ПРАВИЛЬНИЙ ВИБІР КРУТНИЙ МОМЕНТ або ПОТУЖНІСТЬ ДВИГУНА
. кінські сили допомагають заробити мільйони, а ньютонометри - виграють гонки!
Ось уже понад 100 років двигуни внутрішнього згоряння використовуються практично у всіх сферах транспорту. Вони є "серцем" автомобіля, трактора, тепловоза, корабля, літака і за останні тридцять-сорок років стали являти собою своєрідний симбіоз останніх досягнень науки та техніки. Для нас вже звичними стали такі терміни, як ПОТУЖНІСТЬ і МОМЕНТ, що крутять, які є необхідним критерієм оцінки силових можливостей двигуна. Але постає питання - наскільки правильно кожен з нас зможе оцінити потенціал двигуна, маючи перед очима лише цифри з технічними даними автомобіля?
З давніх-давен для будівництва, переміщення вантажів, а також транспортування людей людство використовувало всілякі механізми та пристрої. З винаходом більш ніж 5 тис. років тому ЙОГО ВЕЛИЧНІСТЬ КОЛЕСА, теорія механіки зазнала серйозних змін. Спочатку, роль колеса зводилася тільки до банального зменшення опору (сили тертя) та переведення сили тертя в кочення. Звичайно, котити кругле набагато приємніше, ніж тягнути квадратне!
Але якісна зміна способу застосування колеса відбулася набагато пізніше завдяки появі іншого геніального винаходу - ДВИГУНА! Батьком парового локомотива частіше називають Джорджа Стівенсона, який побудував у 1829 році свій знаменитий паровоз "Ракета". Але ще 1808 року англієць Річард Тревітік демонструє один із найреволюційніших винаходів в історії – перший паровоз. Але на нашу загальну радість Тревітік спочатку побудував паровий автомобіль для вуличного руху, а потім вже тільки прийшов до думки про паровоз. Таким чином, автомобіль є до певної міри прабатьком паровоза. ДоНа жаль, доля першовідкривача Річард Тревітіка, як і багатьох інженерів, але не комерсантів, склалася сумно. Він збанкрутував, довго жив на чужині, і помер у злиднях. Але не будемо про сумне…
Наше завдання - зрозуміти, що таке крутний момент і потужність двигуна, і вона значно спроститься, якщо згадати пристрій паровоза. Крім пасивного перетворювача тертя з одного виду в інший, колесо почало виконувати ще одне завдання - створювати рушійну (тягову) силу, тобто, відштовхуючись від дороги, рухати екіпаж. Тиск пари діє на поршень, той, у свою чергу, тисне на шатун, останній провертає колесо, створюючи МОМЕНТ, що крутить. Обертання колеса під дією моменту, що крутить, викликає появу пари сил. Одна з них - сила тертя між рейкою і колесом - як би відштовхується від рейки назад, а друга - та сама шукана нами СИЛА ТЯГИ через вісь колеса передається на деталі рами паровоза. На прикладі паровоза помітно, що чим більший тиск пари, що діє на поршень, а через нього - на шатун, тим більша сила тяги штовхатиме його вперед. Очевидно, змінюючи тиск пари, діаметр колеса та положення точки кріплення шатуна щодо центру колеса, можна змінювати силу та швидкість паровоза. Те саме відбувається в автомобілі.
Різниця у цьому, що це перетворення сил здійснюються у самому двигуні. На виході з нього ми маємо вал, що просто обертається, тобто, замість сили, що штовхає паровоз вперед, тут ми отримуємо круговий рух валу з певним зусиллям ― КРУТНИМ МОМЕНТОМ. А ПОТУЖНІСТЬ, що розвивається двигуном, - це всього лише його здатність обертатися якнайшвидше, одночасно створюючи при цьому на валу крутний момент. Потім набуває чинності силова передача автомобіля (трансмісія), якацей момент, що крутить, змінює так, як нам потрібно, і підводить до провідних колес. І тільки в контакті між колесом і дорожнім покриттям момент, що крутить, знову "випрямляється" і стає тяговою силою.
