Начиная с самых низких оборотов и заканчивая самыми высокими, мотор выдает разные мощности и крутящий момент. Причём, чем больше мы раскручиваем коленвал, тем выше номинальная мощность, а вот крутящий — он достигает максимальных значений в зависимости от мотора, а точнее, способа его форсировки. И это очень важно, потому что не всегда стрелка тахометра на больших оборотах означает, что вот они — динамичные езда и разгон. Зачем и почему так? Чтобы было всё понятно, разберёмся с понятиями. Почти все когда-то катались на велосипеде. Раскручивая педали, мы тратим конкретное усилие, приложенное на определённую окружность. Так вот это пресловутое вращающее усилие и есть тот самый крутящий момент. Не будем пугать формулами — мы же не физики, а просто скажем, что измеряться этот момент будет путем перемножения усилия и длинны педали в случае с великом. Допустим, мы давим на педаль так, как это делал бы груз в 50 килограмм, а её длина равна 20 см. Выходит, что крутящий момент в нашем случае равен 50х0.2 килограмм на метр. Вообще же его измеряют в ньютон-метрах (Нм). В случае с автомобилем, «педали», которые теперь уже коленчатый вал, крутят поршни при помощи шатунов. С этим, вроде, разобрались. А мощность? Мы так часто слышим это понятие, что абсолютно к нему привыкли и считаем истиной в последней инстанции в контексте измерения крутости динамических характеристик автомобилей. Вот только, что вкладывается в него, знает далеко не каждый. Вообще-то, мощность — это количество работы, проделанной за определённое время. Работа автомобиля — передвигать нас и наши пожитки в пространстве. Следовательно, чем мощнее номинально автомобиль, тем быстрее он будет это делать. Но эта формула из разряда «гладко было на бумаге, да забыли про овраги». Мы привыкли, что силушку автомобильную измеряют в лошадиных силах. И напрасно, кстати. Ведь так её начали измерять в эпоху промышленной революции, когда стали массово появляться механизмы, способные заменить коня. Продажа машин, облегчающих и ускоряющих производство началась полным ходом. Так вот, для того чтобы максимально наглядно показать преимущество очередного промышленного ноу-хау, его производительность сравнивали именно со знакомой всем лошадью, дабы подчеркнуть превосходство над ней. Сколько же, собственно, сил в одной «лошадиной силе»? Ровно столько, чтобы поднять 75-килограммовый груз на высоту 1 метр за 1 секунду. То бишь, за эталон взяли средний и очень примерный показатель четвероногого помощника. Но есть один нюанс. Если перенести всё это в теперешний автомобильный мир, то никакого порядка с лошадьми нет. Хотя бы потому что в разных странах и разных автомобильных компаниях измерение мощности и определение её номинала в лошадиных силах производится по разным стандартам и различными способами. Есть целый ряд обществ и организаций, к примеру Американское общество инженеров автомобильной промышленности (SAE) или Японский промышленный стандарт (JIS). У всех свои методы, а, следовательно, моторы, чьи паспортные характеристики равны, но определены по-разному, в действительности развивают совсем не одинаковые мощности и тянут они совершенно по-разному. Кстати, вполне возможно, что скоро официальные мощности будут обозначаться, как и положено в мире точной инженерии, — в киловаттах. Вот тут уж разночтений куда меньше — ватты и киловатты везде одинаковые. Хоть в Америке, хоть я Японии. И они входят в общепринятую систему величин СИ, в отличии от тех же условных «лошадей», которыми заманивают нас те, чья работа — продажа автомобилей. Но и это ещё не всё. Если внимательно знакомиться с характеристиками автомобиля, то появляется следующий нюанс. Если, допустим, у Subaru XV агрегат, тот, что послабее, развивает 114 сил, он это делает не в принципе, а тогда, когда коленчатый вал раскручен до 5600 об/мин. Это значит, что в документации к машине указана максимально развиваемая мощность, которую можно получить, если выкрутить мотор до определенных оборотов. И это не привычные