ВІДКРИВАННЯ: частина друга…

Хто найсильніший?
Великий крутний момент мають багатоциліндрові двигуни, мотори зтурбо- і механічним наддувом. А чемпіонами за величиною крутногомоменту є «дизелі». Багато хто з них забезпечує автомобілю високудинаміку вже при 800-1000 об/хв. Якщо ж стати власником «дизеля», немає можливості, то підбирати машину краще з двигуном, у якогомаксимальний момент, що крутить, розвивається при нижчих оборотах.Такий автомобіль легше розганяти. Доведеться «гвалтувати» високимиоборотами, при яких і витрата палива вища і деталі зношуються більшінтенсивно. .Е зробити його практично однаковим у всьому діапазоніоборотів Робиться це для того, щоб виключити провали на режимах, коли величина крутного моменту ще або вже не дозволяє передати наколеса велику силу тяги.
Один з таких моторів – 2, 7-літровий V-подібний шестициліндровийтурбований двигун Audi. Цей 250-сильний двигун розвиває величезниймомент, що крутить, 350 Н•м у широкому діапазоні обертів – від 1800до 4500. Інший подібний, хоча і менш потужний двигун пропонуєконцерн Volkswagen. Його 1, 8-літровий 180-сильний турбований моторрозвиває крутний момент 228 Н•м в діапазоні оборотів від 2000 до5000. Їздити на машинах з такими двигунами суцільне задоволення -незалежно від оборотів при натисканні на педаль «газу» автомобільоднаково динамічний ) і не тільки дозволяє любителям спортивноїїзди повністю реалізувати свої бажання, але і при спокійній їздісприяє впевненим обгонам, перебудовам і руху при повномузавантаженні. Встановлюють по три, чотири і навіть п'ять клапанівна циліндр, механізми змін фаз газорозподілу, впускні трактироблять із змінною довжиною, крильчатки турбін роблять керамічнимиі регульованими з кутом нахилу лопаток, що змінюється, і т.Д. Всяця модернізація спрямовано вдосконалення процесів наповненняциліндрів свіжим зарядом. Найбільшого результату в цій справідосягли інженери SAAB. У свій поки що експериментальний двигун SAABVariable Compression об'ємом всього 1, 6 л вони примудрилисязакласти потужність, що дорівнює 225 к.С. Та крутний момент 305Н•м. Досягти таких високих показників шведським моторобудівникамвдалося завдяки можливості зміни об'єму камери згоряння івідповідно до ступеня стиснення (від 14:1 до 8:1) залежно відрежимів роботи двигуна. Одержанню цих характеристик сприяє системанаддуву повітря під високим тиском – 2, 8 атм., чотири клапани нациліндр і система проміжного охолодження повітря (Intercooler) (див. «Автоцентр» №14 '2000).
Потужність
А як же справа з таким популярним показником як потужність? Тутситуація складається в такий спосіб. Напевно, багато хто помічав, що поруч із потужністю, що вказується в характеристиці, завждистоїть значення оборотів колінчастого валу, при яких двигунрозвиває цю потужність. Як правило, ці обороти наближені домаксимальних. У всіх інших режимах двигун видає тільки деякучастину зазначеної потужності. .М), n - обороти колінчастого валудвигуна (об/хв). З формули випливає, що значення потужностівпливають величини крутного моменту і обороти двигуна. Але оскількичисельні значення оборотів двигуна в десятки разів перевищуютьвеличину моменту, що крутить (наприклад, 3000 об/хв і 120 Н.М), тоі на зміну потужності вони будуть впливати більшою мірою. Це щеодин доказ того, що силу двигуна потужність відбиває побічно.
