Потужність і крутний момент
Відповідно до статей "Потужність і крутний момент", сьогодні я пропоную вам поглянути на криві крутного моменту та потужності деяких двигунів.
V8 M3 E92
У програмі сканування різних типів двигунів: бензинових, дизельних, атмосферних, турбо ... та їх характеристик.
Якщо ви пропустили перші дві статті (на жаль!), Ви можете знайти:
- поняття крутного моменту/потужності: тут
- те, як двигун виробляє крутний момент: тут
- Отже, чому ми можемо навчитися з кривих ?
Крутний момент на дуже низькій швидкості (1000 об/хв)
Не дуже важливо для «гоночного» використання, це більше для щоденного використання: стартовий етап (зліт, як ми сказали б у жаргоні). Чим вище крутний момент при 1000 об/хв, тим легше злетіти на зелене світло, наприклад, або для початку на пагорбі.
Форма кривої крутного моменту
Саме крива крутного моменту визначає характер двигуна та має великий вплив на те, як почувається водій. Пізніше ми побачимо, що він сильно відрізняється між різними типами двигунів (бензин, бензин із наддувом або дизель із наддувом).
Гнучкість двигуна
Ми говоримо, що двигун є гнучким, коли він має великий запас крутного моменту. Запас крутного моменту відповідає співвідношенню між крутним моментом двигуна на максимальній швидкості та максимальним крутним моментом, який він може забезпечити.
Щоб зробити аналогію, як це було в першій статті, ми можемо взяти приклад з велосипедиста. Уявіть його під час спуску на пас, він на максимальній швидкості, ноги дуже швидко повертаються. Існує раптовий підйом, є дві можливості:
- велосипедист має силу в стегнах, і він піднімається на нього, не змінюючи передач. Він мав великий запас крутного моменту. Якщо це був двигун, здається, він гнучкий.
- велосипедист не має більшої сили в стегнах, ніж він забезпечував при спуску. Він змушений перемикати передачі і повертатися до швидкості обертання педалей, яка дозволить йому піднятися на нерівність.
Ця функція особливо корисна для широкого використання двигуна. Це кількісно визначає здатність двигуна залишатися в межах максимального діапазону потужності без зміни передач. Реверс плавного двигуна - це різкий двигун: у цьому випадку водій постійно змушений керувати важелем перемикання передач.
Спектр використання двигуна
Він обчислюється шляхом складання співвідношення між максимальною швидкістю та максимальною швидкістю крутного моменту двигуна.
Знову ж таки, це значення в основному корисно при розгляді використання "двигуна" двигуна, і, звичайно, не коли ви їдете за паличкою в неділю вранці.
Режим максимальної потужності
Для даної задіяної передачі це швидкість, при якій можна досягти максимальної швидкості.
Максимальна точка крутного моменту
Для даної задіяної передачі це швидкість, з якою можна піднятися на найвищий схил.
- Ви очікували їх усіх ...... кривих !
Бензиновий двигун із атмосферним всмоктуванням
Максимальний крутний момент: 223 Нм при 5550 об/хв
Максимальна потужність: 203 к. С. При 7300 об/хв
Запас крутного моменту = 223/190 = 1,17
Діапазон використання = 7500/5550 = 1,35
Цивілізований двигун, модифікований для колії, 2.0l дає нам тут свої якості та свої недоліки:
- максимальний крутний момент 223 Н.м «присідає» при 5550 об/хв, але близько 90% з них доступний при 3000 об/хв, що дозволяє використовувати ступінь редуктора, придатну для «цивілізованого».
- форма кривої крутного моменту з двома «ударами» обіцяє підйом, повний відчуттів до 5550 об/хв (що зі мною, незабаром я готовий писати маркетингові брошури!)
- Потім з’являється діапазон використання (від 5500 до 7500 об/хв) для штовхання звіра на невеликих дорогах або на трасі.
- як ви можете собі уявити, зменшений діапазон використання та запас крутного моменту "лише" 17% роблять цей двигун різким двигуном.
Висновок: двигун, яким можна користуватися щодня, але вам доведеться “вдарити” і, не вагаючись, грати з коробкою передач, щоб використати весь її потенціал.
Двигун Clio IV RS, якщо він з турбонаддувом, ризикує втратити цей характер ... щоб побачити пізніше !
