Дуже часто кажуть, що двигун не має потужності, коли насправді мова йде про потужність, оскільки обидві речі вимірюються і означають абсолютно різні значення, що вони означають і як їх інтерпретують?.
Однією з тем автомобільних технологій, яка часто викликає багато занепокоєнь у читачів, є різниця між крутним моментом (скажімо, силою) та потужністю двигуна.
Це дві абсолютно різні речі, і визначення містяться в елементарних принципах фізики. Вони настільки різні, що сила вимірюється в ньютонах/метр, а потужність - у кінських силах або кіловатах. Що це за вимірювання, як ми повинні їх читати і що вони означають у роботі двигуна?
Крутний момент - це проста міра сили, яку потрібно прикласти до стрижня, щоб повернути предмет. Сила, що діє на кінець плеча, вимірюється в ньютонах/метр. Існує два способи збільшення крутного моменту: або зусилля, що діє на деталь, яку ми хочемо обертати, збільшується, або ми подовжуємо важіль важеля. У цьому відношенні є хороший приклад: якщо ми хочемо відкрити двері і маніпулювати ними із зовнішнього краю, ми легко пересуваємо їх.
Якщо ми спробуємо зробити це поблизу місця, де обертається внутрішня частина, перемістити її буде набагато складніше. В обох ситуаціях ми застосовуємо однакову силу, але важіль, за допомогою якого ми застосовуємо його до об’єкта, змінюється.
Але розгляд має ще одне розширення, яке змушує нас легше пояснити його реалізацію в двигунах. Наприклад, у багатьох випадках ми можемо докласти величезну кількість крутного моменту, але без роботи та результату, як коли ми намагаємося послабити гайку, але вона не рухається.
Це змушує нас визначити потужність, яка є швидкістю, з якою ми працюємо, і вимірюється в кіловатах в метричній системі або в конях в імперській або британській системі. Потужність визначив і пояснив близько 200 років тому Джеймс Ватт, який хотів знати щура, у якого тягачі коні могли піднімати вугілля в шахтах.
Для цього він виміряв масу вугілля, яке потрібно було перемістити, відстань підйомника і поділив його на час, необхідний для виконання цієї роботи. Він виявив, що коні піднімали 33 000 фунтів на відстань 1 фут (30,48 сантиметра) щохвилини. У результаті він назвав це кінськими силами. У метричній системі це визначення відповідає потужності, необхідній для одного джоуля роботи в секунду. Один джоуль (джоуль) - це робота, що виконується силою ньютона для переміщення предмета на відстань в один метр. Отже, крутний момент двигуна виражається в ньютонах/метр (Н-м) або у фунтах/футах, якщо це імперські вимірювання.
Оскільки міра потужності в двигунах дана нечітко в кінських силах або кіловатах, слід зазначити, що одна коня дорівнює 0,746 кіловатам. Іншими словами, двигун, що видає 100 коней, видає 74,6 кіловат. Або навпаки: двигун, який каталогізується як 100 кіловат, - це те саме, що якщо він, як кажуть, має традиційні 134,1 кінських сил.
Тепер настає щось більш складне. Яке відношення крутний момент і потужність мають один до одного в двигуні? Дуже. Існує формула, яка дає співвідношення:
Потужність (кВт) = 9549 крутний момент (ньютони/метри) X обертів Потужність (к.с.) = крутний момент (фунт/фут) X RPM5252
Зрозуміло, що якщо показник крутного моменту збільшується, результат цієї операції збільшується у коней. Однак пам’ятаймо, що ми можемо застосувати багато крутного моменту, не досягаючи руху. Скільки б ти не робив, якщо гайка не повернеться, потужності немає.
Існує лише два способи збільшити потужність двигуна: або збільшити крутний момент, або збільшити оберти.
Для одночасного збільшення крутного моменту існують дві системи: поліпшення об’ємної ефективності або наповнення циліндрів та тиску в них. Або змініть важіль, який з'єднує поршень з колінчатим валом, тобто довжину шатуна і, отже, його хід. Отже, старі двигуни, які мають дуже довгий хід, тобто поршень рухається вгору-вниз на великій відстані в блоці, мають набагато більший крутний момент, ніж у тих, що мають квадратні розміри (той же діаметр поршня, що і хід), або приблизно на цьому рівні пропорція.