Вищесказане підтверджується наступним прикладом. Коли ми їдемо потрасі з постійною швидкістю, прикладена до провідних колесавтомобіля сила тяги витрачається на подолання всіляких сил опоруруху (аеродинамічному, коченню коліс тощо) та тертя у різнихмеханізмах. Але коли виникає потреба різко прискоритися для обгону, зробити це вдається не завжди, тому що з'являється необхідністьдолати сили інерції, що з'явилися. У цьому випадку кажуть, щодвигун не вистачає потужності. Але потужність тут ні до чого, томущо з усіма силами опору руху бореться сила тяги, яка залежить відвеличини крутного моменту двигуна. Щоб збільшити силу тяги, необхідний запас моменту, що крутить. Величина цього запасу івпливає на те, як швидко зможе прискоритися автомобіль. Дляотримання більш різкого прискорення можна, звичайно, іпереключитися на знижену передачу, коли передавальне числотрансмісії стане більшим і сила тяги на колесах збільшиться. Однакпри цьому є небезпека перекрутити двигун, та й подальшогоприскорення ми можемо не отримати, так як режим роботи двигуна можебути наближений до екстремального. Аналогічна ситуація складаєтьсяі на підйомах, коли запас крутного моменту одних двигунів дозволяєпродовжити рух, а в інших його відсутність вимагає переходу назнижену передачу. Висновок звідси напрошується наступний:хоч биякою потужністю володів двигун, а здатність розганяти автомобіль і«витягувати» його на підйом повністю покладено на момент, щокрутить. Виникає цілком справедливе питання:що означає потужність? Це універсальний показник, в який заклали цілу низку характеристикавтомобільного двигуна - енергоємність, споживання палива, тяговаздатність і т.Д. Всі, звичайно, чули про кінську силу. Майже укожній розмові про машини згадують цю одиницю потужності. Але щоозначає кінська сила з погляду потужності і навіщо в технічниххарактеристиках вказують ще й момент, що крутить? Що важливіше – "коні" чи "ньютонометри"? Спробуємо розібратися.
Поняття кінська сила ввів Джеймс Ватт. Той самий Ватт, ім'ям якогозараз вимірюється, наприклад, потужність лампочки. Він жив з 1736по 1819 роки. Якщо вірити історії, то на відкриття Ваттапідштовхнули поні, з якими Джеймс працював на вугільних шахтах. Вінзауважив, що один кінь у середньому може піднімати 150 кг вугілля зглибини 30 м за 1 хв., або 15 кг із 300 м за 1 хв., або 1500 кг з 3м за 1 хв. І якщо вірити простій арифметиці, то один кінь повинензрушити 15000 кг на 30 см за 1 хв. Або 1, 5 кг на 3000 м за ту жхвилину, що дорівнює швидкості 180 км/год. Самі розумієте, неможливо. Щоб уникнути плутанини за основу, були взяті першірозрахунки.
У більшості європейських країн кінська сила визначається як 75 кгсм/с, тобто, як сила, достатня для підняття вантажу масою 75 кг нависоту 1 м за 1 с. У точних та інженерних науках дуже рідкокористуються "кінською силою" через її неоднозначне визначення, алев автомобільній індустрії "кінська сила" стала невід'ємною частиноюхарактеристики двигуна. Одиницею для вимірювання потужності є ват.На честь того ж Джеймса Ватта. Одна кінська сила – це 736 Вт. Грубокажучи, якщо взяти одного коня потужністю 1 л. С. І змусити їїобертати щось на зразок динамомашини, щоб можна було приводити вдію генератор, то 1 л. С. Буде виробляти 736 ват, які рівні тимсамим 75 кгс м/с. Існує формула для перекладу ватів у "коні" інавпаки. Не будемо турбуватися складними математичнимирозрахунками, тим більше що є більш простий шлях:достатньо кіловати(1кВт = 1000Вт) помножити на коефіцієнт 1, 36 і отримати ту жпотужність, але вже в кінських силах. Позначається кінська силапо-різному:на пострадянському просторі буквосполучення л. С. (кінська сила) відомо будь-якій людині, що хоч трохи цікавитьсяавтомобілями, у німців прийнято PS (Pferdestarke), французикористуються CV (cheval-vapeur), для англомовного населення звичнаHP або hp (horsepower).
