แรงบิดของเครื่องยนต์

เมื่อพูดถึงหน่วยยานยนต์ที่สำคัญที่สุด: เครื่องยนต์ เป็นเรื่องปกติที่จะยกระดับกำลังเหนือพารามิเตอร์อื่นๆ ในขณะเดียวกันก็ไม่ใช่กำลังไฟฟ้าที่เป็นลักษณะสำคัญของโรงไฟฟ้า แต่เป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าแรงบิด ศักยภาพของเครื่องยนต์รถยนต์ใดๆ ถูกกำหนดโดยค่านี้โดยตรง

แนวคิดของแรงบิดเครื่องยนต์ เกี่ยวกับความซับซ้อนในคำง่าย ๆ

แรงบิดที่สัมพันธ์กับเครื่องยนต์ของรถยนต์เป็นผลคูณของความพยายามและแขนคันโยก หรือพูดง่ายๆ ก็คือ แรงดันของลูกสูบบนก้านสูบ แรงนี้วัดเป็นนิวตันเมตร และยิ่งมีค่ามากเท่าไร รถก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น

นอกจากนี้ กำลังของเครื่องยนต์ซึ่งแสดงเป็นหน่วยวัตต์ ไม่ได้มากไปกว่าค่าแรงบิดของเครื่องยนต์ในหน่วยนิวตันเมตร คูณด้วยความเร็วรอบการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง

ลองนึกภาพม้าลากเลื่อนหนักและติดอยู่ในคูน้ำ การลากเลื่อนจะไม่ทำงานหากม้าพยายามกระโดดออกจากคูน้ำขณะวิ่ง ที่นี่จำเป็นต้องใช้ความพยายามบางอย่างซึ่งจะเป็นแรงบิด (กม.)

แรงบิดมักจะสับสนกับความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยง อันที่จริง แนวคิดเหล่านี้เป็นสองแนวคิดที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง กลับมาที่ตัวอย่างม้าที่ติดอยู่ในคูน้ำ ความถี่ในการก้าวจะแทนความเร็วของมอเตอร์ และแรงที่กระทำโดยสัตว์ในขณะที่มันเคลื่อนที่ในระหว่างการก้าวจะเป็นตัวแทนของแรงบิด

ปัจจัยที่มีผลต่อขนาดของแรงบิด

ในตัวอย่างของม้า เป็นการง่ายที่จะเดาว่าในกรณีนี้ ค่าของ SM จะถูกกำหนดโดยมวลกล้ามเนื้อของสัตว์เป็นส่วนใหญ่ สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในของรถยนต์ ค่านี้ขึ้นอยู่กับปริมาณงานของโรงไฟฟ้า เช่นเดียวกับ:

• ระดับแรงดันใช้งานภายในกระบอกสูบ
• ขนาดลูกสูบ
• เส้นผ่าศูนย์กลางเพลาข้อเหวี่ยง

แรงบิดขึ้นอยู่กับการกระจัดและแรงดันภายในโรงไฟฟ้ามากที่สุด และการพึ่งพาอาศัยกันนี้เป็นสัดส่วนโดยตรง กล่าวอีกนัยหนึ่งมอเตอร์ที่มีปริมาตรและความดันสูงตามลำดับมีแรงบิดมาก

นอกจากนี้ยังมีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่าง KM และรัศมีข้อเหวี่ยงของเพลาข้อเหวี่ยง อย่างไรก็ตาม การออกแบบเครื่องยนต์ของรถยนต์สมัยใหม่นั้นไม่อนุญาตให้ค่าแรงบิดเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก ดังนั้นนักออกแบบ ICE จึงมีโอกาสน้อยที่จะได้รับแรงบิดที่สูงขึ้นเนื่องจากความโค้งของเพลาข้อเหวี่ยง ในทางกลับกัน นักพัฒนาหันไปหาวิธีเพิ่มแรงบิด เช่น การใช้เทคโนโลยีเทอร์โบชาร์จเจอร์ การเพิ่มอัตราส่วนการอัด การปรับกระบวนการเผาไหม้ให้เหมาะสม การใช้ท่อร่วมไอดีที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ เป็นต้น

