На одном из форумов BMW финальная точка в длинном споре на вечно животрепещущую тему, что главнее для автомобиля момент или мощность, была поставлена приведением в пример трактора ДТ-75, который, обладая фантастическим моментом, никак не может претендовать на лидерство в гонках.
Однако в жизни все не так просто.
Для начала пример с трактором опровергается некорректностью сравнения крутящего момента на валу двигателя и его же, но непосредственно на колесе или, в случае гусеницы, ведущей звездочки. Проходя через трансмиссию момент многократно усиливается и имеет весьма малую зависимость от момента самого двигателя. Собственно двигатель СМД-14, который ставили на 75-сильный ДТ-75, имеет очень скромные характеристики и по мощности и по моменту, а поразительные тяговые результаты самого трактора достигаются понижающими передачами.
Вообще, говоря о моменте, применительно к автомобилю, интереснее всего начинать с третьего закона Ньютона, по которому для каждой силы всегда есть равная ей сила приложенная в противоположном направлении и равная по значению.
Что бы там внутри автомобиля не крутилось, все равно все кончится силой трения резины о поверхность дороги и больше этой силы трения, по фундаментальным законам физики, из автомобиля выжать невозможно.
Чтобы бы там маркетологи и гаражные гуру не заявляли и каких бы космологических теорий не строили на автомобильных форумах.
Максимальная сила трения резиновой покрышки на сухом асфальте около 2000 Ньютонов, при радиусе колеса примерно 30см, она будет превышена крутящим моментом в 700Н/м. Таким образом, для моноприводного автомобиля, с двумя ведущими колесами, крутящий момент подводимый к осям не имеет смысла делать больше 1500Н/м. Передаточное число главной передачи обычно больше трех, но возьмем его по минимуму, тогда крутящий момент на выходе из коробки передач имеет смысл, если он не больше 1500:3=500Н/м.
Эти 500Н/м чудесным образом совпадают с крутящим моментом двигателей топовых моделей автомобилей и означают то, что такой автомобиль может сорвать ведущие колеса в пробуксовку даже на прямой передаче. Для машин попроще, для определения максимального крутящего момента двигателя, имеющего практический смысл, добавим передаточное число низшей, первой передачи, приняв его за, грубо, 4.
500Н/м : 4=125Н/м
Именно вокруг этого числа и крутятся характеристики большинства бюджетных автомобилей претендующих на какую-то способность ехать быстро, а точнее, полностью выбрать ресурс данный силой трения на, хотя бы первой передаче и при этом не срываться в пробуксовку на половине хода педали газа.
Забыв теперь все эти интересные вычисления, можно сформулировать теоретическое заключение: крутящий момент характеризует способность полностью компенсировать силу трения покрышек о поверхность дороги, и практическое:
чем больше крутящий момент, тем на более высокой передаче можно полностью использовать силу сцепление колес с дорогой.
Что касается мощности, то из ее определения – количество работы, которую можно совершить за одну секунду, прямо следуют именно скоростные характеристики – чем больше мощности, тем больше будет “израсходовано сил” за одно и тоже время, тем автомобиль за тоже время проедет дальше с тем же ускорением или ему понадобиться меньше времени, чтобы пройти тоже самое расстояние.
В школьной физике приводится пример Архимеда, который брался перевернуть землю с помощью длинного рычага, который давал ему сколь угодно большую силу, но которому для этого бы требовалось бесконечное количество времени из-за крайне малой мощностью.
Такая прямая связь между формулой мощности и скоростными характеристиками в течении долгого времени приводила к тому, что моментные характеристики двигателя интересовали только специалистов и определяли передаточные числа, которые могли использовать конструктора. Выносить моменты двигателя на рекламные постеры начали уже относительно недавно, может быть лет 15 назад. И примерно тогда же, по мере заполнения российского рынка праворукими еще малолитражками, начали рождаться гаражные легенды про “мощность для продаж, момент для скорости”.
Большой момент двигателя лишь дает свободу в выборе передач, позволяет использовать высшие, там где водителю менее моментного двигателя приходится терять время на переключение вниз, но не более того.
Однако нельзя утверждать и обратное, то что, только мощность имеет значение для скорости, а момент может быть сколько угодно малым. Хотя бы потому, что это для ДВС невозможно в принципе. Обе характеристики прямо связаны: чтобы получить больше мощности, нужно сжечь больше топлива за такт, значит будет сильнее давление на поршень, значит больше будет сила с которой шатун повернет коленвал и больше образуется крутящий момент.
Почти единственная более-менее имеющая значение лазейка, которая позволяет немного варьировать эти две характеристики относительно друг друга, это форма коленвала:
Чем больше расстояние от оси коленвала до вынесенных в сторону осей шатунов, тем большая сила прилагается к коленвалу, тем сильнее будут в конечном счете отталкиваться колеса от поверхности, придавая большее ускорение. Но тем сильнее оказываются поперечные силы, тем больше вибрации, больше разрушающие усилия, больше нагрузка на боковые стенки цилиндров
С другой стороны – двигатели с небольшим выносом шеек коленчатого вала с точки зрения водителя выглядят, как “жужжит и не едет”. Очень характерное свойство атмосферных малолитражек, которым, с целью их продаж, почему-то их малый объем и способность с него “снимать мощность” записывается в достоинства. Хотя в реальной жизни, это значит только, то что, для получения той же отдачи, что и от нормального, сбалансированного, двигателя, их приходится сильнее крутить.
