Как поднять крутящий момент двигателя?

Как повысить мощность двигателя и зачем это нужно

Мощность двигателя — одна из основных характеристик автомобиля, которая определяет количество произведенной им работы. Она определяет, какой вес (включая собственный), с какой скоростью и на какое расстояние сможет переместить автомобиль за определенный промежуток времени. Следовательно крупногабаритные и высокоскоростные машины должны иметь двигатели с большей мощностью. Добиться этого можно различными способами, о которых и пойдет речь далее.

На что влияет мощность и для чего ее увеличивать

Говоря о мощности ДВС (двигателя внутреннего сгорания) нельзя обойти стороной такой динамический параметр, как крутящий момент. О нем, как и о самой мощности, а также о других характеристиках мотора более подробно рассказано в отдельной статье. Тут же следует вспомнить, что мощность — это фактически крутящий момент, умноженный на обороты коленчатого вала. Зная теорию, становится очевидно, что изменить ее можно либо увеличив крутящий момент, либо обороты двигателя.

Мощность мотора определяет максимальную скорость разгона автомобиля.

Во втором случае неизбежно возникают силы инерции, что приводит к разрушению подвижных деталей двигателя, и такой способ мало применим на практике. В свою очередь, чтобы изменить крутящий момент, можно сделать больше расстояние от центра коленвала до центра шатунной шейки (плечо рычага) или увеличить силу давления отработавших газов на поршень.

При изменении геометрических параметров рычага становятся больше и габариты мотора, что также не всегда допустимо. Остается вариант с изменением силы. Решается такая задача двумя путями: увеличением расхода топлива или более эффективным его использованием.

Основные методы повышения мощности мотора

На практике увеличить мощность можно как бензинового, так и дизельного двигателя. Чтобы добиться лучшего результата рекомендуется использовать весь комплекс мер.

Увеличение объема цилиндров и степени сжатия

Изменение объема двигателя — достаточно распространенный и простой способ. Он может быть реализован сразу несколькими решениями:

• Растачивание цилиндров с последующей установкой поршней большего диаметра. Очень важно, чтобы все цилиндры были расточены одинаково.
• Замена прокладки ГБЦ на более тонкую.
• Стачивание головки блока цилиндров.

Любые слесарные работы по изменению параметров мотора должны проводиться только опытным специалистом. Также следует понимать, что подобные процедуры, так или иначе, являются вмешательством в конструкцию и влияют на работу и срок службы двигателя.

Замена деталей мотора

Установка облегченных деталей взамен заводских позволяет сделать работу двигателя более быстрой, а следовательно, возрастает эффективность. Как правило, меняются маховик, поршни и кольца. Более легкий маховик вращается быстрее и позволяет повысить мощность до 4% от исходной. Обратная сторона медали — нестабильный холостой ход. Легкому маховику не хватает инерции. Облегченные поршни и кольца представляют собой цельные кованые конструкции, которые не только ускоряют работу двигателя, но и отличаются более высокой прочностью.

Кованые поршни ДВС

Главными недостатками этого способа является высокая стоимость альтернативных деталей, а также сложность самого процесса замены.

Для повышения лошадиных сил двигателя нередко меняют и распредвалы. В зависимости от типа валов это позволяет увеличивать мощность только на низких или высоких оборотах, или независимо от режима работы двигателя.

«Нулевой» воздушный фильтр и «прямоток»

Прямоточная система выхлопа позволяет повышать мощность двигателя до 5%, однако, в результате существенно увеличивается шум. Суть способа заключается в уменьшении сопротивления отработавших газов, что позволяет двигателю экономить энергию на их вывод. Вместо этого последняя направляется на коленвал, заставляя его работать интенсивнее.

«Нулевой» воздушній фильтр

При установке воздушного фильтра низкого сопротивления сохраняется та же идея — снять нагрузку с мотора. Важно уделить внимание качеству фильтра, поскольку недорогие варианты могут существенно снизить срок службы самого двигателя.

