что такое ньютон на метр в машине

Что такое ньютон-метры в автомобиле, и почему крутящий момент так важен?

При покупке машины многие автолюбители обращают внимание только на количество лошадиных сил под капотом. Но, на самом деле, это далеко не самый важный параметр в двигателе. Намного важнее не число лошадей, а количество ньютов крутящего момента, так как именно он и отвечает за динамику разгона. Что же такое крутящий момент?

Вспоминаем физику

Из школьных уроков физики можно припомнить, что крутящий момент – это некая сила, приложенная к рычагу, которую умножили на длину этого самого рычага. В двигателях крутящим моментом считается сила, с которой вращается коленчатый вал. Чем она выше, тем соответственно выше и крутящий момент. Он напрямую зависит от скорости вращения коленвала и постепенно нарастает вместе с увеличением оборотов. Однако этот рост не постоянен; увеличивая обороты мотора, мы увеличиваем и механические потери на трение во всех подвижных частях. В результате на максимальных оборотах крутящий момент начинает снижаться.

Зачем нужна мощность?

Под мощностью подразумевают некую совершённую работу за единицу времени. В моторах под этой работой подразумевают как раз крутящий момент. Таким образом, мощность двигателя – это количество «крутящих моментов» за единицу времени. Получается, оба эти параметры неразрывно связаны между собой. Чтобы посчитать мощность мотора в киловаттах, достаточно умножить текущий крутящий момент на текущее количество оборотов и разделить на 9549. Таким образом, крутящий момент показывает то, какая мощность доступна при определённых оборотах, соответственно, чем больше этого момента, тем лучше.

Именно крутящий момент отвечает в автомобиле за динамику разгона и за тяговые возможности. Поэтому при выборе автомобиля обязательно смотрите не только на лошадиные силы, но и на крутящий момент. Мощность влияет только на максимальную скорость автомобиля, а не на то, как быстро он её достигнет. Поэтому, если вам нужен тяговитый двигатель, то лучше всего присмотреться к дизелям, у них намного больше крутящего момента, по сравнению с бензиновыми моторами.

Источник

avtoexperts.ru

Каждый двигатель внутреннего сгорания рассчитан на определенную максимальную мощность, которую он может выдавать при наборе определенного количества оборотов коленчатого вала. Однако помимо максимальной мощности существует еще и такая величина в характеристике двигателя, как максимальный крутящий момент, достигаемый на оборотах отличных от оборотов максимальной мощности.

Что же означает понятие крутящий момент?

Говоря научным языком, крутящий момент равен произведению силы на плечо ее применения и измеряется в ньютон — метрах. Значит если к гаечному ключу длиной 1 метр (плечо), приложить силу в 1 Ньютон (перпендикулярно на конце ключа), то мы получим крутящий момент равный 1 Нм.

Для наглядности. Если гайка затянута с усилием 3 кгс, то для ее откручивания придется к ключу с длиной плеча в 1 метр приложить усилие 3 кг. Однако, если на ключ длиной 1 метр надеть дополнительно 2-х метровый отрезок трубы, увеличив тем самым рычаг до 3 метров, то тогда для отворачивания этой гайки потребуется лишь усилие в 1 кг. Так поступают многие автолюбители при откручивании колесных болтов: либо добавляют отрезок трубы, а за неимением такового просто надавливают на ключ ногой, увеличив тем самым силу приложения к баллонному ключу.

Результат всегда един — крутящий момент, это произведение силы на длину рычага, стало быть, нужен либо длиннее рычаг, либо большее количество прикладываемой силы.

Все это хорошо, но для чего нужен крутящий момент в автомобиле и как его величина влияет на его поведение на дороге?

Мощность двигателя лишь косвенно отражает тяговые возможности мотора, и ее максимальное значение проявляется, как правило, на максимальных оборотах двигателя. В реальной жизни в таких режимах практически никто не ездит, а вот ускорение двигателю требуется всегда и желательно с момента нажатия на педаль газа. На практике одни автомобили уже с низких оборотов (с низов) ведут себя достаточно резво, другие напротив предпочитают лишь высокие обороты, а на низах показывают вялую динамику.

Так у многих возникает масса вопросов, когда они с авто с бензиновым мотором мощностью 105-120 л.с. пересаживаются на 70-80 – сильный дизель, то последний с легкостью обходит машину с бензиновым мотором. Как такое может быть?

