Крутящий момент двигателя: что это такое?

В списке ключевых характеристик любого бензинового или дизельного ДВС обязательно указывается мощность и крутящий момент двигателя. Что касается самого транспортного средства, отдельный акцент делается на разгонной динамике автомобиля 0-100 км/ч. независимо от типа силового агрегата под капотом (бензин, дизель, гибридный двигатель и т.д.). Традиционно сложилось, что максимум внимания покупателей изначально обращен на мощность двигателя, выраженную в лошадиных силах (л.с.). Прочно укоренилось мнение, что чем больше л.с. выдает двигатель, тем быстрее, динамичнее и, зачастую, престижнее окажется автомобиль в конечном итоге. Параллельно с этим показатель крутящего момента, который выражается в ньютон-метрах (Н∙м), маркетологи сознательно отодвигают на второй план.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое объем двигателя. Из этой статьи вы узнаете о том, по каким параметрам измеряется и на что влияет рабочий объем ДВС.

Такой подход хорошо иллюстрирует распространенное выражение среди продавцов автомобилей в США. Как они говорят, продавать машины помогают «лошади», то есть мощность, при этом двигает автомобиль вперед крутящий момент. Далее мы подробно рассмотрим, что такое крутящий момент двигателя внутреннего сгорания, а также взглянем на зависимость характеристик мощности двигателя, крутящего момента и разгонной динамики.

Содержание статьи

• Мощность и крутящий момент ДВС
• Как мощность двигателя и крутящий момент влияют на разгон автомобиля
• Крутящий момент дизельного двигателя
• Подведем итоги

Мощность и крутящий момент ДВС

Для большинства рядовых автолюбителей понятие о показателе максимальной мощности и крутящего момента сводится к тому, что чем больше мощность, тем больше окажется и крутящего момента, а также более мощный двигатель всегда лучше. При этом чёткое понимание указанных характеристик мотора у многих отсутствует.

Смятение в этот лагерь также внесло растущее число «дизелистов», среди которых намного больше внимания уделяется именно кутящему моменту, а не мощности дизельного мотора. Также следует упомянуть и о турбомоторах, которые могут разгонять автомобиль намного быстрее, хотя мощность самого ДВС с наддувом заметно уступает атмосферным аналогам с намного более внушительным количеством «лошадей» под капотом. Получается, мощнее, но не всегда динамичнее и быстрее? Давайте разбираться, почему так происходит и чем «моментная» характеристика отличается от «мощностной».

Как мощность двигателя и крутящий момент влияют на разгон автомобиля

Как уже было сказано, в технических характеристиках указывается максимальная мощность двигателя и крутящий момент. Итак, крутящий момент представляет собой силу вращения коленвала  ДВС. Измеряется крутящий момент в ньютон-метрах. Также моментная характеристика может быть выражена в килограмм-силах на метр. Крутящий момент возникает тогда, когда свободно вращающийся коленвал начинают тормозить.

Другими словами, на коленвал подается нагрузка, которая заставляет двигать автомобиль.  Отметим, что крутящий момент имеет прямую зависимость от числа оборотов двигателя. Для двигателей внутреннего сгорания характерной особенностью является то, что на низких оборотах крутящий момент небольшой, затем наблюдается рост момента параллельно росту оборотов силового агрегата, далее происходит спад момента, хотя обороты остаются высокими. Обратите внимание, в характеристиках указывается максимальная мощность двигателя, например, 150 л.с. при 6000 об/мин. При этом максимальный крутящий момент указан на отметке 3500-3700 об/мин.

Так происходит по причине того, что на разных оборотах в камере сгорания происходят разные процессы, что отражается на эффективности наполнения цилиндров, качестве сгорания топливно-воздушной смеси, вентиляции цилиндров и т.д. Другими словами, количество воздуха на впуске, угол опережения зажигания, объем отработавших газов и ряд других параметров меняется в зависимости от числа оборотов коленвала. По этой причине каждому водителю бензиновой машины с малообъемным атмосферным мотором хорошо знакома ситуация, когда на «низах» при езде на высокой передаче двигатель не тянет, то есть крутящий момент очень мал.