Установка турбонаддува

Благодаря оснащению двигателя турбиной, можно повысить количество топлива, подаваемое в цилиндры и обеспечить его полное сгорание. Достигается это за счет того, что компрессор осуществляет нагнетание большего потока воздуха в цилиндры, и процесс сжигания топливовоздушной смеси становится более быстрым. Работа двигателя становится более эффективной, а в ряде случаев можно изменить характеристики практически вдвое. Недостатком этого метода является дороговизна как самой турбины, так и услуг по ее установке.

Установка баллона с закисью азота NOS

Это достаточно опасный и дорогостоящий способ. Установка закиси азота применяется на легковых автомобилях и позволяет увеличить мощность в несколько раз. Метод основан на том, что при повышении температуры закись азота распадается на частицы азота и кислорода, что позволяет насыщать топливовоздушную смесь кислородом до 31%. При увеличении количества подаваемого топлива увеличивается и мощность двигателя.

Элементы установки закиси азота

Выбирая этот способ, важно понимать, что такой режим для самого мотора является достаточно тяжелым, а потому при постоянном использовании существенно падает его ресурс.

Чип-тюнинг

Один из наиболее простых способов, не требующий дополнительных затрат или замены деталей — это установка новой прошивки блока управления двигателя. Как правило, производители сознательно снижают рабочие характеристики мотора, дефорсируют его. Делается это по целому ряду причин. Например, если нужно увеличить экологические показатели двигателя или попасть в рамки транспортного налога. Замена программного обеспечения может повысить мощность мотора до 15% от исходной. С другой стороны, необходимо быть уверенным в качестве новой прошивки и правильности ее установки.

Дополнительные способы

Рассматривая способы увеличения мощности двигателя, следует уделить внимание и косвенным факторам. Например, таким, как использование топлива более высокого качества, применение менее вязкого масла, уменьшение собственного веса автомобиля и замена комплектующих (свечей зажигания и т.д.) на более качественные.

Если говорить о присадках для топлива и различных омагничивателях, то их эффективность крайне низка, а зачастую и вовсе равна нулю. Любые заверения производителя таких средств увеличить мощность на 50% и более не имеют экспертного подтверждения и в профессиональной сфере воспринимаются исключительно как обман потребителя.

Подводя итоги, следует сказать, что изменение заводских характеристик мотора автомобиля неизменно влечет за собой необходимость доработки систем выхлопа, охлаждения, торможения, сцепления и т.д. Также более высокие нагрузки непременно скажутся на КПП и ходовой части автомобиля, а значит, потребуется уделить внимание и их усилению.

Безопасное вождение: крутящий момент двигателя

Как связана работа двигателя с безопасностью вождения? Что такое крутящий момент двигателя и как он влияет на безопасность? Для чего нужен тахометр? Каковы минусы автомата и режима D в автоматической коробке передач? Как правильно переключать передачи на «механике»? Почему опасно движение накатом? Можно ли включать нейтралку в движении? Почему опасно выжимать педаль сцепления при торможении? Почему правильно тормозить на механике при включенной передаче? На все эти часто задаваемые мне вопросы я дам ответы в этой и следующих статьях.

Что такое крутящий момент двигателя?

Если по-научному, то это произведение силы, приложенной к рычагу, и расстояния от оси вращения рычага до точки приложения силы. В физике это называется моментом силы, а в технике устоялось словосочетание «крутящий момент». Распространенная единица измерения – Н*м (ньютон на метр).

Теперь по-человечески 🙂 Крутящий момент двигателя – величина, демонстрирующая нам тяговые возможности мотора. Чем больше крутящий момент приходит от мотора на колеса автомобиля, тем больший груз может сдвинуть с места автомобиль и тем большее ускорение может развить. Отсюда ясно, что грузовики, тракторы, тягачи и бульдозеры, а также машины для спортивного вождения в первую очередь «заинтересованы» в большом крутящем моменте.

Крутящий момент, приходящий от двигателя на колеса, зависит не только от двигателя, но и от передаточных чисел главной пары и коробки передач: чем больше передаточные числа, тем больший крутящий момент передается на колеса при одном и том же крутящем моменте мотора и тем динамичнее автомобиль.