>

У США та Японії використовують свої стандарти визначення кінськихсил двигуна. І в Америці, і в Японії існують два видипоказників:bhp – Брутто (Brutto) та hp – Нетто (Netto чи Net). Упершому випадку двигун не обладнаний додатковими, необхідними дляексплуатації транспортного засобу, агрегатами на зразок генератора, насоса системи охолодження. У другому варіанті двигун встановленідопоміжні засоби. Часом різниця між "нетто" та "брутто" становитьдо 20%.
Потужність мотора – величина не постійна, а залежна, перш за все, від оборотів двигуна. Поряд зі значеннями максимальної потужностізавжди вказуються обороти, у яких вона досягається. Найбільшупотужність сучасні двигуни видають в середньому при 5500-6500об/хв. Але хто їздить у таких режимах? У звичайній міській їздітахометр показує 2500-3000 об/хв. Не важко уявити, що якщо свіймаксимум двигун досягає, наприклад, при 6000 оборотах, то при 3000оборотах потужність буде вдвічі меншою. Тому, щоб швидкоприскоритися, ви повинні тримати оберти двигуна в діапазоні, дезнаходиться максимальна потужність. Ось чому часто доводитьсяпереходити на передачу вниз, тим самим збільшуючи оберти двигуна.Тепер уявімо, що потрібно здійснити обгін. Тут як можна, до речі, припали б усі кінські сили двигуна, щоб максимально прискоритися.Але на жаль, не можна відразу весь "табун" (припустимо потужністьавтомобіля 100 л. С.) мобілізувати. Двигун повинен розкрутитися до6000 об/хв., при яких у вашому розпорядженні виявляться всі 100 "коней". Для цього мотору потрібен час. Ось тут і грає вирішальнуроль крутний момент. Потужність двигуна - це енергія, щовиробляється двигуном. Ця енергія перетворюється на момент, щокрутить, на вихідному валу двигуна, змінюється в його коробці іредукторі провідного мосту (якщо він є) і потрапляє на колеса.
Таким чином, крутний момент – це те, що насправді штовхає машинувперед, а потужність - це те, що цей момент, що крутить, виробляє.

Навіть при малопотужному двигуні, ми зможемо рушити і вести вантажза рахунок підбору передатного відношення в коробці передач намалій швидкості. Але потім нам захочеться їхати швидше, а для цьогопотрібно, щоб був достатній момент, що крутить, у всьому діапазонішвидкостей, що досягається підбором шестерень на всіх передачах вкоробці передач і запасом потужності двигуна. Крутний момент – цесила, помножена на плече її застосування, яку може "надати" двигунавтомобілю для подолання тих чи інших опорів руху. Сила вимірюєтьсяу ньютонах, важіль – у метрах. Щоб було зрозуміло, наведемо такийприклад:1 Н·м - це сила, з якою 0, 1 кг тиснуть на кінець важелядовжиною 1 м. У двигуні внутрішнього згоряння роль важеля виконуєкривошип коленвала, через який і створюється крутний момент.
/>
Саме від нього залежить час досягнення двигуном максимальноїпотужності, а значить і динаміка розгону. Образно кажучи, момент, що крутить, це "пастух", який "зганяє" в єдину упряжку всі кінськісили мотора. Чим більший момент, що крутить, тим швидше двигуннабирає обертів, і тим швидше збирається воєдино вся міць мотора, і, відповідно, тим краще прискорюється автомобіль. Другий важливийнюанс - оберти, на яких мотор розвиває максимальний момент, щокрутить. Якщо, наприклад, максимум видається при 4000 об/хв, топотрібно деякий час, щоб розкрутити двигун. Тут-то і втрачаєтьсячас, настільки важливий при тому ж обгоні. Інша справа, якщомаксимальний момент двигун видає, скажімо, при 2000 об/хв. Тодінемає проблем, ви просто тисніте на газ, і машина відразу набираєхід, не гаючи часу на розкручування мотора. Виходить, що головне вмоменті, що крутить, не тільки його величина, а й обороти, у якихвона досягається. Чим вони менші, тим краще. Як правило, великимзапасом крутного моменту відрізняються багатоциліндрові мотори, двигуни з наддувом. Абсолютними лідерами по моменту, що крутить, єдизелі, а особливо тракторні. Деякі з них досягають свого максимумувже з 1500 об/хв. Такі двигуни називають "тяговитими". Коли кажуть, що двигун "добре тягне внизу", це означає, що пік моменту, щокрутить, припадає на невисокі обороти, наприклад, 1500–2000об/хв.