Нажатие на педаль газа и поднятие оборотов до средних значений приводит к тому, что эффективность наполнения воздухом на впуске растет, топливно-воздушная смесь сгорает более полноценно, цилиндры лучше вентилируются. Результатом становится то, что крутящий момент растет.  Добавим, что турбомоторы в среднем диапазоне оборотов полностью преодолевают эффект турбоямы, после чего у двигателя возникает желаемый подхват. Дело в том, что поток отработавших газов после раскручивания двигателя начинает эффективно вращать крыльчатку турбокомпрессора для подачи большего количества воздуха в цилиндры.

Рекомендуем также прочитать статью об устройстве турбонаддува. Из этой статьи вы узнаете о конструктивных особенностях турбины, а также о преимуществах и недостатках данного способа увеличению мощности двигателя без увеличения его физического объема.

Дальнейший рост оборотов вызывает то, что в двигателе существенно растут механические потери. К таким потерям следует отнести трение поршневых колец о стенки цилиндров, а также различные инерционные потери в других узлах и механизмах двигателя. В результате КПД мотора падает, энергия начинает расходоваться на преодоление таких потерь в условии езды на приближенных к максимальным оборотах.  Закономерно, что крутящий момент начинает уменьшаться с учетом растущих нагрузок. Турбомоторы также теряют отдачу, так как сам турбонагнетатель не обеспечивает должную производительность на максимальных оборотах.

Если сказать иначе, мощность двигателя означает количество работы, которую агрегат способен выполнить за определенный промежуток времени. Мощность ДВС измеряется в киловаттах (кВт) и напрямую зависит от показателя крутящего момента на конкретных оборотах. Не вдаваясь в подробности, мощность является расчетной величиной и не измеряется отдельно от кутящего момента. Что касается максимальной мощности, такая мощность представляет собой условную точку начала уменьшения крутящего момента, но произведение мощности и оборотов еще не стремится к увеличению. С учетом данной информации становится понятно, что такое полка крутящего момента, которая часто отображается на графиках. Под такой полкой следует понимать диапазон оборотов, на которых постоянно доступен максимум крутящего момента.

Простыми словами, крутящий момент и есть мощность двигателя, которая будет доступна на разных оборотах мотора. Этой фактической мощностью, а не разрекламированной маркетологами «максималкой», водители каждый день пользуются во время обгонов и резких ускорений. Вот и получается, что ездим мы на крутящем моменте, а не на максимальной мощности, оценивая динамику разгона на том или ином двигателе. 

Что касается самой максимальной мощности, от данного показателя зависит, прежде всего, та максимальная скорость, с которой способен двигаться автомобиль. Максимальная скорость становится доступной в том случае, когда расходуемая мощность равна мощности ДВС. При этом для определения «максималки» конструкторами учитывается ряд потерь на инерцию и трение, сопротивление потокам воздуха и качению колес. Если проще, от запаса мощности зависит способность мотора преодолевать растущие потери и сопротивление, что и позволяет агрегату разогнать автомобиль только до определенного предела и далее поддерживать набранную скорость.

Крутящий момент дизельного двигателя

Особенностью дизельных двигателей сравнительно с бензиновыми аналогами является более высокий крутящий момент и меньшая мощность. Дело в том, что дизельные моторы имеют суженный диапазон оборотов. Это связано с конструктивными отличиями таких моторов (ход поршня), а также более высокой степенью сжатия и спецификой процесса сгорания дизтоплива.

Другими словами, дизель изначально не приспособлен для работы на высоких оборотах. Следовательно, агрегат не так хорошо раскручивается. Параллельно с этим температура выхлопа у дизельного двигателя ниже по сравнению с бензиновым, а также на «низах» моторы на солярке не так склонны к детонации.  В результате конструкторы смогли установить сложные и максимально эффективные системы турбонаддува именно на дизель.

Благодаря таким особенностям крутящий момент дизельного двигателя на низких оборотах намного выше аналогичных атмосферных или тубированных бензиновых ДВС. Поднимать мощность такого агрегата не имеет смысла, так как уверенная тяга на низах, высокий КПД и топливная экономичность полностью перекрывают небольшое отставание дизелей по показателю мощности и максимальной скорости.