Связано это с величиной тяги на ведущих колесах, которая различна для этих двух автомобилей. Величина тяги напрямую зависит от произведения таких показателей как, величины крутящего момента, передаточного числа трансмиссии, ее КПД и радиуса качения колеса.

Как создается крутящий момент в двигателе

В двигателе нет метровых рычагов и грузов, и их заменяет кривошипно-шатунный механизм с поршнями. Крутящий момент в двигателе образуется за счет сгорания топливо — воздушной смеси, которая расширяясь в объеме с усилием толкает поршень вниз. Поршень в свою очередь через шатун передает давление на шейку коленчатого вала. В характеристике двигателя нет значения плеча, но есть величина хода поршня (двойное значение радиуса кривошипа коленвала).

Для любого мотора крутящий момент рассчитывается следующим образом. Когда поршень с усилием 200 кг двигает шатун на плечо 5 см, появляется крутящий момент 10 кГс или 98,1Нм. В данном случает для увеличения крутящего момента нужно либо увеличить радиус кривошипа, или же увеличить давление расширяющихся газов на поршень.

До определенной величины можно увеличить радиус кривошипа, но будут расти и размеры блока цилиндров как в ширину, так и в высоту и увеличивать радиус до бесконечности невозможно. Да и конструкцию двигателя придется значительно упрочнять, так как будут нарастать силы инерции и другие отрицательные факторы. Следовательно, у разработчиков моторов остался второй вариант – нарастить силу, с которой поршень передает усилие для прокручивания коленвала. Для этих целей в камере сгорания нужно сжечь больше горючей смеси и к тому же более качественно. Для этого меняют величину и конфигурацию камеры сгорания, делают «вытеснители» на головках поршней и повышают степень сжатия.

Однако максимальный момент доступен не на всех оборотах мотора и у различных двигателей пик момента достигается на различных режимах. Одни моторы выдают его в диапазоне 1800- 3000 об/мин, другие на 3000-4500 об/мин. Это зависит от конструкции впускного коллектора и фаз газораспределения, когда эффективное наполнение цилиндров рабочей смесью происходит при определенных оборотах.

Источник

Что важнее, лошадиные силы или ньютон-метры

Автовладельцы часто меряются характеристиками своих машин. Часто в поле зрения попадают лошадиные силы и ньютон-метры, которые так или иначе определяют мощность двигателя. Считается, что большее количество ньютон-метров наблюдается в автомобилях с дизелем, однако в действительности крутящий момент не менее важен и для бензиновых моторов.

В чем отличие мощности от крутящего момента

Мощность определяет количество работы, которую можно выполнить за определенный промежуток времени. В автомобильной отрасли эта величина традиционно измеряется в лошадиных силах. Что касается крутящего момента, то он представляет собой силу, которая вращает вал двигателя вокруг оси и измеряется в ньютон-метрах.

На первый взгляд, крутящий момент – не важная характеристика. Так, количество Н/м при движении велосипедиста составляет 130–150 Н/м, что равно значению для автомобиля Skoda Fabia. Несмотря на это, машина движется намного быстрее, поскольку крутящий момент связан с числом оборотов в минуту. Велосипедист способен достичь только 30–40 оборотов, а Skoda – около 3500–4000 оборотов.

Таким образом, крутящий момент оказывается одной из величин, которая напрямую определяет ресурс мотора: Р (кВт) = Крутящий момент (Н/м) х Скорость вращения (об/мин) х 9549

Следовательно, мощность зависит от количества ньютон-метров, и нельзя однозначно делать вывод о том, что какая-либо из этих величин важнее. Если по-простому: момент нужен, например, чтобы открутить крышку бутылки с водой, а мощность – чтобы поднять ее.

В каких случаях важнее высокая мощность

Разумеется, большее значение лошадиных сил непосредственно определяет скорость разгона автомобиля. Полную производительность мотора можно достичь только на больших оборотах, которые редко используются при стандартном вождении, так как подобная нагрузка увеличивает износ двигателя.

Вышеупомянутая Skoda Fabia обладает мощностью 26–32 Квт, причем при уплате транспортного налога водитель должен указать максимальное значение – 63 кВт.

