Что такое крутящий момент двигателя

Крутящий момент определяет, насколько бодро машина реагирует на педаль газа и как легко забирается на крутые подъемы.

Характеристика показывает тягу на валу — от нее зависит динамика разгона и способность уверенно буксировать прицеп. Разберем физику процесса простыми словами и покажем, как читать характеристики двигателя в буклете дилера. Объясним, почему моторы одинаковой мощности ведут себя на дороге совершенно по-разному.

Крутящий момент — это физическая величина, которая показывает тягу на валу двигателя. Физику процесса часто объясняют на примере гаечного ключа и болта. Момент — это сила, с которой рука давит на рукоятку ключа, умноженная на длину этой рукоятки. Чем длиннее рычаг ключа или чем сильнее давление руки, тем больше момент — и тем проще провернуть тугой болт.

В автомобильном двигателе работают те же законы физики. Роль руки выполняет сгорающее топливо, а вместо гаечного ключа выступают внутренние детали мотора. Двигатель создает усилие, которое заставляет вал вращаться вокруг своей оси. Затем трансмиссия передает эту силу на колеса, заставляя машину отталкиваться от дороги.

Крутящий момент показывает потенциал мотора при выполнении тяжелой работы. Чтобы тяжелый внедорожник стартовал с места, буксировал прицеп или преодолевал крутой подъем, требуется большой крутящий момент. Чтобы плавно двигаться в потоке, компактному городскому седану рекордные показатели не нужны. Если понимать эту характеристику, можно подобрать машину под конкретные задачи. Для города нужен один характер мотора, для трассы или бездорожья — совершенно другой.

В двигателях внутреннего сгорания вал крутится за счет энергии горящей смеси из топлива и воздуха. При сгорании смесь расширяется, газы с силой давят на поршень, заставляя его двигаться вниз. Поршень через стальной стержень, который называют шатуном, соединен с коленчатым валом. Шатун работает как педаль велосипеда: когда поршень двигается по прямой, шатун заставляет коленвал вращаться.

То, с какой силой газы давят на поршень, определяет, насколько мощным будет толчок. Расстояние от оси коленвала до места, где крепится шатун, работает как рычаг. Чем больше давление газов и длиннее этот рычаг, тем больший крутящий момент производит мотор.

Момент — не постоянная величина, он зависит от того, сколько топлива и воздуха попало в цилиндры в конкретный момент времени. Когда педаль газа нажимают сильнее, в мотор поступает больше смеси, давление газов растет — как и момент на валу.

В Международной системе единиц величину измеряют в ньютон-метрах, сокращенно Н·м. Один ньютон-метр означает, что к рычагу длиной один метр приложили усилие в один ньютон.

Для наглядности величину переводят в более привычные килограммы. По государственному стандарту 1 кг·с  ​равна 9,8 ньютона. В пересчете 1 Н·м — это усилие в 0,102 кг·с на рычаге длиной 1 м, или 1 кг·с на рычаге в10,2 см.

В характеристиках автомобилей указывают максимальные значения. Цифры сильно зависят от того, к какому типу относится мотор и как он сконструирован. Одинаковые по мощности агрегаты выдают разную тягу. В качестве примера можно взять бензиновый Volkswagen Tiguan 1.4 TSI мощностью 150 л. с. Он выдает 250 Н·м в диапазоне 1 500—3 500 об/мин. Дизельная версия Tiguan 2.0 TDI с такой же мощностью 150 л. с. развивает уже 340 Н·м в диапазоне 1 750—3 000 об/мин. Электрический седан Evolute i-PRO производит 210 Н·м крутящего момента. При этом сравнивать его с Tiguan по мощности нельзя: у Evolute заявлена пиковая мощность 150 л. с., а у Tiguan — паспортная.

Мощность и момент на валу неразрывно связаны через обороты коленвала. Для расчетов инженеры используют формулы.

По стандарту стендовых испытаний автомобильных двигателей мощность в киловаттах, кВт, вычисляют так: крутящий момент в Н·м умножают на обороты коленвала в минуту, а результат делят на коэффициент 9 550.

Если мощность нужно получить в лошадиных силах, л. с., применяется другой подход. По государственному стандарту одна лошадиная сила равна 735,499 ватта. С учетом этого пересчета мощность в лошадиных силах рассчитывают умножением момента в Н·м на обороты, но результат делят на коэффициент 7 024.

Из формул видно, что мощность зависит не только от момента, но и от того, насколько быстро крутится вал. Двигатель выдает высокую мощность за счет огромных оборотов, даже если сам крутящий момент при этом невелик.

Момент на валу напрямую определяет тяговые возможности машины. В повседневных поездках она проявляется в способности автомобиля уверенно ускоряться с малых оборотов, преодолевать крутые подъемы, не переключаясь на пониженную передачу, и буксировать тяжелые прицепы.

Машина с высоким моментом легче трогается с места, особенно если салон полностью загружен пассажирами и багажом. На трассе такой запас тяги делает обгоны безопаснее: автомобиль охотнее отзывается на нажатие педали газа без необходимости сильно раскручивать двигатель.

Однако больший момент не всегда автоматически означает лучший разгон с места. Динамика зависит от множества других факторов, включая настройки коробки передач, вес машины и диапазон оборотов.

Например, заявленное производителем время разгона до 100 км/ч у бензинового Volkswagen Tiguan 1.4 TSI составляет 9,2 секунды. Дизельный Tiguan 2.0 TDI той же мощности обладает моментом на 90 Н·м больше, но разгоняется до сотни за 9,3 секунды.

По паспорту разница 0,1 секунды в пользу бензиновой версии. Но в замерах дизельный Tiguan оказался быстрее на доли секунды: на результат повлияли фактическая отдача моторов и разные коробки DSG — семиступенчатая у дизеля и шестиступенчатая у бензиновой версии.