สิ่งสำคัญคือ KM จะเพิ่มขึ้นตามความเร็วของเครื่องยนต์ที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม หลังจากที่ถึงค่าสูงสุดในช่วงที่กำหนด แรงบิดจะลดลง แม้ว่าความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยงจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องก็ตาม

อิทธิพลของแรงบิด ICE ต่อประสิทธิภาพของรถ

ปริมาณแรงบิดเป็นปัจจัยที่กำหนดไดนามิกของการเร่งความเร็วของรถโดยตรง หากคุณเป็นคนที่คลั่งไคล้รถ คุณอาจเคยสังเกตว่ารถแต่ละคันแต่ด้วยหน่วยกำลังเดียวกัน ประพฤติตัวแตกต่างออกไปบนท้องถนน หรือลำดับความสำคัญของรถที่แรงน้อยกว่าบนท้องถนนก็เหนือกว่ารถที่มีแรงม้าอยู่ใต้ฝากระโปรงหน้ามากกว่า แม้จะมีขนาดและน้ำหนักของรถที่เทียบเคียงกัน เหตุผลอยู่ที่ความแตกต่างของแรงบิดอย่างแม่นยำ

แรงม้าถือได้ว่าเป็นตัวชี้วัดความทนทานของเครื่องยนต์ เป็นตัวบ่งชี้ที่กำหนดความสามารถความเร็วของรถ แต่เนื่องจากแรงบิดเป็นแรงชนิดหนึ่ง มันขึ้นอยู่กับขนาดของมัน ไม่ได้ขึ้นอยู่กับจำนวนของ "ม้า" รถจะไปถึงขีดจำกัดความเร็วสูงสุดได้เร็วแค่ไหน ด้วยเหตุผลนี้ ไม่ใช่ว่ารถยนต์ที่ทรงพลังทุกคันจะมีไดนามิกในการเร่งความเร็วที่ดีและรถที่สามารถเร่งความเร็วได้เร็วกว่ารุ่นอื่นๆ ไม่จำเป็นต้องติดตั้งเครื่องยนต์ที่ทรงพลัง

อย่างไรก็ตาม แรงบิดสูงเพียงอย่างเดียวไม่ได้รับประกันไดนามิกของเครื่องจักรที่ยอดเยี่ยม ท้ายที่สุดแล้ว พลวัตของความเร็วที่เพิ่มขึ้นตลอดจนความสามารถของรถในการเอาชนะความลาดชันของส่วนต่างๆ อย่างรวดเร็วนั้นขึ้นอยู่กับช่วงการทำงานของโรงไฟฟ้า อัตราส่วนการส่งกำลังและการตอบสนองของคันเร่ง นอกจากนี้ ควรสังเกตว่าช่วงเวลานั้นลดลงอย่างมากเนื่องจากปรากฏการณ์ตอบโต้หลายประการ: แรงหมุนของล้อและแรงเสียดทานในส่วนต่าง ๆ ของรถเนื่องจากอากาศพลศาสตร์และปรากฏการณ์อื่น ๆ

แรงบิดเทียบกับกำลัง ความสัมพันธ์กับไดนามิกของรถยนต์

กำลังเป็นอนุพันธ์ของปรากฏการณ์เช่นแรงบิดซึ่งแสดงถึงการทำงานของโรงไฟฟ้าที่ทำในเวลาที่กำหนด และเนื่องจาก KM เป็นตัวกำหนดการทำงานโดยตรงของเครื่องยนต์ ขนาดของโมเมนต์ในช่วงเวลาที่เกี่ยวข้องจึงสะท้อนออกมาในรูปของกำลัง

สูตรต่อไปนี้ช่วยให้คุณเห็นความสัมพันธ์ระหว่างพลังและ KM ด้วยสายตา:

P=M*N/9549

โดยที่ P ในสูตรคือกำลัง M คือแรงบิด N คือรอบเครื่องยนต์ และ 9549 คือปัจจัยการแปลงสำหรับ N เป็นเรเดียนต่อวินาที ผลลัพธ์ของการคำนวณโดยใช้สูตรนี้จะเป็นตัวเลขในหน่วยกิโลวัตต์ เมื่อคุณต้องการแปลผลลัพธ์เป็นแรงม้า จำนวนผลลัพธ์จะถูกคูณด้วย 1,36

โดยทั่วไป แรงบิดคือกำลังที่ความเร็วบางส่วน เช่น การแซง กำลังเพิ่มขึ้นเมื่อแรงบิดเพิ่มขึ้น และยิ่งพารามิเตอร์นี้สูงเท่าไร พลังงานจลน์ก็จะยิ่งมากขึ้น รถก็ยิ่งเอาชนะแรงที่กระทำต่อมันได้ง่ายขึ้น และลักษณะไดนามิกของรถก็จะดีขึ้นเท่านั้น

สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าพลังนั้นถึงค่าสูงสุดไม่ใช่ในทันที แต่ค่อยๆ ท้ายที่สุดแล้วรถก็สตาร์ทด้วยความเร็วต่ำสุดแล้วความเร็วก็เพิ่มขึ้น นี่คือที่มาของแรงที่เรียกว่าแรงบิด และเป็นตัวกำหนดช่วงเวลาที่รถจะมีกำลังสูงสุด หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือไดนามิกความเร็วสูง

จากนี้ไปรถที่มีหน่วยกำลังแรงกว่าแต่แรงบิดสูงไม่พอ จะลดอัตราเร่งลงกว่ารุ่นที่มีเครื่องยนต์ซึ่งตรงกันข้ามจะอวดกำลังดีไม่ได้แต่แซงหน้าคู่แข่งเป็นคู่ . ยิ่งมีแรงขับมากขึ้น แรงจะถูกส่งไปยังล้อขับเคลื่อน และยิ่งช่วงความเร็วของโรงไฟฟ้ายิ่งสมบูรณ์ยิ่งขึ้น ซึ่งการทำ KM ได้สูง รถก็จะยิ่งเร่งเร็วขึ้นเท่านั้น

ในเวลาเดียวกัน การมีอยู่ของแรงบิดนั้นเป็นไปได้โดยไม่มีกำลัง แต่การมีอยู่ของกำลังที่ปราศจากแรงบิดนั้นเป็นไปไม่ได้ ลองนึกภาพว่าม้าและรถเลื่อนของเราติดอยู่ในโคลน กำลังที่ผลิตโดยม้าในขณะนั้นจะเป็นศูนย์ แต่แรงบิด (พยายามออก, ดึง) แม้ว่าจะไม่เพียงพอต่อการเคลื่อนไหวก็ตาม

ช่วงเวลาดีเซล

หากเราเปรียบเทียบโรงไฟฟ้าน้ำมันเบนซินกับโรงไฟฟ้าดีเซล คุณลักษณะที่แตกต่างของโรงไฟฟ้าพลังงานทดแทน (ทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้น) คือแรงบิดที่สูงกว่าโดยใช้กำลังน้อยกว่า

เครื่องยนต์สันดาปภายในของน้ำมันเบนซินมีค่า KM สูงสุดที่สามถึงสี่พันรอบต่อนาที แต่จากนั้นก็สามารถเพิ่มกำลังได้อย่างรวดเร็ว ทำให้เจ็ดถึงแปดพันรอบต่อนาที ช่วงรอบการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ดีเซลมักจะจำกัดอยู่ที่สามถึงห้าพันรอบ อย่างไรก็ตาม ในหน่วยดีเซล จังหวะลูกสูบจะยาวขึ้น อัตราส่วนการอัดและลักษณะเฉพาะอื่นๆ ของการเผาไหม้เชื้อเพลิงจะสูงกว่า ซึ่งไม่เพียงให้แรงบิดที่มากกว่าเมื่อเทียบกับหน่วยน้ำมันเบนซิน แต่ยังรวมถึงการมีความพยายามนี้เกือบจะไม่ได้ใช้งาน