Из всего этого можно сделать вывод: число лошадиных сил важно, если вы не заботитесь о продолжительной эксплуатации мотора, а любите погонять, выжимают педаль газа до предела.

Когда предпочтительнее много ньютон-метров

Крутящий момент, как правило, первостепенно определяет характеристики дизельного двигателя. Количество ньютон-метров в таком моторе больше, поэтому при 2–3 тысячах оборотов мощность составит 42–54 кВт. Такая цифра однозначно превышает значение для бензинового ДВС, при этом общее значение лошадиных сил меньше, что выгодно отразится на транспортном налоге.

В целом, лучше иметь мотор с большим крутящим моментом, который достигается даже на малых оборотах. Такими характеристиками обладают и бензиновые, и дизельные двигатели, так что окончательное решение зависит от потенциального автовладельца.

Источник

Крутящий момент двигателя – просто о сложном

При выборе автомобиля многие обращают внимание на две вещи – дизайн и эксплуатационные характеристики. Идеальная машина должна иметь приятный вид, расходовать мало топлива и быть динамичной. Под последним обычно подразумевают мощность – чем ее больше, тем лучше. Но это не совсем так. Многое меняет крутящий момент двигателя. Почему маломощные дизельные авто лучше разгоняются, чем бензиновые? Можно ли увеличить крутящий момент без вреда для двигателя? Давайте разбираться.

Что такое крутящий момент

Говоря простым языком, это усилие, что развивает коленчатый вал при работе ДВС. Данный показатель зависит от давления газов на днище поршня. Чем больше давление, тем выше момент. Измеряется показатель в Ньютон-метрах (Н/м).

Крутящий момент двигателя

Следует знать, что тяговое усилие ДВС относится к коленчатому валу или маховику. Тяговое усилие на колесах – это «переработанный» коробкой момент двигателя. Его показатели отличаются в зависимости от передаточного числа трансмиссии.

Как рассчитать

Чтобы узнать тяговое усилие у конкретного автомобиля, нужно иметь данные о мощности и оборотах коленчатого вала. Для измерения следует брать пиковую мощность и обороты. Максимальный крутящий момент двигателярассчитывается по следующей формуле:

Где Р – мощность ДВС, измеряемая в кВт;

N – число оборотов двигателя автомобиля в минуту;

9550 – постоянный коэффициент в формуле.

От чего зависит крутящий момент ДВС

Чтобы легче разобраться в этом вопросе, посмотрим на график внешней скоростной характеристики (ВСХ) одного из двигателей Jeep Grand Cherokee.

График ВСХ двигателя Jeep Grand Cherokee

На картинке видно, что величина момента меняется при увеличении скорости оборотов ДВС. После частоты 3500 об/мин показатель резко падает. Почему так происходит? Суть в наполнении цилиндров горючей смесью. Объем новой смеси не всегда равен объему камеры сгорания. Данная характеристика называется коэффициентом наполнения цилиндров. Величина может быть выше или ниже 1.

Изменение коэффициента происходит ввиду строения впускного коллектора и настройки фаз газораспределения. В нашем примере впускные клапаны ДВС открываются на 10° до верхней мертвой точки и закрываются на 60° после прохождения нижней мертвой точки. Это сделано, чтобы сбалансировать «полку» момента и получить оптимальные значения для средних оборотов (частота вращения 2500-3500 в минуту), которые нам и нужны для повседневной эксплуатации.

Что происходит с нашим мотором, когда он работает на малых оборотах? В теории при уменьшении скорости поршня должна улучшится наполняемость цилиндра. На практике при частоте вращения 1600 об/мин значение тягового усилия падает до 260 Ньютон-метров. Причина тому – слишком позднее закрытие клапана и малая степень сжатия (7.4/1 вместо 9/1). Как итог – меньшее давление газов в конце такта сгорания, и соответственно, малый крутящий момент двигателя.

Как зависит мощность от крутящего момента

Давайте взглянем на график работы ДВС Saab 9-3. Как видно, кривая мощности круто возрастает на пике момента и слабо поднимается, когда он падает.

График ВСХ автомобиля Saab

Таким образом, мощность определяет объем работы, который мотор может выполнить за единицу времени. Величина мощности на определенных оборотах зависит только от тягового усилия на этих же значениях. И чтобы увеличить максимальную мощность, нужно поднять момент на больших оборотах.