Давайте коротко розглянемо, що пропонує її маленька сестра, Twingo RS із 1.6 л:
Максимальний крутний момент: 160 Нм при 4400 об/хв
Максимальна потужність: 133 к.с. при 6750 об/хв
Запас крутного моменту: 160/135 = 1,19
Діапазон використання: 7000/4400 = 1,59
Трохи інша філософія тут, акцент був зроблений на середньому діапазоні, оскільки максимальний крутний момент 160 Нм (не виключно високий) досягається при 4400 об/хв з хорошим невеликим піком. Результат: двигун, який, ймовірно, буде млявим на низьких оборотах і який відчуває, що у нього закінчується пара на високих оборотах.
Висновок: З того, що я чув, вибір підстановки коробки передач підсилює це відчуття і, отже, не робить цей автомобіль нічим винятковим ...
Цього разу через Рейн з BMW 130i та його знаменитим 3.0l L6:
Максимальний крутний момент: 315 Нм при 2750 об/хв
Максимальна потужність: 265 к. С. При 6600 об/хв
Запас крутного моменту: 315/240 = 1,31
Діапазон використання: 7000/2750 = 2,55
Тут ми міняємо категорію за допомогою 3,0-літрового 6-циліндрового двигуна та його вбудованої архітектури, такої дорогої BMW. У програмі:
- високий крутний момент при 1000 об/хв (240 Нм, що перевищує максимальний крутний момент 2,0 л Clio RS)
- максимальний крутний момент 315 Н · м досягається при досить низькій швидкості (2750 об/хв) і який дещо зменшується до 6500 об/хв.
- тут ми маємо широкий спектр використання, який не має нічого спільного з двома попередніми «маленькими» двигунами Renault, тоді ми маємо значення 2,55.
- резерв крутного моменту також важливий - 31%.
Висновок: цей L6 є прекрасним прикладом гнучкого двигуна. Зчеплений, потужний і наділений розумною максимальною швидкістю (7000 об/хв), він повинен дозволяти одночасно використовувати цивільні та "ефективні" роботи.
Прикладом, який часто наводять, говорячи про кінську силу/крутний момент, є двигун Honda S2000. Чому він такий особливий? Оскільки він розвиває дуже високу потужність для атмосферного двигуна об’ємом 2,0 л.
Максимальний крутний момент: 208 Нм при 7500 об/хв
Максимальна потужність: 240 к. С. При 8300 об/хв
Запас крутного моменту: 208/171 = 1,21
Діапазон використання: 9000/7500 = 1,2
Завдяки системі V-Tec двигун S2000 розвиває помірний крутний момент (180 Нм при 3000 об/хв у порівнянні з 200 Нм у Clio RS при тій же швидкості), але у величезному діапазоні швидкостей (максимальна швидкість при 9000 об/хв). Хв). Максимальний крутний момент (208 Нм) досягається при 7500 об/хв (!).
Як ми вже бачили в попередніх статтях, можливі два способи отримання потужності: крутний момент або швидкість. Цей двигун є прикладом другого рішення. Ми досягаємо потужностей, гідних наддувного двигуна.
Як ви можете собі уявити, це дуже гострий двигун: він має запас крутного моменту 21%, але діапазон використання 1,2, що досить мало.
Висновок: винятковий зріз двигуна для ланцюга, але який не обов'язково повинен бути надзвичайно приємним щодня.
Ось кілька атмосферних бензинових двигунів, які є більш продуктивними. Якби ми могли підсумувати
- кубатура та кількість циліндрів є переважними щодо характеру двигуна. Якщо ми хочемо плавний і "повний скрізь" двигун (= крутний момент, доступний на будь-якій швидкості), нам потрібен робочий об'єм.
- Менші двигуни можуть працювати добре, але вони обов’язково різкі і не стосуються тих самих людей. Купувати Clio RS або S2000, щоб залишатися в місті на 3000 об/хв, трохи схоже на забивання цвяха палицею. Це працює, але соромно заплатити за дубину, і відповідний молоток було б приємніше.
Бензиновий двигун із наддувом
З'явившись давно, але все частіше присутні під капотами автомобілів, бензинові двигуни з наддувом дозволяють поєднувати характеристики з економією чи екологією. Я не буду повторювати презентацію, але ви можете зайти сюди, якщо пропустили відповідну статтю.
