Йоги Берра, который никогда не останавливался на деталях двигателя, пришел бы к выводу, что крутящий момент и мощность — это одно и то же, только немного иначе. На самом деле, это упрощение частично верно.
Что такое крутящий момент двигателя автомобиля простыми словами
Крутящий момент и мощность — это то, что производят двигатели, когда вы поворачиваете ключ и нажимаете акселератор. Воздух и топливо, воспламеняемые в камерах сгорания, приводят к вращению коленчатого вала, трансмиссии и ведущих мостов. Это чудо преобразования энергии: потенциальная энергия, содержащаяся в галлоне переработанного топлива, эффективно превращается в кинетическую энергию, необходимую для вождения.
Копаясь глубже, рассмотрите эти определения:
Энергия — это способность выполнять работу. В этом случае двигатели выполняют тяжелую работу (работу), ранее выполнявшуюся лошадьми.
Работа — это результат действия силы, действующей на некотором расстоянии. Американская единица измерения для работы (и также энергии) является фунтами. В Международной системе (СИ) работа измеряется в джоулях и, в редких случаях, в ньютон-метрах.
Крутящий момент — это вращающая сила, создаваемая коленчатым валом двигателя. Чем больше крутящий момент производит двигатель, тем больше его способность выполнять работу. Измерение такое же, как работа, но немного другое. Поскольку крутящий момент является вектором (действующим в определенном направлении), его количественно определяют в единицах фунт-фут и ньютон-метр.
Конечно, всегда есть исключение. В этом случае различие заключается в статическом крутящем моменте, который вы применяете с помощью гаечного ключа для затягивания болтов головки. Во избежание путаницы единицы измерения статического крутящего момента традиционно составляют фунты. И наоборот, SI придерживается ньютон-метров для измерения статического и динамического крутящего момента.
Сила — это то, как быстро выполняется работа. Шотландский изобретатель восемнадцатого века Джеймс Уотт дал нам эту удобную эквивалентность: одна лошадиная сила — это мощность, необходимая для подъема 33 000 фунтов ровно на один фут в минуту. Принимая во внимание этот вклад, единицей измерения СИ для мощности является киловатт.
Возвращаясь к теореме Берры, крутящий момент — это способность выполнять работу, в то время как сила — это то, как быстро может быть выполнена какая-то трудная задача. Другими словами, мощность — это скорость выполнения работы (или применения крутящего момента) за определенный промежуток времени. Математически мощность равна крутящему моменту, умноженному на число оборотов в минуту. H = T x об / мин / 5252, где H — это мощность в лошадиных силах, T — фунт-фут, об / мин — это скорость вращения двигателя, а 5252 — это константа, которая заставляет единицы перемещаться. Таким образом, для увеличения мощности двигатель должен генерировать больший крутящий момент, работать на более высоких оборотах или использовать оба.
Хотя миниатюрные определения отлично подходят для учебников, применение их к реальным движкам — это другой вопрос. Одна из проблем заключается в том, что у каждого автомобильного двигателя есть рабочий диапазон холостого хода. Например, 6,2-литровый Hellcat V-8 Dodge Challenger выдает 707 лошадиных сил ТОЛЬКО при 6000 об / мин. Он позволяет существенно снизить мощность на холостом ходу (достаточно только для вращения принадлежностей, приводимых в движение двигателем) и чуть меньше 700 лошадиных сил при скорости 6200 об / мин. И он обеспечивает максимальный крутящий момент 650 фунт-фут ТОЛЬКО при 4000 об / мин.
Другой проблемой является точное количественное определение мощности и крутящего момента вращающегося коленчатого вала. Инструментом для этой задачи является динамометр двигателя. Хотя это слово означает «устройство измерения мощности», на практике крутящий момент и обороты двигателя измеряются, а его мощность рассчитывается по приведенной выше формуле.
Вихретоковые динамометры используют магнитное поле для передачи крутящего момента от вращающегося коленчатого вала к рычагу рычага, опирающемуся на датчик статического усилия (известный как датчик нагрузки), расположенный на точном расстоянии от центра кривошипа. Другой тип динамометра общего пользования — это водяной тормоз; он использует один вращающийся и один статический набор лопастей насоса для передачи крутящего момента коленчатого вала через рычаг рычага к тензодатчику.
Идеальный двигатель вырабатывает достаточный крутящий момент при низких оборотах и поддерживает вывод на красную линию. Величина крутящего момента прямо пропорциональна воздуху, проходящему через двигатель. Большие двигатели прокачивают больше воздуха и, следовательно, создают больший крутящий момент. Усилители — нагнетатели, турбокомпрессоры — обеспечивают дополнительный воздух, чтобы помочь маленьким двигателям работать большими. Конечно, в камеры сгорания должно подаваться соответствующее количество топлива, но это очень просто, особенно с электронным управлением впрыска.
Чтобы компенсировать простоту впрыскивания нужного количества топлива, конструкторы двигателей сталкиваются с несколькими сложными задачами. Один из них — сделать все компоненты достаточно жесткими, чтобы выдерживать нагрузки, на которые они воздействуют давлением горения и, в случае движущихся частей, собственной инерцией. Потребности в охлаждении и смазке примерно пропорциональны производимой мощности. И нагнетание воздуха в, через и из любого двигателя при сверхвысоких оборотах — вот где инженерия становится искусством. Фактор эффективности использования топлива и чистоты выхлопных газов входит в уравнение разработки, и становится понятно, почему волшебники двигателей редко зависают в водяном охладителе.
На этом этапе обсуждения должно быть ясно, что крутящий момент и мощность похожи на отчужденных братьев и сестер; они тесно связаны, но не имеют много общего. Но как насчет большей моральной проблемы, стоящей перед человечеством в целом и автолюбителями в частности: что лучше?
Мы ответим на это с точки зрения Йоги Берра. В бейсбольном матче, если крутящий момент аналогичен ловушке, то мощность является кувшином. И то, и другое необходимо для игры в мяч, но обязанности питчера — определение скорости и пути каждого брошенного мяча — определяют правила игры. Крутящий момент жизненно важен для работы каждого двигателя, но мощность отличает отличный двигатель от хорошего.
Как вам статья?
