Система измерения крутящего момента; ZETLAB

Что такое крутящий момент двигателя автомобиля определение, формула

Автоликбез 29 сентября 2019

Среди всех важных параметров двигателя авто наиболее показательным является мощность. Автолюбители часто оперируют «лошадиными силами» и забывают про еще один важный параметр, характеризующий машину – крутящий момент двигателя. Хотя данный показатель считается менее значимым, он определяет, насколько резким будет старт и дальнейшее ускорение авто.

Понятие крутящего момента двигателя

КМ можно представить как показатель силы вращения коленвала. Перед тем, как в нем разобраться, начнем с мощности и количества оборотов, а также разберем, почему все эти параметры взаимосвязаны. Первая характеристика подразумевает работу, которая производится за временную единицу. Под работой подразумевается преобразование энергии сгорания топлива в кинетическую. Вторая характеристика говорит о количестве оборотов вала в минуту. Ну, а крутящий момент можно назвать производной от этих характеристик величиной.

Учитывая принятую систему измерения силы в ньютонах (Н), а длины в метрах (м), крутящий момент измеряется в «Нм», поскольку речь о силе, прикладываемой к поршню и длине плеча коленчатого вала. Чем больше эта величина, тем выше динамика авто, соответственно, тем быстрее оно развивает заявленное количество «лошадок».

От чего зависит величина крутящего момента двигателя?

  • радиус кривошипа коленвала;
  • давление, создаваемое в цилиндре;
  • поршневая площадь;
  • объем.

По большей части, величина будет зависеть от объема ДВС: с его увеличением будет расти сила, которая воздействует на поршень. Конечно, немаловажную роль играет и радиус кривошипа, но учитывая конструктивные особенности современных двигателей, варьирование этой величины возможно только в небольших пределах. Также стоит сказать о зависимости от давления: чем оно больше, тем больше прикладываемая сила.

Формула расчета крутящего момента

Сначала посмотрим на формулу расчета мощности:

Р(мощность, кВт) = М(крутящий момент, Нм) х n (число оборотов в минуту) / 9550.

Расчет КМ выглядит следующим образом:

М(крутящий момент, Нм) = Р(мощность, кВт) x 9550 / n (число оборотов в минуту).

Дабы рассчитать нужные величины и не запутаться, достаточно воспользоваться конвертером, который доступен на многих автолюбительских сайтах.

Как измеряется крутящий момент?

Для этого достаточно взглянуть на техническую документацию своего авто. Но реальные измерения также доступны: необходимо использовать специальные датчики. Они позволят провести статические и динамические измерения.

Измерение заключается в создании ситуации, где двигатель набирает максимальные обороты, затем тормозится: в процессе создается график, демонстрирующий максимальный момент мотора в момент нажатия на тормоз. Сначала показатель будет небольшим, затем будет наблюдаться рост, достижение пика и падение.

Читайте также:  Замена сайлентблоков задней подвески Форд Фокус 2, своими руками, видео

СТО должны оснащаться профессиональными тензометрами: все измерения обрабатывает специальное ПО, а результаты отображаются в виде графиков. Основная сложность в измерении КМ – достичь высокой точности показаний. Устаревшие контактные, светотехнические или индукционные тензометры не обеспечивали должной эффективности, поэтому в настоящий момент используются измерители в виде компактного передатчика, закрепляемого на вал: он передает данные на прибор-приемник, предоставляющий данные, не нуждающиеся в обработке.

Мощность или крутящий момент – что важнее?

Для решения этой дилеммы необходимо понять несколько фактов:

  • мощность имеет линейную зависимость от частоты оборотов коленвала: быстрее вращение – больше показатель;
  • мощность – производная КМ;
  • до определенного значения рост КМ зависим от числа оборотов: быстрее вращение – выше КМ. Но преодолев пиковое значение, он снижается.

Отсюда можно прийти к выводу, что крутящий момент – приоритетный параметр, характеризующий возможности мотора. В то же время, нельзя пренебрегать мощностью: это значит, что производители автомобилей должны настроить работу агрегата таким образом, чтобы соблюдался баланс этих величин.

Как можно увеличить крутящий момент двигателя?