Добавим, что потенциал дизеля позволяет сделать его даже мощнее бензиновых собратьев, но это приведет к существенному удорожанию и утяжелению всей конструкции двигателя. Также понадобится доработка системы питания дизельного мотора и установка более выносливой КПП, которая будет способна выдерживать просто огромный крутящий момент. Не следует забывать и об экологических нормах, для соответствия которым мощные дизели потребуют серьезной модернизации. Получается, поднимать мощность дизеля сегодня попросту нецелесообразно.

Подведем итоги

Если вы столкнулись с возможностью выбрать автомобиль с незначительно отличающимися по характеристикам двигателями, тогда оптимально выбирать агрегат с большим крутящим моментом. Данное правило особенно актуально для машин с МКПП. Например, производитель может выпускать одну и ту же модель, которая получает ДВС с рабочим объемом 1.8 литра (140 л. с.) и 2.0 (155 л.с.). Также следует учитывать и упомянутую выше полку крутящего момента, то есть зависимость мощности и крутящего момента от оборотов двигателя.

Лучшим вариантом двигателя будет тот, когда мотор выходит на пик момента не на определенных оборотах, а в максимально широком диапазоне. Например, простой атмосферный двигатель может иметь пик крутящего момента на 3500 об/мин, в то время как его продвинутый высокотехнологичный аналог с турбиной выходит на пик момента уже при 1500 об/мин, сохраняя «ровную» полку до 4500 об/мин. Это значит, что в первом случае для уверенного разгона мотор нужно крутить, удерживать ДВС на оборотах максимального момента, а также чаще переключать передачи вниз при возникновении нагрузок. Во втором случае максимум крутящего момента будет доступен водителю в широком диапазоне оборотов, что позволяет эффективно ускоряться и справляться с меняющимися нагрузками без частого переключения передачи на пониженную. Другими словами, доступность высокого крутящего момента в расширенном диапазоне фактически означает, что и мощности почти всегда достаточно.

Указанные особенности разных ДВС и умение справляться с нагрузками определяют следующий показатель, который известен как эластичность двигателя. Под эластичностью мотора следует понимать способность агрегата набирать обороты и разгонять автомобиль в условиях растущей нагрузки без переключения передачи на пониженную.

Различные силовые установки тестируются на эластичность путем анализа тяги и разгона с 60 до 100 км/ч при движении на четвёртой передаче или ускорения с 80 до 120 км/ч на включенной пятой передаче. По этой причине малообъемный высокофорсированный двигатель, который имеет отличный подхват на низких оборотах и широкую полку момента, покажет себя отличным вариантом для города. Именно в городском цикле, то есть в условиях умеренных скоростей и режимов ускорение-замедление, потенциала такого ДВС более чем достаточно. При этом следует учитывать, что на более высокой скорости в режиме трассы подобный агрегат может не обеспечить уверенного обгона, уступив в этом плане простому атмосферному двигателю с большим крутящим моментом и мощностью.

7 причин, почему дизельный автомобиль лучше бензинового — Автомобили

• Автомобили
• Автопром

Фото: АвтоВзгляд

Дизельное топливо в России по цене давно сравнялось с бензином, а в ряде случаев и превзошло его. Впрочем, даже в такой ситуации владеть автомобилем с дизельным двигателем оказывается выгоднее, чем ездить на бензиновом. И некоторые автомобилисты это поняли. На смещение их приоритетов в сторону дизелей повлияли многие факторы, которые отнюдь не лишены логики. Обо всех преимуществах «тяжелого» топлива расскажет портал «АвтоВзгляд».

Ефим Розкин

Основной причиной недоверия к дизелям со стороны автомобилистов — это качество топлива в России. Однако если опустить этот факт, тем более что некоторые автопроизводители уже рапортовали о сокращении гарантийных обращений по причине заправки некачественным топливом, то владение автомобилем с дизельным двигателем оказывается вполне себе выгодным предприятием. Давайте посчитаем плюсы вместе.

Одно из неоспоримых преимуществ дизельных моторов — это их мощность. При прочих равных, крутящий момент дизельного двигателя существенно больше, чем у бензинового. Да и доступен он в более низком диапазоне оборотов, в то время, как бензиновые моторы выходят на пик момента на высоких оборотах. В этом случае дизель и динамичнее, и приемистее, да и позволяет легко тянуть грузы.