Лошади – ни при чем

Заметьте, про мощность мотора, которую принято измерять в лошадиных силах, я пока не написал ни слова. Хотя максимальная мощность считается основной характеристикой мотора и часто с удовольствием обсуждается автолюбителями, она имеет мало отношения к безопасности управления автомобилем и напрямую «отвечает» за максимальную скорость машины. Но часто ли нам в жизни приходится ездить на максималке?

На динамику разгона влияет много разных факторов, в частности, номер включенной передачи в коробке, и об этом мы еще поговорим. А если обсуждать характеристики именно двигателя, то вкратце все выглядит так: для максимальной скорости нужна мощность, для ускорения – крутящий момент.

Для чего нужен тахометр?

В любой «уважающей себя» машине есть такой прибор как тахометр. Для многих опытных водителей очевидно, о чём я сейчас напишу, но часто встречаются люди, которые вообще никогда не задумывались ни о наличии тахометра, ни о его предназначении. Он обычно располагается рядом со спидометром и показывает, простите за выражение, частоту вращения коленчатого вала двигателя 🙂 Или на жаргоне это проще называют «обороты двигателя». Чем сильнее водитель нажимает на педаль газа, тем больше топлива поступает в мотор и тем больше его обороты. Соответственно, при разгоне стрелка тахометра движется вверх по шкале, при замедлении – вниз.

Как все это связано между собой? И какое отношение это имеет к безопасному вождению?

Тахометр и крутящий момент

Теперь самое интересное. Посмотрите на технические характеристики любого автомобиля, и вы увидите: в них указаны не просто мощность и крутящий момент, а максимальная мощность и максимальный крутящий момент. Стало быть, бывают еще и не максимальная мощность и не максимальный крутящий момент…

Эти вопросы мы подробно разбираем на эксклюзивном курсе нашей школы «курс MBA для водителя: Мастерство Вождения Автомобиля», где я часто задаю студентам вопрос: «Предположим, мощность вашего авто – 200 л.с. Всегда ли вы имеете под капотом эти 200 лошадей?» В ответ я обычно слышу либо «не знаю», либо «всегда». Причем ответ «всегда» аргументируется так: «Ну ведь в паспорте написано, что мощность равна 200 л. с., значит, она у меня есть всегда».

Ответ неверный. Обратимся к техническим характеристикам, например, Honda Accord VII 2.4. Вот что там написано:

• максимальная мощность: 190 л.с. при 6800 об/мин
• максимальный крутящий момент: 220 Н*м при 4500 об/мин

Мотор развивает максимальные мощность и момент не всегда, а только когда стрелка тахометра показывает определенные значения, в случае с Honda Accord, 6800 об/мин! И максимальный крутящий момент – при показании стрелкой 4500 об/мин.

Отсюда первый вывод: максимальная мощность и максимальный крутящий момент зависят от оборотов двигателя.

Опасность высоких оборотов — миф

И отсюда же второй вывод. Многие из моих учеников и просто знакомых рассказывают, что инструкторы в автошколах очень не любят, когда мотор ревёт, и, ругаясь, заставляют переключаться на повышенную передачу. Якобы, движение на высоких оборотах вредно и разрушительно для мотора, снижается его ресурс и т.п. Друзья мои, это миф!

Сами посудите, производитель заложил в характеристики мотора возможность и, порой, необходимость движения на средних и высоких оборотах вплоть до того, когда стрелка тахометра «ложится» на красную зону. И без этого невозможно достичь ни максимального крутящего момента, ни максимальной мощности. Как думаете, у кого больший авторитет в этом вопросе: у инструктора из местной автошколы или у мирового производителя автомобилей?

Максимальное ускорение – на высоких оборотах

Идем дальше и посмотрим на график – так называемую внешнюю скоростную характеристику – для той же Honda Accord VII 2.4:

Как видно из графика, максимальная мощность «находится» в конце шкалы тахометра, возле его красной зоны – 6800 об/мин. Выходит, наши 190 лошадей машина выдает только в те самые «ужасные» моменты, когда мотор ревет, а тахометр зашкаливает 🙂 В остальные 99% времени езды вы используете лишь какую-то часть его мощности.