Оскільки раніше я брав за приклад Clio RS, тепер я звертаюся до його старшої сестри, Mégane RS. Оснащений такою ж базою двигуна, об'ємом 2,0 л, що і у Mégane, оснащений турбокомпресором. Які результати ?
Максимальний крутний момент: 360 Нм при 3000 об/хв
Максимальна потужність: 265 к. С. При 5500 об/хв
Запас крутного моменту = 360/270 = 1,33
Діапазон використання = 6500/3000 = 2,17
Порівняння неможливе, тут ми переходимо від максимального крутного моменту від 230 до 360 Нм та потужності від 200 до 265 к.с...
Але найголовніша відмінність полягає у формі кривої крутного моменту, лінійної. Максимальний крутний момент обмежується тиском наддуву, температурою вихлопних газів, явищем стуку (ненормальне горіння) або, простіше кажучи, характеристиками коробки передач. Справді, немає сенсу виробляти крутний момент, якщо він не може передаватися колесам. Дуже плоскі криві крутного моменту часто зустрічаються для бензинових та дизельних двигунів із наддувом.
Перевагою плоскої кривої крутного моменту є збільшення діапазону використання.
Ми бачимо, що цей 2.0 turbo має характеристики, які відповідають атмосфері 3.0l 130i (однакова максимальна потужність, вищий максимальний крутний момент, однаковий запас крутного моменту та трохи нижчий робочий діапазон).
Проте я підкреслю два важливі моменти:
- крутний момент на дуже низькій швидкості, який набагато нижчий у Mégane RS: справді, при цій швидкості турбокомпресор не працює, і ми маємо майже такий самий крутний момент, як і атмосферний.
- турбо має значну інерцію та час для введення в дію. Таким чином, криві, які нам представлені, завжди є статичними точками (точками, проведеними на стабілізованому стенді для випробування двигуна). Було б цікаво реконструювати цю криву, і ми побачили б, що вона неодмінно буде модифікована (не для цього двигуна зокрема, а для турбомоторів загалом).
Висновок для цього двигуна: потужний двигун, приємний та корисний щодня завдяки своєму крутному моменту, доступному на початку. Для "ефективного" використання він також набагато гнучкіший, ніж атмосферний двигун (див. Резерв крутного моменту/діапазон використання).
Я також брав приклад з 130i раніше. Я природно вибрав BMW 1M для ілюстрації турбо L6.
Максимальний крутний момент: 450 Нм @ 1500 об/хв
Максимальна потужність: 340 к. С. При 5900 об/хв
Запас крутного моменту = 300/450 = 1,5
Діапазон використання = 7000/1500 = 4,67
Ми знаходимо ті самі висновки, що й для двигуна Mégane RS, з ще більш помітними значеннями: високий максимальний крутний момент, досягнутий дуже рано (1500 об/хв), величезний запас крутного моменту та область використання.
Я все ще помітив на деяких форумах розчарування з боку людей, які очікували "маленького М3". Двигун M3 - атмосферний V8, який має дуже високі оберти. У випадку з 1M ми швидше виявляємо крутний момент, досягнутий дуже рано і обмежену максимальну швидкість.
Останній приклад для розваги - крива Ferrari F40, яку я знайшов під час своїх прогулянок по Інтернету 😉
Максимальний крутний момент: 575 Нм @ 4000 об/хв
Максимальна потужність: 480 к. С. При 7000 об/хв
Запас крутного моменту = 575/400 = 1,44
Діапазон використання = 7700/4000 = 1,92
Вам не потрібно бути ворожителем, щоб помітити, коли турбо набувають чинності. Це справжній удар, який відбувається при 3000 об/хв. При цій швидкості до 4000 об/хв крутний момент змінюється від значення 400 до 575 Нм ...
Дизельний двигун із наддувом
Максимальний крутний момент: 400 Нм @ 2000 об/хв
Максимальна потужність: 203 к. С. При 4400 об/хв
Запас крутного моменту = 400/290 = 1,38
Діапазон використання = 4700/2000 = 2,35
Використання двоступеневого наддуву дозволяє цьому двигуну досягати крутного моменту 400 Нм, що досягається при 2000 об/хв.
Криві дизельного двигуна (я маю на увазі "турбо") відрізняються від кривих турбобензину такого ж робочого обсягу в цих точках:
- більший крутний момент на дуже низькій швидкості
- вищий максимальний крутний момент і досягнутий на меншій швидкості
- нижча максимальна потужність і досягнута на меншій швидкості
- нижча максимальна швидкість.
