Далеко не всегда автомобилист доволен динамическими характеристиками своего автомобиля. Особенно частым поводом для недовольства становятся малолитражки. При включенном кондиционере машина ведёт себя не так, как при выключенном – это раздражает, да что там – может и к ДТП привести.
Гидроусилитель так же забирает часть мощностей. В результате, двигатель малолитражки подвержен большим нагрузкам, изнашивается он быстрее. Увеличение крутящего момента и мощности двигателя видится хорошим решением. Но как это сделать?
Крутящий момент двигателя, что это такое?
Автомобиль является сложным устройством, в состав которого входит большое количество узлов, систем, агрегатов, мелких и крупных деталей. Каждый из перечисленных элементов играет важную роль в слаженной работе авто. Среди большого разнообразия механизмов двигатель внутреннего сгорания выполняет главную функцию, он полностью обеспечивает энергией движения каждый подвижный элемент транспортного средства.
Мотор работает по следующему алгоритму:
- Топливо, поступающее в рабочие цилиндры, сжигается в камере сгорания.
- Поршень приходит в движение под воздействием расширяющихся газов.
- Через кривошипно-шатунный механизм энергия движения передается на коленчатый вал.
- Вращающийся коленвал передает вращение через трансмиссию на ходовую часть.
- Крутящий момент, получаемый от силового агрегата, приводит в движение колеса автомобиля.
Крутящий момент двигателя – расчетный параметр, характеризующий силу, передаваемую поршнем на коленвал. Единица измерения крутящего момента – ньютон метр (сокращенно Н*м). Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач производится при помощи элементов механизма разрыва мощности (фрикционных дисков сцепления, гидромуфты, гидротрансформатора).
Как увеличить крутящий момент двигателя?
При стабильной работе двигателя внутреннего сгорания машина выполняет следующие функции:
- Быстро набирает скорость и движется в заданном режиме.
- Может изменять тяговые усилия.
- Может свободно маневрировать на ходу в соответствии с дорожными условиями (обгонять, тормозить, ускоряться и пр.).
В момент нажатия на педаль акселератора, возрастает объем подачи топлива, усилие давления поршня на коленвал и, соответственно, момент вращения. Процесс продолжается в заданном алгоритме. По величине крутящего момента оценивается эффективность двигателя внутреннего сгорания. С его помощью определяют динамические характеристики разгона, максимальное ускорение транспортного средства.
Разработчики и производители автомобильных ДВС постоянно работают над проблемой увеличения крутящего момента и мощности двигателя. Существует несколько способов, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы:
- замена существующего коленвала на новый экземпляр с коленом большей длины (это влечет за собой необходимость менять рабочие цилиндры с учетом изменившегося хода поршня);
- увеличение объема двигателя за счет расточки стенок цилиндров и замены поршней.
В отличие от бензиновых силовых агрегатов, дизели не раскручивают коленвал до высоких оборотов, максимум до 3 – 5 тыс. об/мин. При этом крутящий момент дизельного двигателя на низких оборотах превышает карбюраторные в несколько раз, но в то же время отмечается сравнительно меньшая мощность. Чтобы улучшить динамику разгона, мощностные характеристики дизельного мотора, а также предотвратить возникновение «эффекта турбоямы», применяется специальная система турбонаддува с изменяемой геометрией турбины.
Примечание: турбояма – это частое явление, мешающее водителям совершать своевременные обгоны на дороге. При нажатии на педаль газа двигателю не всегда хватает объема для быстрого ускорения.
Что такое максимальный крутящий момент двигателя?
На представленном графике можно наблюдать две рабочие характеристики двигателя внутреннего сгорания: мощность и момент кручения в сравнении.
Первичным показателем является крутящий момент, развиваемый коленчатым валом. Именно от значения Мкр зависит вторичный рабочий параметр – мощность силового агрегата. Из графика становится понятно, что мощность возрастает на фоне максимального значения момента вращения при росте количества оборотов коленвала.
Момент вращения тоже увеличивается с ростом оборотов, но не до бесконечности. После достижения максимального значения этот параметр остается постоянным при определенных оборотах. Если же скорость вращения коленчатого вала постоянно наращивать, парабола графика момента резко идет на снижение.