городские значения. То есть при повседневной езде в плотном трафике никаких 114 лошадей он не развивает. И пусть вас не смущают менеджеры салона, если вы решите купить новый автомобиль. Для того чтобы комфортно гонять по городу, вам хватит и сотни сил и даже меньше, но при некоторых условиях. Чтобы всё разъяснить, вернёмся к нашим попугаям, а точнее, к велосипедистам. В случае с велосипедом мощность определяется тем, сколько раз нам удалось провернуть педали, допустим, за минуту. И вот тут начинается диссонанс. Допустим, мы выбрались к большому подъему. В определённый момент, когда силы иссякли, мы приходим к ситуации, когда на педаль-то мы давим, да вот провернуть её не можем. Тяжело! Силы кончились. В этот момент наша мощность равна нулю. Но! Крутящий-то какой-никакой на педаль мы подавали — давили ножкой из всех сил. Правда, их осталось мало, и мы застыли на подъеме. Если подытожить, то крутящий момент — это приложенное усилие, а мощность — полученный от него результат. Не будет крутящего — забудьте о мощности. И само собой, чем его больше, тем лучше. Однако в этой закономерности кроется масса парадоксальных вещей, и чтобы нагляднее это показать, мы снова станем велосипедистами. Допустим, мы едем себе по шоссе, и внезапно у самого горизонта замаячил силуэт еще одного любителя покрутить педали. Непременно догнать, а еще лучше — перегнать! Но как? А тут всё будет зависеть от исторической эпохи. Если бы всё происходило еще в СССР, а мы ехали бы на Каме, то у нас ничего другого не оставалось бы, как начать быстрее крутить педали. Тем самым, увеличив нашу мощность, делая еще больше работы за единицу времени. И как знать, может, мы и добились бы своего. Иначе можно поступить сейчас, когда даже на самых простецких велосипедах можно переключать скорости. В этом случае вместо того, чтобы просто начать интенсивнее крутить педали мы можем работать в двух направлениях. Во-первых, мы перекинем цепь на заднюю звезду меньшего диаметра. Работать ногами станет тяжелее, крутящий момент нужно будет прикладывать больший. Зато эффект выйдет куда заметнее! Разгон станет ощутимее за счет смены передаточного числа. Зубьев у задней шестерни меньше, следовательно, она будет быстрее вращаться, чем передняя, ускоряя нашу раму на колёсах. А нам только этого и надо! А во-вторых, никто ведь не запрещает начать педалировать быстрее, увеличивая теперь уже мощность — опять же это прибавит нам ускорения. Получается, что не будь у автомобиля трансмиссии в виде хотя бы простейшего редуктора, мы действительно особо не думали бы ни о каком крутящем моменте, а говорили только о мощности. Выходит, что та самая пресловутая мощность, штука, конечно же, важная, но она — это всего лишь производная от крутящего момента и не является доминирующей характеристикой. Сейчас докажем почему. И тут уже не важно, кто едет, велосипедисты и автомобилисты. Предположим, оба двигаются по соседним полосам с примерно одинаковой скоростью. И ту тут начался подъем. Долгий, мучительный и беспощадный. У машин агрегаты номинальной мощностью 100 лошадей. Только у одного мотор выдает больший крутящий момент, а у другого меньший. Кому будет проще подниматься с высокой скоростью при прочих равных факторах, таких как трансмиссия, резина, аэродинамика? Представьте себе два велосипеда. На одном задохлик, а на другом атлет. Кто быстрее преодолеет подъем? Ответ очевиден. Тот, кому хватит сил активнее крутить педали на скорости с маленькой звездой сзади. А в случае с моторами, резвее одолеет подъем авто с агрегатом, выдающим больший крутящий момент. Против мотора работает масса сил. Это и сопротивление качению, действующее на колёса, и сила трения в трансмиссии и самом моторе, и сопротивление воздуха, и скатывающая сила, работающая против движения машины. Для того чтобы всё это преодолеть, на коленвал должно приходить превосходящее все эти факторы усилие. Знакомая, наверное, картина: нагруженная малолитражка заглохла на подъеме. Ей как раз не хватило крутящего момента, чтобы