Но это уже другая тема.
На Пекинском международном автосалоне Jaecoo представила две новейшие гибридные модели, открывая новую эпоху в своем… Read More
OMODA представляет «GREEN OJ»: новую экологическую платформу, нацеленную на устойчивое развитие и охрану окружающей среды… Read More
Президент Российской Академии Художеств, основатель и директор ММОМА Зураб Церетели предоставил для проекта специальное исполнение… Read More
Exlantix ES дебютировал на Пекинском международном автосалоне 2024 года как четырехдверное электрическое купе, предназначенное для… Read More
Дизельная версия рамного внедорожника Read More
Exeed объявляет о начале продаж нового среднеразмерного кроссовера TXL Автомобиль доступен в четырех версиях: Business,… Read More
Комментарии
Спасибо, прочёл. Нихрена не понял, хотя нет, кое-что понял: всё не так просто.
В компьютерах тоже самое: тактовая частота и мощность процессора
Что такое мощность процессора?
cума кеша разных уровней и тактовая частота))) количество операций в минуту))
Грамотная статья. Хочется ее продолжить "мощность и крутящий момент VS управляемость" как правило первые две характеристики влияют на управляемость и стремятся ее уничтожить) и тут на помощь приходят электронные системы безопасности и мастерство водителя)))
>тем автомобиль за тоже время проедет дальше с тем же ускорением
тяжкий слог :) ну вы же понимаете что это невозможно, если ускорение одно и то же, то как он может проехать за одно и то же время разное расстояние?
Мощность однозначно определяет ускорение, чем быстрее мы хотим разогнаться, тем больше работы нам надо сделать за одну и ту же единицу времени - то ест тем большая мощность нам нужна.
>Почти единственная более-менее имеющая значение лазейка, которая позволяет немного варьировать эти две характеристики относительно друг друга
момент жестко связан с мощностью по определение (мощность = момент * угловую скорость) поэтому никакими ухищрениями или лазейками варьировать связь невозможно. Даже ваш график приведённый выше, это не что иное как график момента (его и меряет диностенд), а график мощности всегда расчётный.
На мой взгляд всё куда проще. Чтобы быстро ехать нужно иметь большую мощность. Получить её можно увеличивая момент, что и делали те же Америкосы без проблем катаясь на 6ти литровых моторах. Но если ресурсы ограничены, например налоги платятся с объема или объём ограничен правилами, то приходится увеличивать угловую скорость или проще говоря максимальные обороты, что мы видим у тех же японцев или в формуле-1 где рабочие обороты доходят до 15000.
Конечно для гражданской езды первый вариант, с большим моментом удобнее ибо не надо крутить мотор. А обращать на него внимание стали ибо научились сильно его увеличивать турбинами, крутя фазы, меняя длину впуска и впрыском.
Ну и ещё не надо забывать про рабочий диапазон ибо двигатель с хорошим моментом, но работающий от 2х до 3х тысяч всё равно ужасно неудобен в жизни ибо надо постоянно переключаться.
"яжкий слог … невозможно, если ускорение одно и то же"
Да, научность пала жертвой доступности :) "Ускорение" - это не лучший способ избежать употребления совсем непонятного слова "импульс".
Вот поэтому блоггеры лучше журналистов - блоггеров всегда есть кому полечить от приступов звездной болезни.
"мощность = момент * угловую скорость"
Но угловая скорость и не остается постоянной и при том же количестве сгоревших грамм топлива прилагается разное усилие к коленвалу.
>> Но угловая скорость и не остается постоянной и при том же количестве сгоревших грамм топлива прилагается разное усилие к коленвалу.
Опять не совсем понятно. Для улучшения ускорения нужно увеличение мощности. Других вариантов нет. Мощность можно увеличить увеличив то самое кол-во сгораемого топлива, например добавить объем или загнать смесь в двигатель турбиной. Тогда при той же угловой скорости будет большая мощность. А можно ничего не увеличивая и не добавляя увеличить макс обороты двигателя и мощность то же возрастёт при том же неизменном моменте.
ЗЫ при одинаковой нагрузке на мотор - обороты зависят только от кол-ва топлива. В паспорте указывают момент при максимальном наполнении - полностью выжатом "газе".
ЗЗЫ макс момент двигателя формулы-1 всего около 290нм, как на обычных гражданских авто, но на 20000об/мин, потому имеет мощность порядка 800лс.
Оборты, примем 2000, мощность при этом пусть 100лс. Изменение формы коленвала будет вызывать изменение угловой скорости и крутящего момента. Больше вынос - больше момент, меньше вынос - меньше момент. Мощность не изменяется. Крутящий момент варьируется.