Что касается крутящего момента, то он имеет форму горба, и его зона максимума находится в районе 3000-5000 об/мин. Какой в этом практический смысл? При показаниях тахометра ниже 3000 об/мин движок тянет не ахти как, а в районе 2000 и ниже – не тянет вообще и очень страдает, если в эти, по-настоящему для него ужасные, моменты водитель от него что-то требует. И самое интересное, это актуально для большинства бензиновых моторов – ниже 3000 двигатель тянет плохо! У зоны ниже 3000 есть и свой плюс: низкий расход топлива.

Два режима работы двигателя

И тогда мы можем условно разделить тахометр на 2 зоны:

Экономичная зона: 2000-3500 об/мин. На рисунке отмечена зеленым. В этой зоне мотор потребляет мало топлива и плохо ускоряется.

Скоростная зона: 3500 об/мин и выше. На рисунке отмечена желтым. В этой зоне мотор необычно прожорлив, но ускорение выдает что надо – максимальное.

Обратите внимание на еще одну зону – красную: туда стрелке тахометра лучше вообще никогда не попадать, поскольку это будет уже разрушительно для двигателя. Но не стоит волноваться: в современных машинах на заводе устанавливают ограничитель оборотов, который не позволяет стрелке зайти в красную зону.

Все приведенные показания тахометра в целом актуальны для атмосферных бензиновых моторов. У турбированных моторов максимум момента начинается при более низких оборотах: 2000-2500 об/мин. А у дизелей вся картинка мощности и момента смещена влево, в зону более низких оборотов. То есть у дизелей все выглядит точно так же, только минус 1000 об/мин.

Безопасное вождение, крутящий момент и тахометр

И теперь переходим к самой сути вопроса. Как связана безопасность вождения с крутящим моментом и, тем более, с тахометром? Очень просто. Безопасность вождения означает возможность совершить маневр, который позволил бы избежать ДТП. А маневров может быть три:

1. Изменение направления движения (действия рулем);

• торможение рабочим тормозом (нажатие на педаль тормоза)
• торможение двигателем (отпускание педали газа)

3. Ускорение (нажатие на педаль газа)

Руль и тормоз: всегда готовы!

Если сцепление шин с дорогой хорошее, изменить направление движения мы можем всегда, поскольку руль по умолчанию находится в «боевом» состоянии. Повернули руль – повернул и автомобиль. Аналогичная ситуация с торможением: педаль тормоза всегда готова к работе. Нажали – затормозили.

Педаль газа часто дремлет

А с педалью газа дело обстоит куда сложнее. Автомобиль не всегда хорошо реагирует на действия педалью газа, а только в зоне максимального крутящего момента, то есть в зоне средних и высоких показаний тахометра. Совершить маневр ускорения или торможения двигателем мы можем, только в тот удачный и счастливый момент, когда стрелка тахометра показывает не ниже 3000 об/мин.

Получается, руль и педаль тормоза в машине готовы к маневру всегда, а педаль газа – не всегда, а только при показаниях тахометра не ниже 3000 об/мин. И если дорожная ситуация возможно (возможно! Мы ведь не можем заранее знать исход событий на 100%, а можем только прогнозировать) потребует от вас активных действий педалью газа, вам следует заблаговременно повысить обороты двигателя до 3500 об/мин или выше.

Безопасность вождения — максимальный крутящий момент

Уверен, теперь вам понятна связь между тахометром, крутящим моментом двигателя и безопасностью вождения 🙂

Итак, чтобы сохранить безопасность вождения и быть готовым к маневру, нужно повысить обороты двигателя до «желтой», скоростной зоны тахометра. Как это сделать? Очень просто – включить пониженную передачу. Если у вас механическая коробка передач, то, без вариантов, делаете это сами. Если же у вас «автомат», идеально, если вы тоже переключите передачу заранее сами, с помощью режима ручного переключения. Зачем в ручном режиме? Об этом читайте в статье «Безопасное вождение: минусы автомата».

Для чего нужна коробка передач?