Очевидно, що тягову силу бажано мати найбільшу. Це забезпечить потрібну інтенсивність розгону, здатність долати підйоми та перевозити більше людей та вантажу. У технічній характеристиці автомобіля є такі параметри, як число обертів двигуна при максимальній потужності і максимальному моменті, що крутить, і величина цієї потужності і моменту. Як правило, вони вимірюються відповідно в оборотах за хвилину (мин־¹), кіловатах (кВт) та ньютонометрах (Нм). Необхідно вміти правильно розуміти зовнішню швидкісну характеристику двигуна. Це графічне зображення залежності потужності та крутного моменту від оборотів колінчастого валу. Найбільш показовою є форма кривої моменту, що крутить, а не його величина. Чим раніше досягається максимум і чим більш порожня крива падає в міру збільшення обертів (тобто мотор має незмінну тягу), тим правильніше спроектований і працює двигун. Однак отримати двигун, що володіє достатнім запасом потужності, високими оборотами, та ще й стабільним МОМЕНТОМ, що крутить, у широкому діапазоні оборотів, непросто. Саме на це спрямовані застосування наддуву різних систем, електронного регулювання упорскування палива, змінні фази газорозподілу, налаштування випускної системи та ряд інших заходів.
Давайте розглянемо приклад. Вам доведеться подолати підйом, а збільшити швидкість руху (розігнати автомобіль перед підйомом) не можна через дорожню обстановку. Для збереження темпу руху потрібно збільшити силу тяги. Тут часто виникає ситуація, яка виглядає так, додавання газу не дає приростусили тяги. Це спричиняє зниження швидкості, а значить, і оборотів двигуна, що супроводжується подальшим зменшенням сили тяги на провідних колесах.
То що робити? Як підтримати велику тягову силу при малій швидкості руху, якщо двигун "не тягне", тобто, не забезпечує достатній МОМЕНТ, що крутить? Вступає в дію трансмісія. Ви вручну, або автоматична коробка передач самостійно, змініть передатне число так, щоб сила тяги та швидкість руху знаходилися в оптимальному співвідношенні. Але це додаткові незручності в керуванні автомобілем. Напрошується висновок: було б краще, якби двигун сам пристосовувався до роботи у таких ситуаціях. Наприклад, ви в'їжджаєте на підйом. Сила опору руху автомобіля зростає, швидкість падає, але силу тяги можна додати, просто сильніше натиснувши на педаль газу. Автомобільні інженери для оцінки цього параметра використовують термін"ЕЛАСТИЧНІСТЬ ДВИГУНА".
Під еластичністю двигуна розуміється співвідношення між числом оборотів максимальної потужності і оборотів максимального моменту, що крутить (об/хв Pmax/об/хв Mmax). Воно має бути таким, щоб по відношенню до оборотів максимальної потужності обороти максимального крутного моменту були якомога нижчими. Це дозволить знижувати та збільшувати швидкість тільки за рахунок роботи педаллю газу, не вдаючись до перемикання передач, а також їхати на підвищених передачах із малою швидкістю. Фактично оцінити еластичність мотора можна шляхом перевірки можливості автомобіля розганятися від 60 до 100 км/год на четвертій передачі. Чим менше часу займе цей розгін, тим еластичніший двигун.
На підтвердження вищевикладеного, звернемося до результатів тестів автомобілів, проведених у Європі: - Audi А6 (двигун 2,0 / 170 л.с. при 4300 об / хв /280 Нм при 1800 об/хв) - BMW 523i (двигун 2,5/177 лс при 5800 об/хв / 230 Нм при 3500 об/хв) - Mercedes E200 Kompressor Classic (двигун 1,8/ 163 л.с. при 5500 об/хв / 240 Нм при 3000 об/хв)
Головним чином, розглянемо характеристики Audi та BMW. Двигун Audi, набагато меншого об'єму і майже такої ж потужності, практично не поступається баварцю в розгоні з місця, зате в вимірах на еластичність і економічність кладе конкурента на обидві лопатки. Чому це відбувається? Тому що коефіцієнт еластичності мотора Audi 2,39 (4300/1800) проти 1,66 (5800/3500) у BMW, а оскільки вага автомобілів приблизно рівна, жеребець із Мюнхена дозволяє дати завидну фору своєму співвітчизнику. До того ж ці вражаючі результати досягаються на паливі АІ-95.
Отже, підіб'ємо підсумок!З двох двигунів однакового об'єму і потужності, кращий той, у якого вища еластичність. За інших рівних умов такий мотор менше зношуватиметься, працюватиме з меншим шумом і менше витрачатиме паливо, а також спростить маніпуляції з важелем коробки передач. Під усі ці умови потрапляють сучасні бензинові та дизельні двигуни з наддувом. Експлуатуючи автомобіль із таким мотором, Ви отримаєте масу приємних вражень!