Экономичность дизельных моторов — неоспорима. Да, есть бензиновые силовые агрегаты с турбонаддувом и крохотным объемом, преимущественно у немецких производителей, которые демонстрируют схожие с дизельными показатели расхода топлива. Но они сильно проигрывают в долговечности и крутящем моменте. А дизельки, объем которых составляет от двух до четырех литров, имеют и хороший запас момента, и динамические характеристики, да и расходуют 7—10 литров на 100 километров пути. Если сравнивать дизельные двигатели по мощности и крутящему моменту с аналогами из мира бензиновых силовых агрегатов, то последние не обеспечат такой экономичности, и быстрее распотрошат кошелек своего владельца.

Лет 20 назад дизельные моторы были еще не столь совершенны, а современные технологии лишь оттачивались и только начинали внедряться. Стереотипы о шумности дизелей осели в умах именно из прошлого. Сегодня, порой, стоя у автомобиля с дизельным мотором, не сразу уловишь характерный для него звук. Дизели стали намного тише.

Фото: АвтоВзгляд

Не стоит переживать и за качество топлива. Достаточно пользоваться заправками известных брендов, которые проверены и вами, и другими пользователями. Заправками, которым вы доверяете. Качество топлива улучшается не так быстро, как нам этого хотелось бы. Да и среди сетевых АЗС полно тех, кто работает по франшизе и продолжает мухлевать с топливом и заправочным оборудованием. И, тем не менее, ситуация улучшается. Сегодня на заправочных станциях не составит труда найти зимнее или даже арктическое дизельное топливо, что существенно повышает шансы завестись даже в сильные морозы.

Современные дизельные двигатели, оснащенные топливной системой Common Rail, существенно надежнее старых моторов. Здесь и проще конструкция, да и ремонтопригодность современных дизелей выше. Главное — правильно и своевременно обслуживать двигатель.

С продажей на «вторичке» у дизелей так же проблем нет. На спрос влияет и надежность, и детский аппетит, и большой ресурс дизельных моторов. Собственно, поэтому автомобили с движками на тяжелом топливе не сильно теряют в цене при перепродаже.

Бояться автомобилей с дизельными двигателями сегодня не стоит. А потраченные деньги с лихвой окупятся производительностью дизеля, его экономичностью и надежностью.

• Автомобили
• Тест-драйв

Чем обжигает немецкий солярий на колесах

25985

• Автомобили
• Тест-драйв

Чем обжигает немецкий солярий на колесах

25985

Подпишитесь на канал «Автовзгляд»:

• Telegram
• Яндекс.Дзен

автопродажи, авторынок, ДВС, автозаводы, дизельное топливо

Почему дизельные двигатели развивают такой большой крутящий момент?

Автомобили с дизельным двигателем обычно с трудом конкурируют со своими бензиновыми аналогами в спецификации, но почему они развивают гораздо больший крутящий момент?

Напомнить позже

Ни для кого не секрет, что дизельные двигатели постоянно развивают более высокий крутящий момент, чем бензиновые двигатели. Разница между мощностью и крутящим моментом также обычно намного меньше в дизельных двигателях (если измерять в фунтах на фут), так как же они создают все это дополнительное ворчание по сравнению с бензином?

Высокая степень сжатия

Первая причина — гораздо более высокая степень сжатия. Это соотношение максимального и минимального объема в цилиндре двигателя. В дизельном двигателе он больше из-за более длинного хода, что означает, что поршень движется вверх и вниз по большему внутреннему объему цилиндра. Дизельные двигатели никогда не вращаются так же высоко, как бензиновые двигатели, потому что поршень должен двигаться дальше для полного оборота, в то время как бензиновый двигатель использует более короткий ход, чтобы поршень перемещался более быстрыми импульсами, а это означает, что скорость двигателя может быть выше.

Высшая теплотворная способность

Другим фактором, влияющим на выходной крутящий момент, является давление, оказываемое на поршень со стороны сгоревшего топлива. Теплотворная способность дизельного топлива (45 500 кДж/кг) немного ниже, чем у бензина (45 800 кДж/кг), что означает, что в бензине фактически содержится больше тепла для данного объема, чем в дизельном топливе. Однако дизельное топливо намного плотнее бензина и может хранить до 15% больше энергии на заданный объем. Это означает, что каждый раз, когда дизельное топливо сгорает, больше энергии передается давлению на поршень, увеличивая крутящий момент, действующий на коленчатый вал.