Как становится ясно из написанного выше, двигатель дорожного автомобиля работает по-разному при разных оборотах. На «низах» потребляет мало топлива и плохо тянет, на «верхах» тянет хорошо, но и аппетитом обладает куда большим. Значит, нам нужно управлять оборотами мотора, чтобы получать от него нужную отдачу в зависимости от дорожной ситуации. Как это сделать? Очень просто: переключать передачи. Именно для этого в любой машине есть коробка передач: для регулировки оборотов двигателя, и ни для чего больше!

Сами посудите, в большинстве современных машин, кроме малолитражек, II передача обеспечивает разгон до 90 км/ч. А что такое 90 км/ч? Это средняя скорость движения на скоростных трассах. Да, есть любители погонять по 140-150 км/ч, но их меньше, и с такими скоростями может справиться уже III передача. Однако те же современные коробки делаются пяти-, шести- а то и семиступенчатыми. Вопрос: зачем нужны IV, V и VI передачи, если можно управиться первыми тремя? Как раз для того, чтобы ехать с теми же скоростями, но при более низких оборотах двигателя и с большей экономичностью. А зачем на II передаче разгоняться до 90 км/ч, если можно обойтись экономичной VI передачей? Как раз для работы мотора на высоких обороах и возможности интенсивного ускорения.

Вот и вся наука! Именно поэтому правильно пользоваться тахометром при выборе передачи, а не чем-то еще. Потому что переключаем передачи мы именно для изменения оборотов двигателя, чтобы на любой скорости удерживать обороты двигателя в экономичной зоне и иметь при этом достаточный крутящий момент и тягу.

Крутящий момент двигателя

Механизмы, узлы или детали автомобиля, все вместе и каждый по отдельности, безусловно важны, но основным элементом конструкции конечно же является двигатель. Анализ технических характеристик этого генератора движущей силы позволяет судить о том, насколько быстро авто набирает определенную скорость, как изменяются его тяговые и динамические возможности при увеличении его массы, езде в сложных дорожных условиях.

Базовые параметры двигателей внутреннего сгорания, бензиновых или дизельных, которые устанавливаются на абсолютное большинство современных легковых автомобилей, можно условно разбить на две группы.

Конструктивно заданные характеристики закладываются при проектировании и в процессе производства силового агрегата, являются неизменными в процессе эксплуатации:

• тип двигателя (бензиновый или дизельный);
• рабочий объем;
• степень сжатия топливовоздушной смеси.

Показателями, характеризующими работу мотора или так называемыми рабочими параметрами, являются:

• мощность;
• крутящий момент;
• удельный расход топлива.

Наибольший интерес вызывают параметры, от которых напрямую зависят динамические свойства автомобиля – это мощность и крутящий момент двигателя. Что же из себя представляют эти характеристики?

Что такое мощность двигателя

В официальных описаниях технических характеристик силовых агрегатов, параллельно с указанием мощности, обязательно приводится значение крутящего момента. Понятие мощности двигателя и понимание этого параметра, как правило, не вызывает сложностей – это физическая величина, характеризующая работу двигателя, выполняемую за единицу времени. То есть, мощность показывает, как быстро сможет автомобиль, имеющий определенную массу, преодолеть заданное расстояние. Чем больше мощность, тем больше максимальная скорость при неизменной снаряженной массе.

Мощность измеряется в ваттах или киловаттах (кВт), а также в лошадиных силах. Стоит отметить, что «лошадиная сила» – это внесистемная единица измерения (1 лошадиная сила = 735,5 Вт или 1 кВт = 1,36 л. с.).

Что такое крутящий момент двигателя

Несколько по-иному обстоит ситуация с пониманием крутящего момента, но, зная основные законы физики и базовое устройство силового агрегата, можно без труда прояснить это понятие. Крутящий момент двигателя – это качественный показатель, характеризующий силу вращения коленчатого вала. Этот параметр рассчитывается как произведение силы, приложенной к поршню, на плечо (расстояние от центральной оси вращения коленчатого вала до места крепления поршня (шатунной шейки)). Крутящий момент измеряется в ньютонах на метр (Нм).

Крутящий момент на коленчатом валу, как следует из вышеприведенной формулы, зависит от силы давления газов на поршень, а также от рабочего объема двигателя и степени сжатия топливной смеси в цилиндрах. Кстати сказать, значительно более высокий крутящий момент дизельных двигателей, по сравнению с аналогичными по объему бензиновыми моторами, объясняется чрезвычайно высокой степенью сжатия смеси дизельного топлива и воздуха в камерах сгорания (бензиновые — примерно 10:1, дизельные – около 20:1).