в очередной раз прокрутить коленвал и маховик. От этого замер и распредвал, толкающий клапаны, и генератор, дающий искру. Всё. Приехали. Ну а коли сил не хватило для банального подъема, о каком вообще динамичном разгоне в этом случае может идти речь? Без хорошего момента его не будет. А что значит хороший крутящий момент? Это такой, который обеспечивает хороший подхват мотору в любой ситуации. В идеале, конечно же. Вспомните старые дизели. Они хорошо тянули даже когда стрелка тахометра ушла недалеко за 1000. Зато ближе к 3000 вся прыть куда-то уходила. Просто потому что раньше у дизелей при их высокой степени сжатия не очень хорошо получалось работать на высоких оборотах. Солярка-то и горит медленнее. Зато детонаций не бывает, а температура газов, устремляющихся к выпускному коллектору ниже. Значит турбину можно поставить позабористее. Так вот современные моторы стараются форсировать таким образом, чтобы хороший подхват (высокий крутящий момент) был в как можно более широком диапазоне оборотов. Автомобильные журналисты называют это «полкой крутящего момента». Причём тут полка? Всё просто. Если мы схематически отметим изменение крутящего момента с увеличением оборотов для конкретных агрегатов, то график моторов с одинаково большим моментом и на низах и на верхах (допустим с 1500 до 4500 оборотов 300Нм) будет выглядеть как пологая линия — вот вам и «полка». Зачем эта «полка» обычному автомобилисту? Представьте, что мотор вашего авто тянет и на 1500 оборотов, позволяя выстреливать со светофора, и на 4500, когда вы едете по трассе. Хорошо же? Ну ещё бы. С точки зрения инжиниринга, обеспечивается это увеличением эффективности сгорания рабочей смеси в цилиндрах. Рабочая смесь — это пары топлива + воздух + остатки продуктов горения. Именно для эффективности сгорания рабочей смеси и придумывают всевозможные системы смены фаз газораспределения, непосредственный впрыск, турбины и прочее добро. Понятно, что подбор оптимального значения передаточных чисел в трансмиссии тоже работает на это доброе дело. И на выходе мы получаем мотор, который называют эластичным. Есть и еще один нюанс. Некоторые автолюбители отмечают один досадный момент. Мотор раскручен чуть ли не до красной зоны, а машина, застыв на определённой скорости, перестаёт ускоряться. Причём, ведёт она себя так уже на протяжении последних 1500 оборотов. Почему? Мотор исправен? Тогда причин может быть, как минимум, две. Либо в трансмиссии не хватает последней передачи, дабы реализовать весь потенциал двигателя. Либо силовой агрегат так устроен, что до определённого значения на тахометре растут и мощность и крутящий момент, а вот по достижении этой величины коленвал продолжает раскручиваться всё быстрее, но крутящий момент не возрастает. Досадно! Мы вышли к пиковой мощности, а вот крутящий сполз вниз. Мотор орёт, а мы не едем, точнее не продолжаем ускорение. Это один нюанс «полки». А есть и другой. Какой мотор экономичнее, тот, что развивает максимальные мощность и крутящий момент при 4500 оборотов или на 6000? Ответ напрашивается сам собой. Чем больше оборотов делает коленвал за единицу времени, тем больше происходит тактов впуска, тем прожорливее становится мотор. А еще ему тем меньше отпущено моточасов до капиталки, чем активнее во время езды будут двигаться (и изнашиваться!) детали поршневой группы, а это происходит при высоких оборотах. И всё-таки зачем же тогда вы говорим о мощности? Да потому что именно эта характеристика мотора показывает, насколько быстро можно раскрутить коленвал этого мотора. А, следовательно, и колёса. И если величина крутящего момента будет позволять — насколько быстро можно разогнаться и какая скорость будет максимальной. Следовательно, для того, чтобы купить авто для динамичной езды в разных условиях, нужно непременно уточнить не только мощность, выдаваемую мотором, но и крутящий момент вместе с оборотами, на которых он пиковый.
Ремонт автомобиля своими руками
:Иван Матиешин
На самом ли деле мощность так важна?
