Мощность или момент?

Покупая автомобиль, человек обычно интересуется максимальной мощностью и расходом горючего. На величину крутящего момента и на то, при каких оборотах он достигается, обращают внимание реже. И совершенно напрасно.

Покупая автомобиль, человек обычно интересуется максимальной мощностью и расходом горючего. На величину крутящего момента и на то, при каких оборотах он достигается, обращают внимание реже. И совершенно напрасно.

Тот, кто ездил на автомобилях разных моделей с одинаковым рабочим объемом двигателя, наверняка заметил, что их динамические качества могут существенно различаться. Причем иногда машина с более мощным двигателем разгоняется медленнее. Некоторые автомобили хорошо тянут с самых малых оборотов, другие «просыпаются», только когда стрелка тахометра приближается к середине шкалы.

Казалось бы, парадокс. Но на самом деле причина такого отличия – разные характеристики крутящего момента. В теории это называется «разная эластичность двигателя».

Вспомним физику

Кто давно учился в школе, может сразу и не вспомнить определение крутящего момента. Разберемся на примере обычного гаечного ключа. Например, вы пытаетесь отвернуть приржавевший болт и тянете его с какой-то силой. Произведение силы, с которой вы тянете ключ, на длину рычага (расстояние от центра болта до центра вашей руки) и есть крутящий момент. Если болт не отворачивается, вы надеваете на ключ длинную трубу. Сила, с которой вы способны тянуть ключ, остается такой же, но крутящий момент увеличивается (растет длина рычага), и болт отворачивается. Иногда такой «усилитель» способен и сломать довольно прочный болт или ключ.

Величину крутящего момента измеряют в килограммометрах (кг·м) или в ньютонометрах (Н·м) в общепринятой системе измерений СИ.

Вращаем коленвал

Топливовоздушная смесь, сгорая в камере сгорания, расширяется и давит на поршень. Кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращение коленчатого вала – возникает крутящий момент. Каким образом мы регулируем его величину? Да очень просто, педалью газа. Чем больше горючей смеси подается в цилиндр, тем больше ее там сгорает, и газы сильнее давят на поршень. Крутящий момент возрастает. Но далеко не все двигатели реагируют на нажатие педали однозначно. Из-за определенных конструктивных особенностей (величины рабочего объема, отличий в регулировках фаз газораспределения, степени сжатия, алгоритмов управления системой впрыска и др.) величина крутящего момента двигателей может отличаться по значению и по-разному изменяться в зависимости от числа оборотов.

Чтобы более точно охарактеризовать возможности двигателя, в технической характеристике автомобиля обычно указывают не только максимальную мощность и обороты, при которых она достигается, но и максимальный крутящий момент. А график, на котором нанесены мощность и крутящий момент в зависимости от числа оборотов, называется внешней скоростной характеристикой двигателя.

Даешь силу тяги!

Крутящий момент – это всего лишь характеристика двигателя. Нас гораздо больше интересует сила тяги на колесах, которая и позволяет машине двигаться. Ведь на автомобиль действуют определенные силы, которые мешают ему перемещаться: сопротивление качению, сопротивление воздуха, силы инерции и др. Чтобы разогнать машину, нужно, чтобы сила тяги превышала все силы сопротивления вместе взятые (кроме инерции). А эта величина как раз и зависит от крутящего момента. Правда, чтобы тронуться с места и ехать на небольших скоростях, последнего не хватает – увеличить силу тяги помогают коробка передач и главная передача. Сила тяги зависит от передаточного отношения трансмиссии, а также потерь в ней (ведь коэффициент полезного действия – не что иное, как показатель, определяющий эффективность использования подведенной энергии в агрегате).

Все взаимосвязано

Мощность – это обобщенный показатель, который отражает способность двигателя выполнять определенную работу за единицу времени. Значение мощности зависит от крутящего момента и оборотов двигателя (см. блок). Теперь понятно, почему наибольшая мощность достигается при высоких оборотах и полном нажатии педали газа (подается самое большое количество горючего). Этот показатель влияет на максимальную скорость. Но способность тянуть на подъеме или быстро разгонять автомобиль от мощности не зависит – за это отвечает крутящий момент. Конечно, некоторые могут с этим не согласиться, вполне обоснованно заявляя, что при высоких оборотах двигатель хорошо тянет и машина быстро разгоняется. Это действительно так, но до таких оборотов мотор еще нужно раскрутить. А сделать это быстрее можно, если значение момента на низких оборотах больше.

Александр Ищенко
Фото фирм-производителей, схемы автора