Висновок: чудовий двигун, що забезпечує високу продуктивність з перевагами дизеля (я тут думаю про паливо ...)
Я ще не знайшов кривих тритурбового двигуна BMW L6, який нещодавно представив вам Фредерік, але швидко покажу криві Audi V6 TDI:
Максимальний крутний момент: 500 Нм при 1400 об/хв
Максимальна потужність: 245 к. С. При 4000 об/хв
Запас крутного моменту: 500/300 = 1,67
Діапазон використання: 5000/1300 = 3,85
Ми знаходимо елементи, про які я вже згадував раніше: величезний крутний момент досяг дуже рано (1400 об/хв) і зменшив максимальну швидкість порівняно з турбобензином L6, наприклад.
Висновок: потужний, крутний момент та надзвичайно гнучкий двигун.
Зробити висновок складно, це може настільки відрізнятися від однієї людини до іншої. Кожен двигун має свою “індивідуальність”, але ми все ще можемо вийти за рамки. На мій погляд, якщо ви виберете:
- трохи атмосферного бензину ( у вас буде трохи теляти, не дуже крутний момент на низьких оборотах, і вам доведеться натискати, щоб щось витягнути. Безсумнівно, він буде оснащений порівняно коротким коробом, який не піде в напрямку розумного споживання. У 3 циліндри на маленькій машині в крайньому випадку !
- 4-циліндровий атмосферний бензин із середнім робочим об'ємом і трохи "штовханим": у вас буде типовий “продуктивний” двигун, який буде різким. Не соромтеся зачепити режими, щоб використати його, але все це відбувається на вершині. Це не найприємніший двигун у повсякденному житті, і він також не буде економічним на насосі ...
- Атмосферний бензин з більшим робочим об'ємом (і, отже, з більш ніж 6 циліндрами): у вас буде двигун, який буде одночасно ефективним та гнучким. Від крутного моменту низького та високого класу потужності. На мій погляд, це найприємніший двигун, але не найекономічніший.
- невеликий наддувний бензин ( вони все більше і більше присутні в наших автомобілях. Вони чудово замінюють невеликі атмосферні двигуни, забезпечуючи трохи більше крутного моменту та потужності. Будьте обережні, проте, гонка до скорочення до своїх меж. На дуже низьких обертах турбокомпресор не працює, а крутний момент на цих обертах низький, дуже низький. Якщо ви виберете модель з невеликою кількістю технологій (прямий вприск, ...), споживання, навіть якщо воно не дорівнює споживанню дизеля, буде цілком розумним.
- наддувний бензин середнього розміру (від 1,4 до 2,0 л): хороший компроміс між споживанням, продуктивністю та задоволенням від водіння.
- великий бензин із наддувом: продуктивність та гнучкість, якщо ви не надто метушливі в насосі. Але великий атмосферний або наддувний двигун? Все залежить від вас !
- невеликий дизель ( на даний момент вони є найбільш економічними. Завдяки крутному моменту вони оснащені досить довгою коробкою передач, що дозволяє використовувати їх в оптимальній робочій зоні. Вони також оснащені турбокомпресором, що дозволяє їм робити потужність (комерційний аргумент більше, ніж будь-що для цього типу двигуна), але натомість він часто не дуже ефективний при низьких оборотах. Отже, сума цих двох елементів робить ціле досить м'яким ...
- середній дизель (1,5-2,0 л): сьогодні найбільш продавані двигуни (1,5 dCi від Renault, 1,6 HDi від PSA та інші). Найкращий компроміс між простотою використання (порівняно високий крутний момент, доступний на початку) та продуктивністю. Низьке споживання теж.
- великий дизель: надзвичайно крутний момент та гнучкі двигуни, що часто використовуються на великих транспортних засобах (седани, позашляховики тощо). Відмінна продуктивність та розумне споживання.
Якби я хотів підсумувати ще більше, але я не піду далі, щоб не викликати дискусії 😉
- бензин для вартості покупки, задоволення від високих оборотів та продуктивності.
- Дизель для споживання, гнучкості та крутного моменту.
Я закінчу серію крутного моменту/потужності наступного тижня на різних етапах використання автомобіля (прискорення, Vmax, пікапи тощо) та характеристиками двигуна, що використовується в цих ситуаціях (крутний момент чи швидкість?).