Начиная с самых низких оборотов и заканчивая самыми высокими, мотор выдает разные мощности и крутящий момент. Причём, чем больше мы раскручиваем коленвал, тем выше номинальная мощность, а вот крутящий — он достигает максимальных значений в зависимости от мотора, а точнее, способа его форсировки. И это очень важно, потому что не всегда стрелка тахометра на больших оборотах означает, что вот они — динамичные езда и разгон. Зачем и почему так? Чтобы было всё понятно, разберёмся с понятиями.
Почти все когда-то катались на велосипеде. Раскручивая педали, мы тратим конкретное усилие, приложенное на определённую окружность. Так вот это пресловутое вращающее усилие и есть тот самый крутящий момент. Не будем пугать формулами — мы же не физики, а просто скажем, что измеряться этот момент будет путем перемножения усилия и длинны педали в случае с великом. Допустим, мы давим на педаль так, как это делал бы груз в 50 килограмм, а её длина равна 20 см. Выходит, что крутящий момент в нашем случае равен 50х0.2 килограмм на метр. Вообще же его измеряют в ньютон-метрах (Нм). В случае с автомобилем, «педали», которые теперь уже коленчатый вал, крутят поршни при помощи шатунов. С этим, вроде, разобрались. А мощность? Мы так часто слышим это понятие, что абсолютно к нему привыкли и считаем истиной в последней инстанции в контексте измерения крутости динамических характеристик автомобилей. Вот только, что вкладывается в него, знает далеко не каждый. Вообще-то, мощность — это количество работы, проделанной за определённое время. Работа автомобиля — передвигать нас и наши пожитки в пространстве. Следовательно, чем мощнее номинально автомобиль, тем быстрее он будет это делать. Но эта формула из разряда «гладко было на бумаге, да забыли про овраги».
Мы привыкли, что силушку автомобильную измеряют в лошадиных силах. И напрасно, кстати. Ведь так её начали измерять в эпоху промышленной революции, когда стали массово появляться механизмы, способные заменить коня. Продажа машин, облегчающих и ускоряющих производство началась полным ходом. Так вот, для того чтобы максимально наглядно показать преимущество очередного промышленного ноу-хау, его производительность сравнивали именно со знакомой всем лошадью, дабы подчеркнуть превосходство над ней.
Сколько же, собственно, сил в одной «лошадиной силе»? Ровно столько, чтобы поднять 75-килограммовый груз на высоту 1 метр за 1 секунду. То бишь, за эталон взяли средний и очень примерный показатель четвероногого помощника. Но есть один нюанс. Если перенести всё это в теперешний автомобильный мир, то никакого порядка с лошадьми нет. Хотя бы потому что в разных странах и разных автомобильных компаниях измерение мощности и определение её номинала в лошадиных силах производится по разным стандартам и различными способами. Есть целый ряд обществ и организаций, к примеру Американское общество инженеров автомобильной промышленности (SAE) или Японский промышленный стандарт (JIS). У всех свои методы, а, следовательно, моторы, чьи паспортные характеристики равны, но определены по-разному, в действительности развивают совсем не одинаковые мощности и тянут они совершенно по-разному. Кстати, вполне возможно, что скоро официальные мощности будут обозначаться, как и положено в мире точной инженерии, — в киловаттах. Вот тут уж разночтений куда меньше — ватты и киловатты везде одинаковые. Хоть в Америке, хоть я Японии. И они входят в общепринятую систему величин СИ, в отличии от тех же условных «лошадей», которыми заманивают нас те, чья работа — продажа автомобилей.
Но и это ещё не всё. Если внимательно знакомиться с характеристиками автомобиля, то появляется следующий нюанс. Если, допустим, у Subaru XV агрегат, тот, что послабее, развивает 114 сил, он это делает не в принципе, а тогда, когда коленчатый вал раскручен до 5600 об/мин. Это значит, что в документации к машине указана максимально развиваемая мощность, которую можно получить, если выкрутить мотор до определенных оборотов. И это не привычные городские значения. То есть при повседневной езде в плотном трафике никаких 114 лошадей он не развивает. И пусть вас не смущают менеджеры салона, если вы решите купить новый автомобиль. Для того чтобы комфортно гонять по городу, вам хватит и сотни сил и даже меньше, но при некоторых условиях. Чтобы всё разъяснить, вернёмся к нашим попугаям, а точнее, к велосипедистам.