В условиях бездорожья тяга играет решающую роль. При движении по вязкой грязи или глубокому снегу колеса испытывают сильное сопротивление. Чтобы провернуть их, требуется приложить значительное усилие. Если мотор выдает слабую тягу на низких оборотах, водителю приходится сильно газовать. Из-за этого колеса срываются в пробуксовку, и машина закапывается. Моментный мотор позволяет двигаться медленно и уверенно, проворачивая колеса без срыва в пробуксовку.

Когда выбирают автомобиль, чтобы регулярно буксировать прицеп или дом на колесах, внимание обращают именно на тяговые характеристики — момент, а не на мощность. Тяжелый груз создает дополнительное сопротивление движению. Слабый мотор в таких условиях постоянно работает на высоких оборотах, что приводит к перегреву, повышенному расходу топлива и быстрому износу узлов.

Максимальный крутящий момент — это наивысшее значение, которое двигатель способен развить при полностью нажатой педали газа. Эта величина достигается, только когда коленвал делает определенное количество оборотов.

В характеристиках автомобилей показатель часто указывают не одной цифрой оборотов, а диапазоном. Этот отрезок называют «полкой» момента. Пока обороты находятся внутри полки, мотор выдает максимальный момент. Чем шире этот диапазон и чем раньше он начинается, тем удобнее управлять автомобилем.

Наличие полки характерно для современных двигателей с турбонаддувом. Поскольку турбина нагнетает воздух под давлением, мотор выходит на пиковые значения на низких оборотах и удерживает их долгое время.

Например, турбомотор Haval Jolion 1,5 л на 143 л. с. с механической коробкой выдает максимальные 210 Н·м в диапазоне 2000—4400 об/мин. Другая версия этого двигателя на 150 л. с. с роботизированной коробкой передач и полным приводом держит 270 Н·м в диапазоне 1 500—3600 об/мин.

У атмосферных моторов Lada Vesta SW Cross производитель указывает не диапазон, а одно значение оборотов. В официальных характеристиках у версии с мотором 1.6 литра указан максимальный крутящий момент 148 Н·м при 4200 об/мин. Двигатель объемом 1.8 литра выдает 170 Н·м при 3700 об/мин. Чтобы машина максимально ускорилась, двигатель приходится сильно раскручивать.

Если уметь читать эти характеристики в буклетах дилера, это помогает понять характер машины до тестовой поездки. Лучше обратить внимание на обороты, при которых мотор выдает максимальный момент. Если пик находится высоко, машина потребует активной работы рычагом коробки передач при обгонах. Если мотор турбированный с широкой полкой, машина будет ускоряться плавно и уверенно с оборотов, где она начинается: у Haval Jolion — уже с 1 500—2 000 об/мин.

Увеличить момент на валу, не вмешиваясь серьезно в механику, можно программным путем. Этот процесс называют чип-тюнингом. Специалисты меняют заводские настройки в электронном блоке, который управляет двигателем настраивают алгоритм впрыска, зажигание и давление наддува, и мотор начинает работать с большей отдачей.

Механический тюнинг предполагает замену деталей. На машину устанавливают более производительные турбины, меняют распредвалы, дорабатывают систему впуска и выпуска. Такие работы обходятся дорого, при этом требует высокой квалификации механиков.

Когда водитель увеличивает тягу, он всегда рискует ресурсом автомобиля. Заводские узлы рассчитаны на определенные нагрузки. Когда крутящий момент возрастает, на коробку передач, приводы и сцепление ложится большая нагрузка, и они изнашиваются быстрее. Детали самого мотора тоже стареют раньше: газы давят сильнее и температура растет.

До вмешательства в заводские настройки нужно тщательно оценить последствия. Если машина на гарантии, после того как прошивку изменили, дилер может отказать в бесплатном ремонте.

Крутящий момент показывает тягу двигателя — как быстро можно разогнать машину или насколько тяжелый прицеп буксировать. Мощность определяет максимальную скорость, которую может развить автомобиль.

Простая аналогия: тяжелоатлет поднимает огромную штангу один раз — это крутящий момент. Боксер наносит серию быстрых, но менее сильных ударов — это мощность. Высокая тяга нужна, чтобы машина могла уверенно трогаться с места и преодолевать тяжелые участки, а мощность помогает поддерживать высокую скорость на трассе.

Идеального значения не существует, подбирать машину нужно под конкретные задачи. Компактному городскому автомобилю для поездок за покупками достаточно скромных показателей. Тяжелому рамному внедорожнику, который передвигается по бездорожью и тянет за собой прицеп, потребуется куда большая тяга. Важны не только пиковые цифры, но и диапазон оборотов. Чем раньше двигатель выходит на максимальные показатели, тем комфортнее управлять машиной в городском потоке.

Оба параметра важны, но проявляют себя в разных ситуациях. Мощность показывает, способна ли машина достичь высокой максимальной скорости. Крутящий момент важен в повседневных сценариях. Он отвечает за уверенный старт со светофора, безопасные обгоны на загородных шоссе и способность ехать в горку без потери скорости. Для городской машины тяга на низких оборотах гораздо полезнее высокой пиковой мощности, которая достигается только у красной зоны тахометра.

1. Крутящий момент — это физическая величина, которая показывает тягу на валу двигателя, измеряется в ньютон-метрах.
2. Широкая полка момента на низких оборотах делает разгон уверенным и плавным.
3. Высокие показатели момента важны для тяжелых внедорожников и машин с прицепами.
4. Когда тягу увеличивают чип-тюнингом, рискуют ресурсом коробки передач и мотора.
5. Когда выбирают машину для города, внимание обращают на крутящий момент, а не на пиковую мощность.