Почему "не рулит" крутящий момент.

Многочисленные споры на форумах о том, кто важнее - мощность или крутящий момент в современном автомобиле, заканчиваются ничем. Каждая из сторон уходит при своем мнении. Одни уверены, что "дизельные лошади сильнее бензиновых", "крутящий момент важен в городе, а на трассе - лошадиные силы" и как аргумент - историческая фраза "лошадиные силы продают автомобили, а гонки выигрывает крутящий момент."

Другие - что во всем и всегда рулят законы физики, согласно котором мощность ни что иное, как скорость выполнения работы. В нашем случае - разгон определенного автомобиля до определенной скорости. Например, два автомобиля BMW массой под 2 тонны рано или поздно разгонятся с места до 100 или 150 км/ч, но более мощный выполнит эту работу быстрее и разгонится за более короткое время. А если нужно оценить реальную динамику двух автомобилей, достаточно лишь знать мощность/массу с небольшой поправкой на тип привода. У кого это соотношение окажется выше, тот и победит.

Поклонники крутящего момента никак не могут объяснить с точки зрения своей теории простые факты, согласно которым два одинаковых автомобиля, например bmw с двигателями 20i и 20d разгоняются +/- одинаково, несмотря на то, что у дизельного двигателя на 40% выше крутящий момент. Или например, почему автомобили форумлы-1 с крутящим моментом "всего" в 290нм разгоняются до 200 км/час менее чем за 4 секунды. Ведь если в такой автомобиль поставить дизельный двгатель, к примеру, 20d с крутящим моментом 380нм или даже три-турбо 50d с крутящим 740нм - все равно ничего не выйдет. Не сможет гоночный болид так быстро разогнаться, как с родным, мощным мотором под 700лс.

Именно рассуждениям "почему так, а не иначе" хочется посвятить данную тему. Без криков, ругани, ссор и препирательств на уровне "сам дурак" и "хх рулит, zz сасает". Поэтому убедительная просьба к читающим - воздержаться от бессмысленного флуда.

Размещаю эту тему именно в Дизель-клубе, поскольку здесь, как мне кажется, наибольшая концентрация неглупых одноклубников, которым маркетологические рассказы про крутящий момент и "динамичное вождение в городе" запудрили мозг.

Именно тут мы постараемся обсудить такие распространенные заблуждения и "непонятные" вопросы, как:

1. почему 50d не может выиграть гонку у 50i, а 20d - у 20i
2. что такое "дизельные ощущения" и когда они возникают
3. когда нужно переключаться на следующую передачу для достижения максимальной динамики для дизеля/бензина/самосвала/трактора/болида F1
4. почему при нажатии газа "в пол" на скорости 100км/ч вжимает в кресло гораздо слабее, чем на 10 км/ч
5. в чем разница крутящего момента на коленвале двигателя и на колесах автомобиля
6. почему автомобили одинаковой мощности, но с разными моментами могут ехать до 100 км/ч по разному
7. если водитель может динамометрическим ключом развить усилие 140нм (при затягивании колесного болта например), то почему он не может растолкать Ладу-Калину до 100 км/ч за 12 секунд - ведь ее мотор обладает таким-же моментом
8. какие параметры нужно изменять при чип-тюнинге: ньютоны или лошадиные силы для достижения максимальной динамики
9. почему показатель мощность/масса определяет динамику автомобиля, а крутящий момент/масса - нет
10. почему МАЗ с двигателем 170лс/390нм везет 5 тонн, а bmw 20d или даже 40d - нет
11. почему дизель "прет/не прет" в горку или груженый
12. в чем настоящие преимущества дизельного двигателя и зачем он нужен

... и множество других, не менее актуальных тем, которые возникнут по ходу обсуждений


С уважением ко всем присутствующим.