В случае с велосипедом мощность определяется тем, сколько раз нам удалось провернуть педали, допустим, за минуту. И вот тут начинается диссонанс. Допустим, мы выбрались к большому подъему. В определённый момент, когда силы иссякли, мы приходим к ситуации, когда на педаль-то мы давим, да вот провернуть её не можем. Тяжело! Силы кончились. В этот момент наша мощность равна нулю. Но! Крутящий-то какой-никакой на педаль мы подавали — давили ножкой из всех сил. Правда, их осталось мало, и мы застыли на подъеме. Если подытожить, то крутящий момент — это приложенное усилие, а мощность — полученный от него результат. Не будет крутящего — забудьте о мощности. И само собой, чем его больше, тем лучше. Однако в этой закономерности кроется масса парадоксальных вещей, и чтобы нагляднее это показать, мы снова станем велосипедистами.
Допустим, мы едем себе по шоссе, и внезапно у самого горизонта замаячил силуэт еще одного любителя покрутить педали. Непременно догнать, а еще лучше — перегнать! Но как? А тут всё будет зависеть от исторической эпохи. Если бы всё происходило еще в СССР, а мы ехали бы на Каме, то у нас ничего другого не оставалось бы, как начать быстрее крутить педали. Тем самым, увеличив нашу мощность, делая еще больше работы за единицу времени. И как знать, может, мы и добились бы своего. Иначе можно поступить сейчас, когда даже на самых простецких велосипедах можно переключать скорости. В этом случае вместо того, чтобы просто начать интенсивнее крутить педали мы можем работать в двух направлениях. Во-первых, мы перекинем цепь на заднюю звезду меньшего диаметра. Работать ногами станет тяжелее, крутящий момент нужно будет прикладывать больший. Зато эффект выйдет куда заметнее! Разгон станет ощутимее за счет смены передаточного числа. Зубьев у задней шестерни меньше, следовательно, она будет быстрее вращаться, чем передняя, ускоряя нашу раму на колёсах. А нам только этого и надо! А во-вторых, никто ведь не запрещает начать педалировать быстрее, увеличивая теперь уже мощность — опять же это прибавит нам ускорения. Получается, что не будь у автомобиля трансмиссии в виде хотя бы простейшего редуктора, мы действительно особо не думали бы ни о каком крутящем моменте, а говорили только о мощности.
Выходит, что та самая пресловутая мощность, штука, конечно же, важная, но она — это всего лишь производная от крутящего момента и не является доминирующей характеристикой. Сейчас докажем почему. И тут уже не важно, кто едет, велосипедисты и автомобилисты. Предположим, оба двигаются по соседним полосам с примерно одинаковой скоростью. И ту тут начался подъем. Долгий, мучительный и беспощадный. У машин агрегаты номинальной мощностью 100 лошадей. Только у одного мотор выдает больший крутящий момент, а у другого меньший. Кому будет проще подниматься с высокой скоростью при прочих равных факторах, таких как трансмиссия, резина, аэродинамика? Представьте себе два велосипеда. На одном задохлик, а на другом атлет. Кто быстрее преодолеет подъем? Ответ очевиден. Тот, кому хватит сил активнее крутить педали на скорости с маленькой звездой сзади. А в случае с моторами, резвее одолеет подъем авто с агрегатом, выдающим больший крутящий момент. Против мотора работает масса сил. Это и сопротивление качению, действующее на колёса, и сила трения в трансмиссии и самом моторе, и сопротивление воздуха, и скатывающая сила, работающая против движения машины. Для того чтобы всё это преодолеть, на коленвал должно приходить превосходящее все эти факторы усилие. Знакомая, наверное, картина: нагруженная малолитражка заглохла на подъеме. Ей как раз не хватило крутящего момента, чтобы в очередной раз прокрутить коленвал и маховик. От этого замер и распредвал, толкающий клапаны, и генератор, дающий искру. Всё. Приехали. Ну а коли сил не хватило для банального подъема, о каком вообще динамичном разгоне в этом случае может идти речь? Без хорошего момента его не будет.