Бензинові двигуни в порівнянні з дизельними розвивають ненайбільший крутний момент. До того ж, максимального значення віндосягає лише на середніх оборотах (у районі 4000–4500). Затебензинові мотори можуть розкручуватися до 7000-8000 об/хв, щодозволяє розвивати досить велику потужність. Адже згідно звищенаведеним твердженням, потужність залежить від кількостіоборотів. З цієї ж причини дизельні двигуни (розвивають не більше5000 об/хв) програють у максимальній потужності бензиновимпобратимам. Максимальна потужність двигуна насамперед визначаємаксимальну швидкість автомобіля. А момент, що крутить, - швидкістьдосягнення мотором цієї максимальної потужності. Золоте правиломеханіки:виграючи в моменті, що крутить, програємо в частотіобертання. При стартах на прискорення бензиновий двигун у дизелявиграє, тому що останньому доведеться частіше перемикати передачі, оскільки пік моменту, що крутить, досягається моментально (осьвоно, перевага моменту! ), а це дає секундні уповільнення оборотів івідповідно швидкості. Заради справедливості зазначимо, що такаситуація спостерігатиметься на перегонах прямою. У повсякденностібензиновому двигуну доведеться тримати оберти на максимумі, щоб "поганятися" з дизелем. Або, скажімо, на шосе, рухаючись зішвидкістю 100 км/год, "дизелю" для прискорення не буде потрібноперемикання, а бензиновому потрібна нижча передача. До речі, вищенаведені приклади стосуються лише двигунів внутрішньогозгоряння. У електродвигунів або, скажімо, парових все з точністю донавпаки:чим менше момент, що крутить, тим вище потужність. Тому внаш час популярністю користуються гібридні, бензиново-електричнісилові установки:там де двигун внутрішнього згоряння безсилий, вроботу включається електромотор і навпаки. А загальний висновоктакий:крутний момент - це те, що насправді штовхає машину вперед, апотужність - це те, що цей крутний момент виробляє.
Так що платимо за кінські сили, а їздимо на моменті!

3. ЕПІЛОГ
ОСОБИСТИЙ ДЛЯ СЕБЕ- уявляю собі велосипед і ноги спортсмена (фАНТАЗУЮ):
Варіант перший- ДИЗЕЛЬНІ ноги- більш потужні і сильні на можливістьвидати поштовх, але нездатні до високих оборотів, зате маютьможливість нескінченно довгого (на низьких оборотах), економного (хороший ККД) та завантаженого руху. Для динамічної їздинеобхідно:спочатку - нічого (просто натиснути ГАЗ), потім частіперемикання на верхню передачу (що б зберегти момент) - дужеважливо. > Варіант другий-БЕНЗИНОВІ ноги-менш сильні на предметпоштовху, зате здатні ШВИДКО крутиться. Тут необхідно частовключати знижену передачу і БАГАТО крутитися в бажанні ДИНАМІКИ ...Але таке насильство ніяк не додає спртсмену і велосипеду здоров'я...
