натискають на ключ ногою, збільшивши тим самим силу додатки до балонного ключа.
Так само якщо на важіль метрової довжини повісити вантаж рівний 10 кг, то з'явиться крутний момент рівний 10 кгм. В системі СІ це значення (перемножується на прискорення вільного падіння - 9,81 м / см2) буде відповідати 98,1 Нм.
Результат завжди один - крутний момент, цей твір сили на довжину важеля, стало бути, потрібен або довше важіль, або більшу кількість прикладається сили.
Все це добре, але для чого потрібен крутний момент в автомобілі і як його величина впливає на його поведінку на дорозі?
Потужність двигуна лише побічно відображає тягові можливості мотора, і її максимальне значення проявляється, як правило, на максимальних обертах двигуна. У реальному житті в таких режимах практично ніхто не їздить, а ось прискорення двигуну потрібно завжди і бажано з моменту натискання на педаль газу. На практиці одні автомобілі вже з низьких оборотів (з низів) поводяться досить жваво, інші навпаки вважають за краще лише високі обороти, а на низах показують мляву динаміку.
Так у багатьох виникає маса питань, коли вони з авто з бензиновим мотором потужністю 105-120 к.с. пересідають на 70-80 - сильний дизель, то останній з легкістю обходить машину з бензиновим мотором. Як таке може бути?
Пов'язано це з величиною тяги на ведучих колесах, яка різна для цих двох автомобілів. Величина тяги прямо залежить від твори таких показників як, величини крутного моменту, передавального числа трансмісії, її ККД і радіуса кочення колеса.
Як створюється крутний момент в двигуні
У двигуні немає метрових важелів і вантажів, і їх замінює кривошипно-шатунний механізм з поршнями. Крутний момент в двигуні утворюється за рахунок згоряння паливо - повітряної суміші, яка розширюючись в обсязі із зусиллям штовхає поршень вниз. Поршень в свою чергу через шатун передає тиск на шийку колінчастого вала. У характеристиці двигуна немає значення плеча, але є величина ходу поршня (подвійне значення радіуса кривошипа коленвала).
Для будь-якого мотора крутний момент розраховується наступним чином. Коли поршень із зусиллям 200 кг рухає шатун на плече 5 см, з'являється крутний момент 10 кгс або 98,1Нм. В даному случає для збільшення крутного моменту потрібно або збільшити радіус кривошипа, або ж збільшити тиск розширюються газів на поршень.
До певної величини можна збільшити радіус кривошипа, але будуть зростати і розміри блоку циліндрів як в ширину, так і в висоту і збільшувати радіус до нескінченності неможливо. Та й конструкцію двигуна доведеться значно зміцнювати, так як будуть наростати сили інерції і інші негативні фактори. Отже, у розробників моторів залишився другий варіант - наростити силу, з якою поршень передає зусилля для прокручування клонували. Для цих цілей в камері згоряння потрібно спалити більше горючої суміші і до того ж більш якісно. Для цього змінюють величину і конфігурацію камери згоряння, роблять «витискувачі» на голівках поршнів і підвищують ступінь стиснення.
Однак максимальний крутний момент доступний не на всіх оборотах мотора і у різних двигунів пік моменту досягається на різних режимах. Одні мотори видають його в діапазоні 1800- 3000 об / хв, інші на 3000-4500 об / хв. Це залежить від конструкції впускного колектора і фаз газорозподілу, коли ефективне наповнення циліндрів робочою сумішшю відбувається при певних оборотах.
Найбільш просте рішення для збільшення крутного моменту, а отже і тяги, це застосування турбо або механічного наддуву, або застосування їх в комплексі. Тоді кртящій момент можна вже використовувати з 800-1000 об / хв, тобто практично відразу при натискання на педаль акселератора. До того ж це закриває таку проблему, як провали при наборі швидкості, так як величина крутного моменту стає практично однакова у всьому діапазоні оборотів двигуна. Досягається це різними шляхами. збільшують кількість клапанів на циліндр, роблять керованими фази газорозподілу для оптимізації згоряння палива, підвищують ступінь стиснення, застосовують випускний колектор по формулі 1-4 -2-3, в турбінах застосовують крильчатки із змінним і можливістю регулювання кута атаки лопаток і т.д.
3 роки Мітки: крутний момент