Как да измерите въртящия момент (момент) на вашия автомобил

Въртящият момент е пропорционален на конските сили и варира в зависимост от автомобила и неговите характеристики. Размерът на колелото и предавателното отношение влияят върху въртящия момент.

Независимо дали купувате нова кола или правите хотрод в гаража си, два фактора играят роля при определяне на производителността на двигателя: конски сили и въртящ момент. Ако сте като повечето автомонтьори или любители на автомобили, вероятно разбирате добре връзката между конските сили и въртящия момент, но може да ви е трудно да разберете как се постигат тези числа „фут-фунт“. Вярвате или не, всъщност не е толкова трудно.

Преди да навлезем в техническите подробности, нека разбием някои прости факти и дефиниции, за да ви помогнем да разберете защо и конските сили, и въртящият момент са важни фактори, които трябва да имате предвид. Трябва да започнем с дефиниране на трите елемента на измерване на производителността на двигателя с вътрешно горене: скорост, въртящ момент и мощност.

Част 1 от 4: Разбиране как скоростта, въртящият момент и мощността на двигателя влияят на цялостната производителност

В скорошна статия в списание Hot Rod една от най-големите мистерии относно производителността на двигателя най-накрая беше разрешена чрез връщане към основите на това как мощността всъщност се брои. Повечето хора смятат, че динамометрите (моторните динамометри) са предназначени за измерване на конските сили на двигателя.

Всъщност динамометрите не измерват мощността, а въртящия момент. Тази цифра на въртящия момент се умножава по оборотите в минута, при които е измерена, и след това се разделя на 5,252, за да се получи цифрата на мощността.

В продължение на повече от 50 години динамометрите, използвани за измерване на въртящия момент и оборотите на двигателя, просто не можеха да се справят с високата мощност, генерирана от тези двигатели. Всъщност, един цилиндър на този 500-кубичен инч Hemis, изгарящ нитро, произвежда приблизително 800 паунда тяга през една изпускателна тръба.

Всички двигатели, независимо дали са двигатели с вътрешно горене или електрически, работят на различни обороти. В по-голямата си част, колкото по-бързо един двигател завърши своя такт или цикъл на мощност, толкова повече мощност произвежда. Когато става въпрос за двигател с вътрешно горене, има три елемента, които влияят върху цялостната му работа: скорост, въртящ момент и мощност.

Скоростта се определя от това колко бързо двигателят върши работата си. Когато прилагаме скоростта на двигателя към число или единица, ние измерваме скоростта на двигателя в обороти в минута или RPM. „Работата“, която един двигател върши, е силата, приложена върху измеримо разстояние. Въртящият момент се определя като специален вид работа, която произвежда въртене. Това се случва, когато се приложи сила към радиуса (или, за двигател с вътрешно горене, маховика) и обикновено се измерва във фут-паунд.

Конските сили са скоростта, с която се извършва работата. В старите времена, ако предметите трябваше да бъдат преместени, хората обикновено използваха кон, за да направят това. Изчислено е, че един кон може да се движи с около 33,000 1 фута в минута. Оттук идва и терминът "конски сили". За разлика от скоростта и въртящия момент, конските сили могат да бъдат измерени в няколко единици, включително: 746 к.с = 1 W, 2,545 к.с = 1 BTU и 1,055 к.с = XNUMX джаула.

Тези три елемента работят заедно, за да произвеждат мощност на двигателя. Тъй като въртящият момент остава постоянен, скоростта и мощността остават пропорционални. Въпреки това, с увеличаване на скоростта на двигателя, мощността също се увеличава, за да поддържа въртящия момент постоянен. Много хора обаче са объркани относно това как въртящият момент и мощността влияят на скоростта на двигателя. Просто казано, с увеличаването на въртящия момент и мощността се увеличава и скоростта на двигателя. Обратното също е вярно: с намаляването на въртящия момент и мощността намалява и скоростта на двигателя.

Част 2 от 4: Как са проектирани двигателите за максимален въртящ момент

Модерният двигател с вътрешно горене може да бъде модифициран, за да увеличи мощността или въртящия момент чрез промяна на размера или дължината на свързващия прът и увеличаване на отвора или отвора на цилиндъра. Това често се нарича съотношение между диаметър и ход.

Въртящият момент се измерва в нютон метри. Просто казано, това означава, че въртящият момент се измерва при кръгово движение на 360 градуса. Нашият пример използва два идентични двигателя с еднакъв диаметър на отвора (или диаметър на цилиндъра с горене). Въпреки това, един от двата двигателя има по-дълъг "ход" (или дълбочина на цилиндъра, създадена от по-дългата мотовилка). Двигателят с по-дълъг ход има по-линейно движение, докато се върти през горивната камера и има повече лостове за изпълнение на същата задача.