Высокий крутящий момент двигателя обеспечивает автомобилю отличную динамику разгона уже при низких оборотах вращения коленчатого вала, существенно увеличивает тяговые характеристики силового агрегата – повышает грузоподъемность авто и его проходимость.

Максимальное значение крутящего момента двигатель внутреннего сгорания достигает при определенных оборотах. У бензиновых моторов этот показатель более высокий, чем у «дизелей».

Мощность или крутящий момент — что важнее?

Если провести сравнительную оценку двух рабочих характеристик двигателя – мощности и крутящего момента, то очевидными становятся следующие факты:

• крутящий момент на коленчатом валу – основной параметр, характеризующий работу силового агрегата;
• мощность двигателя – это вторичная рабочая характеристика мотора, которая, по своей сути, является производной крутящего момента;
• зависимость мощности от крутящего момента выражается отношением: Р = М*n, где Р – мощность, М – крутящий момент, n – количество оборотов коленчатого вала в минуту;
• мощность двигателя линейно зависима от частоты вращения коленчатого вала: чем выше обороты, тем больше мощность мотора (естественно, до определенных пределов);
• крутящий момент также увеличивается при повышении оборотов двигателя, но достигнув своего максимального значения (при определенной частоте вращения коленчатого вала), его показатели снижаются, независимо от дальнейшего увеличения оборотов (график зависимости крутящего момента от частоты вращения двигателя имеет вид перевернутой параболы).

Некоторые выводы

• При оценке эксплуатационных параметров автомобиля и непосредственно рабочих характеристик его двигателя, величина крутящего момента обладает большим приоритетом, чем мощность.
• Среди силовых агрегатов, имеющих схожие конструктивные и рабочие параметры, предпочтительнее выглядят те, у которых крутящий момент больше.
• Для обеспечения наилучшей динамики разгона автомобиля и обеспечения оптимальных тяговых свойств двигателя, частоту вращения коленчатого вала нужно поддерживать в том диапазоне значений, при которых крутящий момент достигает своих пиковых показателей.

Изменение крутящего момента и динамика автомобиля

Чтобы обеспечить наилучшие динамические характеристики, автопроизводители стремятся устанавливать на автомобили силовые агрегаты, обладающие максимальным крутящим моментом в более широком диапазоне оборотов двигателя. Высокий крутящий момент характерен для дизельных силовых агрегатов, а также многоцилиндровых и турбированных моторов.

Чтобы правильно оценивать роль мощности и крутящего момента в формировании динамических характеристик автомобиля, нужно уяснить следующие факты:

• автомобиль с более мощным, но не обладающим достаточным крутящим моментом двигателем, будет уступать в разгонной динамике авто с высоким крутящим моментом;
• высокий крутящий момент, «подхватываемый» двигателем на низких оборотах, позволяет автомобилю ускоряться значительно эффективней;
• максимально возможная скорость автомобиля напрямую зависит от мощности двигателя, а крутящий момент не влияет на этот показатель: автомобили, обладающие огромным крутящим моментом, могут развивать весьма скромную максимальную скорость; пример: спортивные болиды (небольшой крутящий момент на карданном валу и высокая скорость) или тяжелые внедорожники (внушительный крутящий момент и невысокая максимальная скорость).

Независимо от мощности двигателя, разгонная динамика автомобиля, а также его способность «резво» преодолевать подъемы всецело зависят от величины максимального крутящего момента. Чем больший крутящий момент передается на ведущие колеса и чем шире диапазон оборотов двигателя, в котором он достигается, тем увереннее авто ускоряется и преодолевает сложные участки дороги.

Стоит заметить, что сравнение характеристик конструкционно идентичных, но имеющих разные крутящие моменты двигателей, имеет смысл только при одинаковых параметрах трансмиссии; коробки переключения передач должны обладать схожими передаточными отношениями. В противном случае, сравнивать крутящие моменты двигателей не имеет практического смысла.