Крутящий момент двигателя
В современном мире важно знать, что такое крутящий момент двигателя внутреннего сгорания.
Интересно, что такого термина в физике не существует. А есть определение «момент силы», с которым знакомы все старшеклассники. Как связаны эти понятия? И что же такое крутящий момент?
Если взять небольшой гаечный ключ и попробовать открутить заржавевший болт, то можно потерпеть неудачу. Почему же так получилось? Силы не хватило? Скорее всего, дело не в этом. Не сил мало, а просто ключ короткий и поэтому маленький крутящий момент. А если удлинить инструмент и повторить попытку, наверняка все получится.
Но почему? Силы-то те же, а крутящий момент возрос. Он, как и положено, определяется произведением последней на расстояние от центра вращения (в данном случае им является ржавый болт).
На этом примере легко понять, что же такое крутящий момент двигателя внутреннего сгорания и на что он влияет. Вместо ржавого болта выходной вал двигателя автомобиля (инструмент отбора мощности), а усилие передается с помощью ведущей шестерни. Произведение радиуса последней на усилие, которое она передает от двигателя, и есть крутящий момент. Его величина в итоге влияет на тягу мотора.
В дальнейшем усилие передается на ведущие колеса с помощью набора шестеренок в КПП и зависит от выбранной передачи (неважно, водителем или автоматом). При низкой передаче подключаются маленькие шестеренки, и усилие, передаваемое от вала отбора мощности, больше (а скорость автомобиля меньше); при повышенной передаче, соответственно, наоборот (усилие сокращается, а скорость увеличивается).
Содержание
Связь с мощностью двигателя
А что же «лошадиные силы»? Они никуда не делись. Этот дублирующий параметр, призванный когда-то иллюстрировать владельцам конных повозок преимущества механической тяги, используется до сих пор.
Разница в том, что лошадиные силы (или современные киловатты) означают максимальную мощность, развиваемую двигателем, а крутящий момент зависит от оборотов.
Для него приводятся графики этой зависимости (в специальной справочной литературе). Максимальный крутящий момент (а, соответственно, наибольшее тяговое усилие) развивается вовсе не при максимальных оборотах двигателя, а при значительно меньших.
Кроме того, у сильно форсированных двигателей, например спорткаров, он расположен в более узком диапазоне оборотов, чем у семейных автомобилей. У дизелей его вообще может не быть (ровная характеристика без ярко выраженных максимумов).
Вот почему у спортивного автомобиля большое количество передач, а на дизеле можно ездить практически не переключаясь.
На рисунке представлена типичная зависимость величины крутящего момента от оборотов. На графике четко определяются 3 области: зона роста отдаваемой мощности двигателя при увеличении оборотов от 0 до 2500 за 1 минуту, участок постоянной мощности вне зависимости от оборотов в диапазоне 2500-4000 об/мин и далее следует срыв при приближении числа вращений к максимально возможному.
О чем говорит этот график? Наверное, уже все водители знают, что правильно подобранная передача обеспечивает максимальный отбор мощности при выбранной скорости движения, а значит, и оптимальный расход горючего, и меньший износ двигателя.
Жми на газ
Разберем пример из практики. Речь пойдет об автомобиле с ручной КПП. Допустим, вам нужно преодолеть крутой затяжной подъем («тягун» на водительском сленге). Какую тактику вы изберете? Возможные варианты:
- включить повышенную передачу и попробовать преодолеть подъем, не переключаясь на оптимальных оборотах (например, на 3000 об/мин);
- заранее установить обороты двигателя чуть выше оптимальных (5000 об/мин), а передачу подобрать исходя из крутизны подъема.
В первом случае при любом уменьшении скорости движения (возникшей помехе или просто мощности не хватает) вам придется принимать экстренные меры, чтобы продолжить движение. Это следует из приведенного графика: обороты выбраны так, что их снижение приводит к падению мощности двигателя и необходимости перейти на пониженную передачу.
Напротив, второй вариант использования двигателя позволяет избежать лишних переключений передач, так как трудности подъема преодолеваются двигателем автоматически.
При уменьшении оборотов увеличивается мощность мотора (см. график). Прибор как бы опирается на повышенные обороты.