Въртящият момент се измерва във фунт-футове или колко „въртящ момент“ се прилага за изпълнение на задача. Например, представете си, че се опитвате да разхлабите ръждясал болт. Да предположим, че имате два различни тръбни ключа, единият дълъг 2 фута, а другият дълъг 1 фут. Ако приемем, че прилагате същото количество сила (50 lb налягане в този случай), вие всъщност прилагате 100 ft-lbs въртящ момент за двуфутов гаечен ключ (50 x 2) и само 50 lbs. въртящ момент (1 x 50) с гаечен ключ с един крак. Кой гаечен ключ ще ви помогне да развиете болта по-лесно? Отговорът е лесен – този с по-голям въртящ момент.

Инженерите разработват двигател, който осигурява по-високо съотношение въртящ момент към конски сили за превозни средства, които се нуждаят от допълнителна „мощност“, за да ускорят или да се изкачват. Обикновено виждате по-високи стойности на въртящия момент за тежкотоварни превозни средства, използвани за теглене, или двигатели с висока производителност, където ускорението е критично (като в примера с горивния двигател на NHRA по-горе).

Ето защо производителите на автомобили често подчертават потенциала на двигателите с висок въртящ момент в рекламите за камиони. Въртящият момент на двигателя също може да бъде увеличен чрез промяна на момента на запалване, регулиране на сместа гориво/въздух и дори увеличаване на изходящия въртящ момент в определени сценарии.

Част 3 от 4: Разбиране на други променливи, влияещи върху общия номинален въртящ момент на двигателя

Когато става въпрос за измерване на въртящия момент, има три уникални променливи, които трябва да се вземат предвид в двигателя с вътрешно горене:

Генерирана сила при специфични обороти в минута: Това е максималната мощност на двигателя, генерирана при дадени обороти в минута. Докато двигателят се ускорява, има RPM или крива на конските сили. С увеличаване на оборотите на двигателя, мощността също се увеличава, докато достигне максимално ниво.

Разстояние: Това е дължината на хода на мотовилката: колкото по-дълъг е ходът, толкова повече въртящ момент се генерира, както обяснихме по-горе.

Константа на въртящия момент: Това е математическо число, което се присвоява на всички двигатели, 5252 или постоянни обороти в минута, където мощността и въртящият момент са балансирани. Числото 5252 е получено от наблюдението, че една конска сила е еквивалентна на 150 паунда, изминаващи 220 фута за една минута. За да изрази това във фут-фунт въртящ момент, Джеймс Уат въвежда математическата формула, която изобретява първата парна машина.

Формулата изглежда така:

Ако приемем, че сила от 150 паунда е приложена към един фут радиус (или кръг, който е вътре в цилиндъра на двигател с вътрешно горене, например), ще трябва да преобразувате това във фут-фунтове въртящ момент.

220 fpm трябва да се екстраполират към RPM. За да направите това, умножете две числа пи (или 3.141593), което се равнява на 6.283186 фута. Вземете 220 фута и разделете на 6.28 и получаваме 35.014 об/мин за всеки оборот.

Вземете 150 фута и умножете по 35.014 и ще получите 5252.1, нашата константа, която се брои във фут-паунда въртящ момент.

Част 4 от 4: Как да изчислим въртящия момент на автомобила

Формулата за въртящ момент е: въртящ момент = мощност на двигателя x 5252, което след това се разделя на RPM.

Проблемът с въртящия момент обаче е, че той се измерва на две различни места: директно от двигателя и към задвижващите колела. Други механични компоненти, които могат да увеличат или намалят въртящия момент на колелата, включват: размер на маховика, предавателни числа, предавателни числа на задвижващи оси и обиколка на гумата/колелото.

За да се изчисли въртящият момент на колелото, всички тези елементи трябва да бъдат включени в уравнение, което е най-добре оставено на компютърната програма, включена в стенда за динамични изпитвания. При този тип оборудване превозното средство е поставено на багажник и задвижващите колела са разположени до редица ролки. Двигателят е свързан с компютър, който отчита оборотите на двигателя, кривата на разхода на гориво и предавателните числа. Тези числа се вземат предвид със скоростта на колелата, ускорението и оборотите в минута, докато колата се управлява на дино за желаното време.

Изчисляването на въртящия момент на двигателя е много по-лесно за определяне. Следвайки формулата по-горе, става ясно как въртящият момент на двигателя е пропорционален на мощността и оборотите на двигателя, както е обяснено в първия раздел. Използвайки тази формула, можете да определите стойностите на въртящия момент и конските сили във всяка точка от кривата на RPM. За да изчислите въртящия момент, трябва да имате данните за мощността на двигателя, предоставени от производителя на двигателя.

калкулатор на въртящия момент

Някои хора използват онлайн калкулатора, предлаган от MeasureSpeed.com, който изисква да въведете максималната мощност на двигателя (предоставена от производителя или попълнена по време на професионален стенд) и желаните обороти.

Ако забележите, че работата на вашия двигател е трудна за ускоряване и той няма мощността, която смятате, че трябва, помолете някой от сертифицираните механици на AvtoTachki да извърши проверка, за да определи източника на проблема.