Более высокий импульс

9 МБ

Многие дизельные двигатели также оснащены турбонаддувом, чтобы компенсировать нехватку предельной мощности и частоты вращения двигателя. Затем это создает более высокое давление в цилиндре для рабочего такта, что, в свою очередь, создает увеличение крутящего момента. По сравнению с турбокомпрессорами на бензиновых двигателях, дизельные турбины обычно настроены на гораздо более высокое давление наддува, что снижает насосные потери во время такта впуска двигателя, позволяя двигателю стать более эффективным при преобразовании энергии через коленчатый вал.

Самый сонный из спящих

Главное, что можно извлечь из всего этого, это то, что лошадиные силы, безусловно, не являются решающими и решающими, но они, безусловно, имеют свое применение. Гоночный двигатель с бензиновым двигателем может производить небольшой крутящий момент, но широкий диапазон оборотов может означать высокую мощность. С другой стороны, дизельный двигатель с низким числом оборотов всегда будет бороться за достижение того же значения мощности, но может извлечь выгоду из увеличения крутящего момента. Вот почему вы никогда не найдете дизельные двигатели ни в одном суперкаре или гиперкаре; если у вас есть два двигателя с одинаковым крутящим моментом, но один из них вращает коленчатый вал быстрее и, следовательно, создает большую мощность, вы бы поддержали его.

Вы должны помнить, что дизельные двигатели изначально были разработаны, чтобы конкурировать с паровыми двигателями; двигатели, предназначенные для перемещения очень тяжелых грузов, поэтому необходимы высокий крутящий момент и постоянная скорость.

Бензиновые двигатели, с другой стороны, были разработаны для тех функций, где требовалось высокое отношение мощности к весу (ранние самолеты и мотоциклы), и, таким образом, они давали те высокие обороты, которые большинство автолюбителей жаждут по крутящему дизелю.

На дизеля можно смотреть по аналогии с загрузкой чего-нибудь в багажник: давайте возьмем тротуарную плитку. Бензиновый двигатель похож на максимально быстрое перемещение каждой отдельной тротуарной плитки, в то время как дизельный двигатель больше похож на медленное перемещение четырех плит за раз. Дизельный двигатель выполняет больше работы за один оборот двигателя.

Кто-нибудь помнит это?

Высокопроизводительные дизели также, безусловно, находятся на подъеме – возьмем, к примеру, Alpina. D3 Bi-Turbo производит 345 л.с. и (как и ожидалось) 516 фунт-фут крутящего момента, что позволяет разогнаться до 100 км/ч за 4,6 секунды. Это ставит его на территорию BMW M2, впечатляющее достижение для большого универсала, работающего на бензине. И кто может забыть дорожный Audi R8 V12 TDI 2008 года, который развил максимальную скорость до 202 миль в час благодаря обширной разработке гоночных автомобилей R18 Le Mans компании. Таким образом, дизельная мощность может быть эффективно использована для высокопроизводительных машин, но переход от бензина еще не произошел, отчасти благодаря внезапному росту гибридизации и различным скандалам с выбросами дизельных двигателей.

Вы, вероятно, не увидите, как Ferrari или Koenigsegg изо всех сил пытаются разработать дизельные силовые агрегаты в ближайшее время, но если требуется невероятный крутящий момент, катающийся уголь — это то, что вам нужно.

Почему у дизелей такой большой крутящий момент привыкший к цифрам крутящего момента бензинового двигателя, крутящий момент дизельного двигателя граничит с невероятным.

Большинство участников Bonneville не допускаются к уличным перевозкам, и большинство из них прибывают на трейлере. Project Sidewinder въехал с прицепом!