Особенность дизельных двигателей

В последнее время дизельные ДВС набирают большую популярность среди любителей авто. Поводом является не только малый расход топлива, но и технические характеристики. Такие машины обладают «паровозной» тягой и крайне надёжны. Причин этому несколько:

Теперь перейдем к цифрам. Примером послужит дизельный и бензиновый двигатель БМВ.

Как видно, дизельная «пятерка» слабее на 48 лошадиных сил, но выигрывает у бензиновой по крутящему усилию. Что это дает на практике? Имеем неплохие показатели динамики: дизельная БМВ разгоняется до сотни за 5,7 секунд, бензиновая – за 5,6.

Крутящий момент в легковом и коммерческом транспорте

Интересно знать, что «кривые» ВСХ дизельных двигателей легковых авто отличаются от грузовиков.

Разница дизельного ДВС легковушки и грузовика

Как можно увидеть, у грузового ДВС нет выраженной «полки» момента. Это сделано неспроста. Для таких авто важен пик тягового усилия, когда ему нужно тронуться с места и набрать скорость. Дальше этот показатель не так важен – в ход идут лошадиные силы. Разогнавшись, грузовик лишь поддерживает заданную скорость. «Размазав» полку тягового усилия как у легкового ДВС, не получится нормально тронуться с места груженым.

Как увеличить крутящий момент?

Автопроизводители применяли разные способы увеличения крутящего момента двигателя, но каждый из них имел свои недостатки:

Как же удалось производителям увеличить тяговое усилие двигателя, не прибегая к подобным доработкам?

Принцип работы системы состоит в повороте распредвала по ходу вращения, что обеспечивает раннее открытие клапана. Для этого задействуется гидромуфта с системой управления. Это системы VANOS, VVT и VVT-i. В системе VTEC применяются кулачки разной формы, что позволяет ступенчато изменить высоту и время открытия клапанов.

Как влияет система изменения фаз на характеристики ДВС? За счет лучшего наполнения цилиндров, крутящее усилие продолжает расти с увеличением частоты оборотов. Спад происходит только после 7 тысяч.

Что в приоритете – мощность или крутящий момент

При выборе автомобиля с примерно равной мощностью, в приоритете будет стоять более «моментный». Почему? Мощность авто – это косвенный показатель тяговых характеристик, и максимальные его значения проявляются только при пиковых оборотах. В повседневной эксплуатации мы не доводим стрелку тахометра до красной шкалы, поэтому нас интересует тяговое усилие двигателя на средних оборотах. Для этого достаточно взглянуть на «полку» крутящего момента.

Сравнение характеристик бензинового и дизельного двигателя

Важно знать, что пиковое значение у разных двигателей достигается при разных оборотах. Одни авто развивают весь потенциал уже при 1500-2500 об/мин, другие раскрываются только после 4500. Это зависит от устройства впускного коллектора и системы газораспределения.

Еще один параметр, который следует учитывать – эластичность двигателя внутреннего сгорания. Это способность автомобиля набирать обороты под нагрузкой.

Эта характеристика существенно зависит от полки крутящего усилия.

Таким образом, идеальным для нас является автомобиль, способный не только быстро набирать «сотню», но и уверенно разгоняться в движении. Необходимо учитывать и полку момента – чем меньше она падает после пика с ростом оборотов, тем лучше. Для повседневной эксплуатации не стоит выбирать двигатель, который раскрывается только на «верхах» (если, конечно, вы не заядлый гонщик). Тот самый «подрыв» должен наступать уже после 1200 для дизельных и 2500 об/мин для бензиновых ДВС. С таким автомобилем вы уверенно будете чувствовать себя в городе и на трассе.

Источник

Ньютон-метр

Один ньютон-метр равен произведению плеча рычага в 1 метр и веса материала на рычаге в 1 ньютон.
Для равновесия рычага количество ньютон-метров на обоих рычагах должно быть равно.

Кратные и дольные единицы

За основу единицы был принят ньютон.

Перевод в другие единицы

1 килограмм-сила-метр = 9.80665 Н·м
1 дюйм-унция-сила = 7.0615518 мН·м
1 дина-сантиметр = 10 −7 Н·м

Источник