Варіант третій- ЕЛЕКТРИЧНИЙ ( момент і коні у зворотнійгеометричній прогресії< )
Варіант четвертий- ДОПІНГ… Напевно, ЛЕГКЕ прокачування спортсмена (до межі максимальних технічних характеристик даного ВИДА) неповинно призвести до негайних поломок (за наявності ПРАВИЛЬНОГО, СВІЖОГО і користованого ПО-ЗНАЧЕННЯ велосипеда), так, НЕТ, то, якраз, і вистачить)- натомість ПОДАРИТЬ РАДІСТЬ небувалої динаміки (у багатьох тут виникає залежність і СТРАСНЕ бажання у збільшенніДОЗИ) і коли на педалі (якщо вони заздалегідь не посилені)починають тиснути НОГИ СЛОНА-велику КІНЕЦЬ (і вже не ВІН насщастить, а МИ-ЙОГО)…
Робіть ПРАВИЛЬНИЙ (особисто для себе) ВИБІР, та ПРИБУДЕ з вамиСИЛА, а ШЛЯХИ ГОСПОДНІ- НЕВИПОВІДНІ…
" потім часті перемикання на верхню передачу (що б зберегти момент)- дуже важливо ПРАВИЛЬНО підібране передавальне число і режимперемикання передач і ПРАВИЛЬНІ колеса (побільше)… здатні ШВИДКІСТЬкрутиться. Тут необхідно часто включати знижену передачу і БАГАТОкрутитися в бажанні ДИНАМІКИ ... Але таке насильство ніяк не додаєспртсмену і велосипеду здоров'я ...
Варіант третій- ЕЛЕКТРИЧНИЙ ( момент і коні у зворотнійгеометричній прогресії< )
Варіант четвертий- ДОПІНГ… Напевно, ЛЕГКЕ прокачування спортсмена (до межі максимальних технічних характеристик даного ВИДА) неповинно призвести до негайних поломок (за наявності ПРАВИЛЬНОГО, СВІЖОГО і користованого ПО-ЗНАЧЕННЯ велосипеда), так, НЕТ, то, якраз, і вистачить)- натомість ПОДАРИТЬ РАДІСТЬ небувалої динаміки (у багатьох тут виникає залежність і СТРАСНЕ бажання у збільшенніДОЗИ) і коли на педалі (якщо вони заздалегідь не посилені)починають тиснути НОГИ СЛОНА-велику КІНЕЦЬ (і вже не ВІН насщастить, а МИ-ЙОГО)…
Робіть ПРАВИЛЬНИЙ (особисто для себе) ВИБІР, та ПРИБУДЕ з вамиСИЛА, а ШЛЯХИ ГОСПОДНІ- НЕВИПОВІДНІ…
" потім часті перемикання на верхню передачу (що б зберегти момент)- дуже важливо ПРАВИЛЬНО підібране передавальне число і режимперемикання передач і ПРАВИЛЬНІ колеса (побільше)… здатні ШВИДКІСТЬкрутиться. Тут необхідно часто включати знижену передачу і БАГАТОкрутитися в бажанні ДИНАМІКИ ... Але таке насильство ніяк не додаєспртсмену і велосипеду здоров'я ...
Варіант третій- ЕЛЕКТРИЧНИЙ ( момент і коні у зворотнійгеометричній прогресії< )
Варіант четвертий- ДОПІНГ… Напевно, ЛЕГКЕ прокачування спортсмена (до межі максимальних технічних характеристик даного ВИДА) неповинно призвести до негайних поломок (за наявності ПРАВИЛЬНОГО, СВІЖОГО і користованого ПО-ЗНАЧЕННЯ велосипеда), так, НЕТ, то, якраз, і вистачить)- натомість ПОДАРИТЬ РАДІСТЬ небувалої динаміки (у багатьох тут виникає залежність і СТРАСНЕ бажання у збільшенніДОЗИ) і коли на педалі (якщо вони заздалегідь не посилені)починають тиснути НОГИ СЛОНА-велику КІНЕЦЬ (і вже не ВІН насщастить, а МИ-ЙОГО)…
Робіть ПРАВИЛЬНИЙ (особисто для себе) ВИБІР, та ПРИБУДЕ з вамиСИЛА, а ШЛЯХИ ГОСПОДНІ- НЕВИПОВІДНІ…