The Banks Project Sidewinder, пикап Dodge Dakota, оснащенный модифицированным рядным шестицилиндровым дизельным двигателем Cummins объемом 5,9 л (359 кубических дюймов), мощностью 1300 фунт-футов. крутящего момента во время рекордной скорости Bonneville Salt Flat со скоростью 222 мили в час. Это не опечатка — повторим, 1300 фунтов-футов. крутящего момента! Это более 220 фунтов-футов. за литр. Да, этот двигатель с турбонаддувом, но подумайте вот о чем: хороший модифицированный морской Chevy с двойным турбонаддувом и большим блоком (454 кубических дюйма) развивает всего около 1000 фунтов на фут. крутящего момента, и аналогично модифицированный твин-турбо малый блок объемом 350 кубических дюймов преуспеет, чтобы развить 775 фунт-футов. крутящего момента. Итак, что здесь происходит? Почему дизель развивает такой большой крутящий момент по сравнению с бензиновыми двигателями?

На самом деле есть ряд причин, по которым дизели развивают такой большой крутящий момент, но основными из них являются длина хода, наддув турбонагнетателя и среднее эффективное давление в цилиндре. Турбодизели обычно работают при более высоких уровнях наддува турбонагнетателя, чем сопоставимые бензиновые двигатели. Серийные пикапы и дизели для автодомов обычно развивают пиковое давление от 15 до 30 фунтов на квадратный дюйм, а модифицированный турбодизель нередко достигает пикового давления от 30 до 50 фунтов на квадратный дюйм, и это определенно увеличивает крутящий момент за счет снижения насосных потерь на такте впуска и увеличения цилиндра. давление на рабочем такте. Для сравнения, наддув 15 фунтов на квадратный дюйм в бензиновом двигателе равен 9.0053 лот

наддува. Дизельное топливо имеет примерно на 11 процентов больше энергии на галлон, чем бензин. И если всего этого недостаточно, дизель также более эффективен, чем бензиновый двигатель. На этом можно было бы и остановиться, но идея состоит в том, чтобы копнуть глубже в эти вещи, чтобы дать вам знания для понимания и использования для будущих дискуссий. Имея это в виду, давайте подробнее рассмотрим длину хода дизельного двигателя и давление в цилиндре.

Старая пословица о том, что длинный ход хорош для крутящего момента, верна. Чем длиннее ход, тем больше смещение шейки коленчатого вала от центральной линии коленчатого вала. Это означает, что шатун может оказывать большее усилие, чтобы повернуть кривошип, когда поршень опускается в рабочем такте. Словарь Merriam-Webster определяет крутящий момент как: «сила, которая производит или имеет тенденцию производить вращение или кручение…; мера эффективности такой силы, состоящая из произведения силы и перпендикулярного расстояния от центральной линии действия силы до оси вращения». Это многословно, но часть о «произведении силы и перпендикулярного расстояния от центральной линии действия силы до оси вращения» имеет решающее значение для нашего понимания создания крутящего момента в двигателе. Чем больше смещение шатунной шейки относительно центральной линии кривошипа, тем больше будет это перпендикулярное расстояние для любого угла поворота коленчатого вала после верхней мертвой точки (ВМТ) и до нижней мертвой точки (НМТ). Следовательно, чем больше рычаг давления на верхнюю часть поршня

, который производит или имеет тенденцию производить вращение коленчатого вала, или большее усилие, которое он может оказывать: крутящий момент.

Дизели обычно проектируются как длинноходные двигатели специально для создания крутящего момента. Это возможно, потому что тяжелые компоненты, необходимые для того, чтобы выдерживать высокую степень сжатия и высокое давление в цилиндре на рабочем такте дизеля, в любом случае ограничивают скорость двигателя, поэтому чрезмерная скорость поршня, связанная с длинным ходом, не является проблемой. Некоторые дизельные двигатели большегрузных автомобилей работают только при 2200 об/мин. Дизели для легких грузовиков могут краснеть от 3000 до 3500 об/мин, а 4000 об/мин считается «высокоскоростным» дизелем. Подведем итоги, сказав, что дизели обычно разрабатываются с таким длинным ходом, насколько это практически возможно для желаемой максимальной скорости двигателя. Например, 5,9L Cummins в Project Sidewinder имеет ход поршня 4,72 дюйма и диаметр цилиндра всего 4,02 дюйма. Напротив, у большинства бензиновых автомобильных двигателей длина хода меньше диаметра цилиндра.