ด้วยเหตุผลนี้ จึงไม่มีเหตุผลที่จะได้กำลังที่เพิ่มขึ้นจากเครื่องยนต์ดีเซล - แรงฉุดลากที่เชื่อถือได้และราคาไม่แพง "จากด้านล่าง" ประสิทธิภาพสูงและประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงช่วยปรับระดับช่องว่างระหว่างเครื่องยนต์สันดาปภายในและเครื่องยนต์เบนซินทั้งในแง่ของตัวบ่งชี้กำลังและ ศักยภาพความเร็ว

คุณสมบัติของการเร่งความเร็วที่ถูกต้องของรถ วิธีใช้รถของคุณให้เกิดประโยชน์สูงสุด

การเร่งความเร็วที่เหมาะสมนั้นขึ้นอยู่กับความสามารถในการทำงานกับกระปุกเกียร์และเป็นไปตามหลักการของ "จากแรงบิดสูงสุดไปจนถึงกำลังสูงสุด" นั่นคือเป็นไปได้ที่จะบรรลุไดนามิกการเร่งความเร็วของรถยนต์ที่ดีที่สุดโดยการรักษาความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยงในช่วงของค่าที่ KM ถึงค่าสูงสุดเท่านั้น มันสำคัญมากที่ความเร็วจะต้องสอดคล้องกับแรงบิดสูงสุด แต่จะต้องมีระยะขอบเพื่อเพิ่ม หากคุณเร่งความเร็วเหนือกำลังสูงสุด ไดนามิกการเร่งความเร็วจะน้อยลง

ช่วงรอบต่อนาทีที่สอดคล้องกับแรงบิดสูงสุดนั้นพิจารณาจากลักษณะของเครื่องยนต์

การเลือกเครื่องยนต์ อันไหนดีกว่า - แรงบิดสูงหรือกำลังสูง?

หากเราวาดบรรทัดสุดท้ายภายใต้ทั้งหมดข้างต้น จะเห็นได้ชัดว่า:

• แรงบิดเป็นปัจจัยสำคัญที่แสดงถึงความสามารถของโรงไฟฟ้า
• กำลังเป็นอนุพันธ์ของ KM และเป็นลักษณะรองของเครื่องยนต์
• การพึ่งพาพลังงานโดยตรงต่อแรงบิดสามารถเห็นได้ในสูตรที่ได้จากนักฟิสิกส์ P (กำลัง) \uXNUMXd M (แรงบิด) * n (ความเร็วเพลาข้อเหวี่ยงต่อนาที)

ดังนั้น เมื่อเลือกระหว่างเครื่องยนต์ที่มีกำลังมากกว่า แต่มีแรงบิดน้อยกว่า และเครื่องยนต์ที่มี KM มากกว่า แต่มีกำลังน้อยกว่า ตัวเลือกที่สองจะมีผลเหนือกว่า เฉพาะเครื่องยนต์ดังกล่าวเท่านั้นที่จะช่วยให้คุณใช้ศักยภาพที่มีอยู่ในรถได้อย่างเต็มที่

ในขณะเดียวกัน เราต้องไม่ลืมความสัมพันธ์ระหว่างคุณลักษณะไดนามิกของรถกับปัจจัยต่างๆ เช่น การตอบสนองของลิ้นปีกผีเสื้อและเกียร์ ตัวเลือกที่ดีที่สุดคือตัวเลือกที่ไม่เพียงแต่มีมอเตอร์แรงบิดสูงเท่านั้น แต่ยังมีการหน่วงเวลาน้อยที่สุดระหว่างการกดแป้นคันเร่งและการตอบสนองของเครื่องยนต์ กับเกียร์ที่มีอัตราทดเกียร์สั้น การมีอยู่ของคุณสมบัติเหล่านี้ช่วยชดเชยกำลังเครื่องยนต์ต่ำ ทำให้รถเร่งความเร็วได้เร็วกว่ารถที่มีเครื่องยนต์ที่มีดีไซน์คล้ายคลึงกัน แต่มีแรงฉุดน้อยกว่า