АвтоМИР — Всё про автомобили

Почему у грузовиков и спортивных гоночных автомобилей такая разная мощность двигателей?

Начнем с ответа на данный вопрос, а затем посмотрим, почему дело с двигателями обстоит именно так.

Разумеется, причиной разности характеристик двигателей является то, для чего оба этих двигателя предназначены. 8-литровый дизельный двигатель работает долго и «в развалку». Это означает, что поршень движется на относительно большое расстояние вверх и вниз в цилиндре на каждом цикле (если последние слова Вам не понятны, рекомендуем прочитать сначала статью «Как работает двигатель»). Гоночный двигатель, с другой стороны, имеет короткий ход поршня. В то же время поршень в гоночном двигателе имеет большой диаметр, чем компенсируется короткий ход в плане одинакового рабочего объёма обоих двигателей.

Это, в свою очередь, означает, что гоночный двигатель может работать намного быстрее — до немыслимых 15 000 оборотов в минуту в двигателе болида Формулы-1, к примеру, но имеет сравнительно небольшой крутящий момент. Громоздкий дизельный двигатель, как правило, не может подняться в оборотах выше 3 000-4 000 оборотов в минуту, но имеет внушительный крутящий момент из-за длительного цикла работы поршня, что является следствием применения большого рычага. Такой большой крутящий момент в двигателе грузовика позволяет ему тянуть огромный груз в 20 тонн и более в гору, о чём гоночному болиду (точнее, его водителю), конечно же, не приходится и мечтать.

Так почему же двигатель с огромным крутящим моментом и низкими максимальными оборотами производит так мало лошадиных сил? Если Вы читали статью «Как измеряется мощность двигателя», то знаете, что одна лошадиная сила равна 33 000 фут-фунтов работы за минуту. Согласно этому показателю, одна лошадь может поднять 33 фунта веса на высоту в 1 000 футов за одну минуту.

Однако, то, что двигатель естественно производит — это крутящий момент, а не мощность. Давайте представим и возьмём в примерах далее один поршень в бензиновом двигателе. Когда бензин воспламеняется, он толкает поршень, а поршень, в свою очередь, оказывает давление на коленчатый вал, заставляя его вращаться. Коленчатый вал чувствует на себе некоторое количество фунт-футов крутящего момента в процессе работы двигателя. Есть три переменные, которые прямо влияют на крутящий момент:

  • Площадь поверхности поршня
  • Величина давления на поверхность поршня при возгорании топливно-воздушной смеси.
  • Ход поршня — расстояние, на которое поршень перемещается при каждом ударе, получаемом от взрыва бензина. На ход поршня напрямую влияет диаметр коленчатого вала (и иногда длина шатуна). Чем больше диаметр коленчатого вала, тем больший рычаг образуется для поршня и, следовательно, тем больше крутящий момент.

Существует прямая связь между мощностью и крутящим моментом. Можно преобразовывать крутящий момент в мощность с помощью следующего уравнения:

Кстати, число 5252 взято не случайно — это производное от деления 33 000 на 2 числа Пи. Представьте себе, что работа в 33 000 фунт-фута делается по кругу, а не по прямой линии. Например, если Вы взяли 10 футовый шест и прикрепили один его конец к вертикальной оси, длина окружности его круга будет составлять 10 * 2 * Пи = 62,8 футов.

Вы можете видеть из уравнения по вычислению мощности, что высокие значения оборотов в минуту (RPM на рисунке) увеличат показатель лошадиных сил. Причём, так как число оборотов обычно намного больше числа крутящего момента, то именно количество оборотов сильнее всего повлияет на увеличение мощности. Если взять двигатель с определённым моментом и запустить его на очень высоких оборотах, он может генерировать много лошадиных сил, хотя его крутящий момент остаётся неизменным вовсе. Гоночный двигатель может произвести относительно низкий крутящий момент, но высокое число оборотов двигателя, а потому он может увеличить максимальную скорость до внушительных трёх-четырёх сотен километров в час, и он получает отличный показатель лошадиных сил. Большой дизель, со своей стороны, имеет огромный крутящий момент за счёт хода поршня, но не получает никакого уважения от пилотов-участников той же гонки Формулы-1, так как его мощность будет невелика, потому что его двигатель в редких случаях сможет подняться выше 4 000 оборотов в минуту.

Кстати, разница в максимальных значениях оборотов также диктует производителям грузовиков и тракторов делать так много передач в коробке. Двигатель гоночного автомобиля может на холостом ходу работать на 1 000 оборотах в минуту и ​​может разгоняться до 15 000 оборотов в минуту. А вот диапазон оборотов дизельного двигателя грузовика гораздо меньше, и, поскольку диапазон оборотов между минимумом и максимумом настолько мал, в грузовике должно быть много передач с различным передаточным числом, чтобы держать двигатель в своём производительном диапазоне оборотов на любой скорости.

Мощность автомобиляДвигательДизельный двигательГрузовые автомобилиFeatured

Ведь друзья тоже любят интересные статьи!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>