А что значит хороший крутящий момент? Это такой, который обеспечивает хороший подхват мотору в любой ситуации. В идеале, конечно же. Вспомните старые дизели. Они хорошо тянули даже когда стрелка тахометра ушла недалеко за 1000. Зато ближе к 3000 вся прыть куда-то уходила. Просто потому что раньше у дизелей при их высокой степени сжатия не очень хорошо получалось работать на высоких оборотах. Солярка-то и горит медленнее. Зато детонаций не бывает, а температура газов, устремляющихся к выпускному коллектору ниже. Значит турбину можно поставить позабористее. Так вот современные моторы стараются форсировать таким образом, чтобы хороший подхват (высокий крутящий момент) был в как можно более широком диапазоне оборотов. Автомобильные журналисты называют это «полкой крутящего момента». Причём тут полка? Всё просто. Если мы схематически отметим изменение крутящего момента с увеличением оборотов для конкретных агрегатов, то график моторов с одинаково большим моментом и на низах и на верхах (допустим с 1500 до 4500 оборотов 300Нм) будет выглядеть как пологая линия — вот вам и «полка». Зачем эта «полка» обычному автомобилисту? Представьте, что мотор вашего авто тянет и на 1500 оборотов, позволяя выстреливать со светофора, и на 4500, когда вы едете по трассе. Хорошо же? Ну ещё бы. С точки зрения инжиниринга, обеспечивается это увеличением эффективности сгорания рабочей смеси в цилиндрах. Рабочая смесь — это пары топлива + воздух + остатки продуктов горения. Именно для эффективности сгорания рабочей смеси и придумывают всевозможные системы смены фаз газораспределения, непосредственный впрыск, турбины и прочее добро. Понятно, что подбор оптимального значения передаточных чисел в трансмиссии тоже работает на это доброе дело. И на выходе мы получаем мотор, который называют эластичным.
Есть и еще один нюанс. Некоторые автолюбители отмечают один досадный момент. Мотор раскручен чуть ли не до красной зоны, а машина, застыв на определённой скорости, перестаёт ускоряться. Причём, ведёт она себя так уже на протяжении последних 1500 оборотов. Почему? Мотор исправен? Тогда причин может быть, как минимум, две. Либо в трансмиссии не хватает последней передачи, дабы реализовать весь потенциал двигателя. Либо силовой агрегат так устроен, что до определённого значения на тахометре растут и мощность и крутящий момент, а вот по достижении этой величины коленвал продолжает раскручиваться всё быстрее, но крутящий момент не возрастает. Досадно! Мы вышли к пиковой мощности, а вот крутящий сполз вниз. Мотор орёт, а мы не едем, точнее не продолжаем ускорение. Это один нюанс «полки». А есть и другой. Какой мотор экономичнее, тот, что развивает максимальные мощность и крутящий момент при 4500 оборотов или на 6000? Ответ напрашивается сам собой. Чем больше оборотов делает коленвал за единицу времени, тем больше происходит тактов впуска, тем прожорливее становится мотор. А еще ему тем меньше отпущено моточасов до капиталки, чем активнее во время езды будут двигаться (и изнашиваться!) детали поршневой группы, а это происходит при высоких оборотах.
И всё-таки зачем же тогда вы говорим о мощности? Да потому что именно эта характеристика мотора показывает, насколько быстро можно раскрутить коленвал этого мотора. А, следовательно, и колёса. И если величина крутящего момента будет позволять — насколько быстро можно разогнаться и какая скорость будет максимальной. Следовательно, для того, чтобы купить авто для динамичной езды в разных условиях, нужно непременно уточнить не только мощность, выдаваемую мотором, но и крутящий момент вместе с оборотами, на которых он пиковый.