Краткий путеводитель по теме (от простого к сложному):

• Как из "маленького" крутящего момента получить "большой" и наоборот: >>>
• Сравнение 20d и 20i на одном графике и выводы: >>> >>>
• Что такое "эластичность" на самом деле: >>>
• Почему на разных передачах одинаковый момент на коленвале превращается в разный на колесах: >>>
• На какой передаче динамичнее двигаться с одной скоростью: пониженной или повышенной и какое отношение к этому имеет крутящий момент: >>>
• Анализ крутящего момента дизельного автомобиля на скоростях до 150 км/ч: >>>
• Где именно на графике крутящего момента двигателя (внизу/на пике/вверху) грамотнее всего производить чип-тюнинг автомобиля: >>>
• Что нужно сделать, чтобы получить больше крутящего момента на колесах автомобиля: >>>
• Эксперимент - давайте "убьем" максимальный крутящий момент на дизеле - что из этого выйдет? >>>
• Сравнение "монстров": BMW X6 E71 50i против 50d: мощность против момента. Кто кого? >>>
• Почему никакой чип-тюнинг не поможет 50d уехать от 50i. Злая шутка немецких инженеров: >>>
• Нам нужен момент, который выиграет гонку - на колесах. При определенной скорости. Кто даст однозначный ответ: мощность или макс.крутящий момент двс ? >>>
• Театр абсурда или "История о линейке": >>>
• Сравнение автомобилей одинаковой мощности с разными главными парами - BMW 5GT F07 35ix и 35dx: >>>
• Если скрестить 4 мотора (184лс, 245лс, 306лс, 555лс) и "идеальный вариатор" - что будет? >>>
• Рассуждения о "первичности" и "вторичности" физических величин: >>>
• При каких оборотах переключается дизельный F15: >>>
• Теоретическая задача: что важнее - форма ВСХ двигателя или его мощность: >>>
• Сравнение BMW X5 F15 35i и 40d, у которых одинаковые главные пары: >>>

 

Дабы поддержать начинание, рассмотрим простой пример, показывающий, что означает крутящий момент на коленвале двигателя (именно он указан в технических характеристиках), а что - крутящий момент на колесах автомобиля. Именно они ведь толкают автомобиль вперед.

Возьмем 2 автомобиля, например F25 30d и 28i, движущихся со скоростью 56км/ч с максимально нажатой педалью газа:



Крутящий момент с коленвала 30d, а именно 560нм попадает на КПП, с включенной, допустим, 3й скоростью. Коэффициент ее передачи в коробке ZF 8HP равен 2.11. Это означает, что именно в такое кол-во раз снизится вращение и увеличится крутящий момент. Обороты станут равными 2500:2.11=1185, а момент увеличится в такое-же число раз: 560*2.11=1182нм.

Далее, между КПП и колесами ставится так называемая "главная пара". Это обычно две шестеренки с разным передаточным числом. У автомобиля F25 30d установлена главная пара с коэффициентом передачи 2.81. Соответствующим образом изменится момент и обороты, пришедшие с КПП: вместо 1182нм@1185 оборотах в минуту получится 3321нм@422об/мин.

Приняв диаметр стандартного для F25 колеса за ~70см получим, что 422 оборота в минуту соответствуют скорости чуть меньшей 56км/ч.

Все логично, как рычаг у Архимеда: проигрываем в расстоянии (оборотах), выигрываем в силе (крутящем моменте). Потерями на трение и проч - пренебрегаем, ибо они нам неизвестны и будем считать одинаковыми у одинаковых машин.

Вот получается, что на колеса автомобиля F25 30d при движении со скоростью 56км/ч на третьей передаче приходится 3321Нм.

---

Делаем аналогичные расчеты для F25 28i с той поправкой, что значение главной пары производитель установил другим - 3.3 вместо 2.81. И для достижения такой скорости ему не нужна третья передача - он вполне себе нормально едет на второй.

Проделав аналогичные преобразования, получаем 3524Нм при той-же самой скорости - 56км/ч.

---

Вот так получается, что 560нм дизеля преобразовались при помощи трансмиссии автомобиля в 3300нм, а 340нм бензинового - в 3500нм. Что из них больше - думаю ясно.

Теперь осталось понять, что именно тот автомобиль, к колесам которого приложен бОльший крутящий момент при ~равной массе, будет разгоняться быстрее. При этом крутящий момент на коленвале не играет абсолютно никакой роли - все нивелируется коробкой передач + разными числами главной пары. Именно с ее помощью производитель меняет момент/обороты при установке разных по характеру двигателей.

Больше момент двигателя - меньше главная пара, соотв. на меньшее число этот момент умножится на колесах.
Меньше момент двигателя - больше главная пара, момент на колесах выше.

 

Сорри, но там все совсем печально и однобоко, начиная с первого поста.

А тут - сложновато для аудитории. Но как продолжение данной темы - очень даже