Это обусловлено механическими потерями в двигателе на преодоление силы трения между кольцами поршней и боковыми стенками рабочих цилиндров. Коэффициент полезного действия силового агрегата резко снижается, энергия начинает уходить на преодоление возрастающих нагрузок.
Производители автомобилей предпочитают устанавливать двигатели, у которых кривая графика максимального крутящего момента находится в наибольшем диапазоне оборотов коленчатого вала. То есть, когда отрезок верхней горизонтальной линии (полка крутящего момента), имеет наибольшую длину.
От чего зависит мощность и как повысить максимальный крутящий момент двигателя? Вот два вопроса, в решении которых заинтересован практически каждый опытный автолюбитель. Мы же попытаемся вникнуть в эти понятия и определить пути решения поставленных вопросов.
Для начала вспомним, что же такое мощность и как с ней связан крутящий момент. Параметр мощность при поступательном движении – это произведение силы на скорость, а крутящий момент мотора определяется как произведение силы, воздействующей на рычаг, на расстояние от оси его вращения до точки приложения силы. Но как отнести к работе автомобиля эти физические формулы?
Если переформулировать это по-другому, то крутящий момент – это тяговые возможности. От этой величины зависит грузоподъемность автомобиля и степень ускорения, которую он развивает. Два этих понятия порой плохо совместимы, поскольку мощность мотора оказывает небольшое значение на динамику автомобиля. Главное – это величина крутящего момента, и чем она больше, тем быстрее происходит разгон.
Увеличение крутящего момента двигателя – приемы модернизации
Какие существуют способы улучшения динамики автомобиля, что дает и как увеличить крутящий момент двигателя? Можно прибегнуть к простым и недорогим методам:
- установить на двигателе фильтр нулевого сопротивления;
- заменить стандартный глушитель на прямоточный;
- провести прошивку (чип-тюнинг).
К затратным, но эффективным методам увеличения крутящего момента относятся:
- фрезерная расточка блока, то есть увеличение объема цилиндров (так называемый форсированный двигатель);
- установка распределительного вала с измененными газораспределительными фазами;
- установка системы питания с оксидом азота;
- установка турбокомпрессора, что значительно увеличивает крутящий момент любого мотора.
На серийных автомобилях для увеличения этого показателя силовой агрегат оборудуют тремя и даже пятью клапанами на каждый цилиндр, изменяют выпускные тракты, на турбокомпрессорах устанавливают керамические крыльчатки с изменяемым углом наклона.
Цель всех подобных модернизаций – совершенствование процесса наполнения цилиндров мотора воздушно-топливной смесью.
Крутящий момент дизельного двигателя – нюансы этого вида моторов
Как же осуществить расчет и увеличение крутящего момента двигателя? В качестве исходных данных используют величину давления газов в цилиндрах, площадь днища поршней и радиус кривошипно-шатунного механизма. Но наиболее точные результаты можно получить лишь экспериментальным путем на специальных опытных стендах.
На современных автомобилях устанавливают два типа моторов: дизельные и работающие на бензине. Далее подробно остановимся на характеристиках дизелей, как более мощных силовых агрегатах. Достоинства дизельных двигателей:
- вследствие низкого расхода топлива существенно снижаются затраты, связанные с эксплуатацией автомобиля, так как у дизельного двигателя степень сжатия находится на уровне 20 единиц;
- высокий КПД, который достигает более 30 %;
- выхлопные газы дизельного двигателя содержат гораздо меньший процент окиси углерода, чем бензиновые;
- дизельное топливо отличается низкой летучестью;
- масса впрыскиваемого топлива в цилиндры в полтора раза меньше, чем у бензиновых двигателей;
- высокое значение, которое приобретает крутящий момент дизельного двигателя на небольших оборотах, позволяет более эффективно использовать его мощность, поэтому на большинстве внедорожников устанавливают данный тип силового агрегата.
К сожалению, получить увеличение крутящего момента мотора на любых оборотах практически невозможно, поскольку у разных агрегатов его наивысшее значение достигается на различных режимах. Это связано с различиями в механизмах впускного тракта, а также фаз газораспределения, что оказывает существенное влияние на эффективность наполнения цилиндров воздушно-топливной смесью при различных оборотах двигателя.
