22 януари 2018 г., модифициран на 23 януари 2018 г. от Рубен Фидалго

въртящия

Въртящият момент и мощността са нещо като двете страни на една и съща монета в двигателя. За да развие мощност, двигателят трябва да има въртящ момент. Нека да видим какво представлява всяка от тези физически величини в двигателя на автомобила.

Преди да съществуват механични кранове, конете са били използвани за извеждане на минерали на повърхността в мините. Кон е бил в състояние да вдигне тегло от около 150 кг на 100 метра за една минута. Машина, която е развила 10 CV (конски сили) би свършила 10 пъти повече работа, тоест: ще вдигне същото тегло за същото време, но 1000 метра, или ще намали с 10 времето, необходимо за повишаване на същото тегло със същата височина или ще се умножи по 10 теглото, поддържайки височината и времето постоянни.

Във физиката Мощността се дефинира като количество, което измерва количеството свършена работа за единица време а сила, която причинява промяна в движението на тялото, се счита за работа. Когато натискаме кутия, която не се движи, ние прилагаме сила. Ако сме в състояние да плъзнем тази кутия или ако я преместим от земята, за да я сложим на маса, тази сила работи. Колкото повече кутии можем да поставим на масата за най-кратко време, толкова повече мощност имаме.

Когато говорим за въртящ момент, трябва да кажем въртящ момент или въртящ момент, но сме склонни да го съкращаваме, като просто казваме въртящ момент. Въртящият момент е величина, получена чрез умножаване на прилаганата от нас сила по разстоянието между точката на прилагане на силата и точката на въртене, казва се „сила от лостовото рамо“. Ще го разберем по-добре с пример и ще видим и как влияе разстоянието за увеличаване или намаляване на въртящия момент. Именно на този принцип се основават механичните везни за претегляне.

В римска скала Имаме тава, върху която се отлага това, което искаме да претеглим, и градуирана лента, по която плъзгаме известно и постоянно тегло, наречено противотежест. За да знаем теглото на това, което е на тавата, това, което правим, е да плъзгаме противотежестта по щангата, докато везната се балансира. Това противотежест, умножено по рамото на лоста, е двойка и е идентично по стойност на теглото, което имаме на тавата.

Противотежестта, която плъзгаме, е постоянна, но прави повече лост (по-голям въртящ момент), колкото повече я отдалечаваме, като можем да балансираме везната спрямо тава, която има по-голямо тегло от тази, която движим от щангата. Е закона на лоста. Колкото по-дълъг е лостът, с който искаме да движим нещо, толкова повече тежест можем да движим. Имаме силата, която имаме, ако можем да преместим повече тегло, като увеличим лоста, това е, защото това, което увеличаваме, е нашият въртящ момент.

Както виждаме, мощността се определя като тази сила, способна да генерира работа в единица време и въртящият момент е сила, умножена по рамото на лоста, така че мощността и въртящият момент са величини, свързани със силите. Нека да видим какво представлява всяка от тези величини, когато говорим за характеристиките на мотора.

Мощност и въртящ момент на мотор

Ако двигателят нямаше въртящ момент, той нямаше да има мощност. И двете величини вървят ръка за ръка. В нашето подсъзнание ние по-добре разбираме идеята какво е сила, но в действителност грешим. Когато седите в кола и когато ускорите, забелязвате как се смачквате срещу седалката, казвате „каква сила“, но всъщност това, което смачквате върху седалката, е въртящият момент на двигателя. Мощността е резултат от умножаване на въртящия момент по броя на оборотите.

Вижте графиката по-горе. Червената линия представлява мощност, а синята линия представлява въртящ момент. Хоризонталната ос показва оборотите на двигателя, а вертикалната ос стойности на мощността и въртящия момент. Между 1200 и 1600 об/мин графиката на въртящия момент се увеличава. Между 1600 и 2400 оборота в минута въртящият момент е практически постоянен и оттам започва да намалява до 3600 оборота в минута, като в този момент въртящият момент спада по-рязко. Нека да видим как тази графика на въртящия момент влияе върху мощността:

С увеличаване на въртящия момент мощността се увеличава по-рязко. На графиката наклонът на мощността между тези 1200 и 1600 об/мин е много стръмен. Когато въртящият момент е постоянен ясно се вижда, че мощността нараства линейно с обороти, с наклон, който е постоянен.

От 2400 об/мин въртящият момент спада, но мощността продължава да се увеличава с оборотите, въпреки че наклонът му намалява. В тази лента двигателят може да продължи да увеличава мощността, въпреки че има по-малък въртящ момент, тъй като оборотите се увеличават и въртящият момент не спада много рязко.

Само когато въртящият момент пада рязко (в този пример, започвайки от 3600 об/мин), мощността започва да спада, защото загубата на въртящ момент е по-голяма от увеличаването на оборотите на двигателя.

Въртящият момент на двигателя е величината, която определя главно ускоренията и възстановяванията на автомобила, докато мощността по-скоро определя максималната скорост което е в състояние да достигне. Нека си представим теоретичен двигател, при който въртящият момент е много нисък и расте много бавно, докато достигне 10 000 оборота в минута (без да се вземат предвид съотношенията на различните предавки на скоростната кутия). Тази кола би имала много лошо ускорение, но щеше да може да достигне висока максимална скорост, защото малко по малко би набирала мощност и щеше да може постепенно да преодолее съпротивата за напредване.

От друга страна, имаме двигател с огромен коефициент на въртящ момент, но това почти напълно го губи от 2000 оборота в минута. Тази кола би имала жестоки ускорения от място и би се възстановила много добре на високи предавки, но щеше да има лоша максимална скорост.