У увеличения хода есть и отрицательная сторона, кроме фактора, ограничивающего число оборотов. Чем длиннее ход, тем большее расстояние должен пройти поршень за каждый ход. При заданных оборотах это означает, что поршень должен двигаться быстрее (более высокая средняя скорость), чтобы преодолеть это расстояние, чем если бы ход поршня был короче. Теперь, вспомнив, что поршень по существу останавливается как в ВМТ, так и в НМТ, для достижения этой более высокой средней скорости во время хода поршень должен ускоряться быстрее в течение первой половины хода и быстрее замедляться во время второй половины. Это повышенное ускорение и замедление требует энергии — много энергии. К счастью, отрицательный момент ускорения поршня в значительной степени уравновешивается положительным моментом торможения, но нагрузки на коленчатый вал, поршень, поршневой палец, шатун и шатунный подшипник во время всех четырех тактов четырехтактного двигателя возрастают. резко с увеличением хода (или скорости поршня).

Теперь давайте обсудим эффективное давление в цилиндре на рабочем такте дизеля по сравнению с бензиновым двигателем. Мы уже упоминали, что более высокий наддув турбонагнетателя повышает эффективное давление в цилиндре, но давайте посмотрим, что еще играет роль. В разделе «Понимание современного дизельного топлива» в другом месте на этом сайте способ подачи топлива в цилиндр подробно обсуждается как для бензиновых, так и для дизельных двигателей. Бензиновые двигатели смешивают топливо с воздухом до того, как он попадет в цилиндр, поэтому, когда впускной клапан закрывается, устанавливается мощность этого заряда воздуха и топлива. Искра воспламеняет смесь, и давление в цилиндре достигает максимума примерно на 15º после ВМТ. Поскольку процесс сгорания требует времени, сгорание может завершиться или не завершиться к 15º после ВМТ в зависимости от оборотов двигателя, но для всех практических целей можно сказать, что процесс сгорания завершается в начале рабочего такта и что больше не происходит нагревания топлива. рабочего тела (газов в цилиндре). Это означает, что сила, действующая на верхнюю часть поршня, максимальна в тот момент, когда шатун оказывает очень малое влияние на шейку коленчатого вала. По мере того, как коленчатый вал продолжает вращаться за ВМТ, усилие, которое может оказать поршень, увеличивается, но давление на верхнюю часть поршня быстро падает. Об этом тоже говорится в вышеупомянутой статье.

Как только вы представляете себе, когда происходит сгорание, и взаимосвязь между давлением в цилиндре и рычагом на коленчатом вале, становится очевидным, что если бы мы могли продолжать процесс горения дольше в такте рабочего хода, могло бы быть создано дополнительное давление в цилиндре, чтобы давить на верхнюю часть поршня, как угол между шатуном и коленчатым валом улучшается для большего рычага и, следовательно, большего крутящего момента. Именно это и происходит в дизеле. Поскольку топливо впрыскивается в цилиндр после закрытия впускного клапана и сжатия воздуха, длительность импульса впрыска топлива, называемая шириной импульса, может быть увеличена до рабочего такта. Это означает, что среднее эффективное давление в цилиндре, действующее на поршень, в дизельном двигателе выше, чем в бензиновом двигателе сопоставимого размера. Более высокое давление турбонаддува, высокая степень сжатия и большее теплосодержание топлива — все это способствует созданию давления в цилиндре, которое значительно выше, чем в бензиновых двигателях, но именно этот непрерывный впрыск топлива действительно обеспечивает большие значения крутящего момента. для дизелей. Все это вместе взятые делает очевидным, почему дизельные двигатели должны быть изготовлены из таких прочных деталей, чтобы выдерживать такое высокое давление в цилиндре и крутящий момент.

Конечно, впрыск топлива после определенной точки рабочего такта дизеля не приносит пользы, потому что нет времени для завершения сгорания до того, как выпускной клапан откроется вблизи НМТ.

Чем больше вы узнаете о дизелях, тем более впечатляющей становится инженерная наука, стоящая за ними. Дизель вполне может стать топливом будущего, а хот-родные турбодизели могут стать таким же распространенным явлением, как малолитражный Chevy. Мы все еще находимся на заре хот-родных дизелей, особенно современных дизелей с электронным управлением подачей топлива.