Що це означає в двигуні нашого автомобіля? Коли машина має високий крутний момент, вона може дуже легко розігнатися з низьких оборотів. Це пов’язано з наповнювальною здатністю циліндрів двигуна, які при повільному обертанні двигуна майже повністю заповнюються сумішшю і мають найкращий показник ефективності. Але коли двигун починає працювати швидше, час, необхідний для надходження повітря в паливо, різко скорочується, а заповнення і, отже, крутний момент падає. Це бачиться в реальному житті на довгій передачі, наприклад, 3-ї частини автомобіля: у діапазоні від 3000 до 4000 об/хв ¿більш-менш¿ будь-який дотик акселератора означає великий стрибок у реакції автомобіля. Але якщо ми робимо це з двигуном при 6000 об/хв, реакція на удари прискорювача значно нижча.
Отже, ідеальна точка управління двигуном повинна збігатися з діапазоном обертів, де є максимальний крутний момент, який завжди набагато нижче кількості обертів двигуна, на який заряджена максимальна потужність. Наприклад, Aveo 1400 має найкращий крутний момент 13,13 Н/м при 4400 об/хв і максимальну потужність 92,5 при 6300 об/хв. Під час підйому, де потрібен весь його потенціал, для його виконання необхідно досягти - як мінімум - 4 400 обертів. І, очевидно, їхати звідти гуляти гідно. Тому двигун, який опускається нижче діапазону крутного моменту, страждає і передчасно зношується.
Останній розгляд у такому порядку ідей. Залежно від використання автомобіля, вам доведеться вивчити його криві крутного моменту та потужності. Якщо ми хочемо дуже швидку машину з великою потужністю, крутний момент повинен бути близьким до максимальних оборотів (тобто наповнення циліндра повинно бути оптимізовано, щоб у короткий час, який є на високі швидкості обертання), і це буде згубно для вашої здатності запускати або рубати.
Якщо ми шукаємо двигун, який легко запускається, піднімається з невеликим прискорювачем і є дуже гнучким, давайте спробуємо мати більше крутного моменту, як це відбувається в дизельних двигунах, які не пропонують багато коней, але пропонують величезні дози крутного моменту, щоб вони могли їхати повільно, пересуваючи багато вантажу. Наприклад, дизель LUV, що має 2500 кубічних сантиметрів, виробляє лише 79 коней, але має крутний момент 18 Нм, лише при 2000 об/хв.
Що найкраще? На щастя, це рішення приймається інженерами, які проектують двигуни, та тими, хто застосовує їх на транспортних засобах, де вони потім грають із коробкою передач та диференціальними коефіцієнтами, щоб скористатися перевагами характеристик кожного інженерного проекту, оскільки двигуни змінюють свої характеристики криві залежно від вашої внутрішньої конструкції. Однак комбінації, замовлені виробниками, не завжди є ідеальними або призначені для використання на інших місцевостях, ніж у Колумбії, особливо, враховуючи втрату потужності та крутного моменту через висоту, яка становить 10% на 1000 метрів висоти.
Отже, іноді співвідношення ящиків і трансмісій дуже великі (для рівної місцевості та з усіма конями, які знаходяться на рівні моря), і по висоті двигун не може їх належним чином штовхати, тому він не досягає вершини обертів протягом тривалого часу зміни, як 4 або 5. Це змушує вас використовувати велику кількість акселератора і завжди їхати на коротких передачах, з великим споживанням бензину та невеликими швидкодіями.
Незліченну кількість разів ми змушені писати фразу "коробка з дуже довгими відносинами", тому що мало хто з виробників має можливість створювати спеціальні відносини для Колумбії за ті кілька одиниць, які продаються. І багато продавців помилково повідомляють своїх покупців, намагаючись усунути їхні сумніви, кажучи, що в машині є "гірський ящик". Для цього достатньо попросити технічну паспорту, яку вони пропонують, порівняти коефіцієнт готівки та диференціальне співвідношення (легке управління в Інтернеті) із співвідношенням того самого автомобіля в іншій країні, і ми побачимо, що в 95% випадків вони є те саме і такої коробки немає. Без сумніву, більший крутний момент - це формула, якої потрібно переслідувати.