  1. Смена коленчатого вала. К недостатка метода можно отнести тот факт, что это редкая для многих марок авто деталь: часто ее делают на заказ. Кроме того, это снизит долговечность двигателя.
  2. Расточка цилиндров. Более популярный метод, основанный на увеличении объема цилиндра. Метод доступен в большинстве автосервисных мастерских.
  3. Настройка карбюратора. Зачастую используется в дополнение к расточке.
  4. Увеличение турбонаддува. Доступно в моделях с турбированным двигателем. Тем не менее, снимая ограничения в блоке, который отвечает за управление компрессором – достаточно опасный способ, снижающий запас нагрузок в моторе. Тем, кто на него решается, также приходится прибегать к увеличению камеры сгорания, улучшению охлаждения, регулировке впускного клапана и смене распредвала, коленвала и поршней.
  5. Изменение газодинамики. Еще один метод, который по плечу только профессионалам. К тому же, убирая ограничения можно столкнуться не только с выросшей динамикой, а и с ухудшением сцепления.
  6. Использование масляного фильтра. Простой способ, снижающий засорение двигателя и продлевающий срок эксплуатации его запчастей.

Как видно, мотор – это сложный агрегат. Он уже рассчитан с использованием сложных инженерных формул и технологий, а значит, увеличение характеристики крутящего момента нежелательно. Если желание все же есть, стоит обратить внимание на два первых пункта. Можно, конечно, попытаться устранить заводские дефекты: убрать в камерах сгорания непродуваемые зоны и убрать в стыках заостренные углы, а также, неровности на клапанах. Но придется доверить эти операции специалистам своего дела.

Читайте также:  Схема проводки на ВАЗ 2114 и ВАЗ 2115

Отдельно стоит сказать о так называемых усилителях КМ: их принцип основан на отборе мощности уменьшением оборотов, что не лучшим способом сказывается на долговечности конструкции. Подобные решения не увеличивают КМ, а позволяют его плавно менять на постоянных оборотах.

Какому двигателю отдать предпочтение?

В настоящий момент к привычным ДВС на дизельном топливе или бензине добавились еще и электродвигатели. Во всех этих конструкциях крутящий момент двигателя может кардинально отличаться.

Бензиновый двигатель

Действие основано на впрыске и формировании воздушно-топливной смеси с последующим возгоранием от искры свечей зажигания. Процесс происходит при температуре в 500 градусов, а коэффициент сжатия находится в районе 10 единиц.

Дизельный двигатель

Здесь коэффициент сжатия достигает уже 25 единиц, а температура составляет 900 градусов. При таких условиях смесь воспламеняется без необходимости в использовании свечей.

Электродвигатель

Пожалуй, самый простой и прогрессивный вариант, который лучше вообще исключить из списка. Дело в том, что трехфазный асинхронный двигатель работает по другому принципу, кардинально отличающемуся от традиционных ДВС. Здесь пикового КМ в 600 Нм можно достичь на любой скорости. Если же говорить о «лошадях», у Теслы их количество составит 416.

Но пока электрокары не получили повсеместного распространения. И если этот вариант по каким-либо причинам недоступен, рассмотрим особенности бензиновых и дизельных агрегатов. При одинаковых объемах первый способен давать высокую скорость, второй – быстрый разгон.

В заключение

Как уже отмечалось, КМ требует внимания непосредственно при выборе авто. Зная ключевые особенности двигателей, теперь не составит труда определиться с выбором. Что до увеличения значений крутящего момента в имеющейся машине, не стоит забывать о балансе, заложенном производителем, и уж тем более нежелательно прибегать к кардинальным мерам. Увеличение динамики можно рекомендовать только в силовых агрегатах, причем КМ должен располагаться в диапазоне, где он может достигать пиковых значений. Как бы там ни было, планомерное распространение электрокаров вскоре может избавить от мук выбора. А пока, лучше быть осведомленным в технических деталях машины, как минимум, это позволит не теряться среди вопросов коллег-автолюбителей.

Измерения крутящего момента на валу

с помощью ZETSENSOR

Построение системы для измерения крутящего момента на базе цифровых датчиков:

  1. Наклейка тензорезисторов. Выбираем схему наклейки тензорезистор согласно статье Формирование мостовых схем.
  2. Проверки правильности сборки. После того как наклеили тензорезисторы необходимо проверить правильность соединения контактов и нет ли короткого замыкания. Это писано в статье Проверка тензомостов.
  3. Формирование измерительной линии
    • Подключить тензомост к модулю ZET 7111 (см. Схемы подключения).
    • Собираем измерительную линии из цифровых датчиков ZET 7111, ZET 7152-E (располагается вдоль оси вращения), ZET 7172 и аккумулятора (зарядить перед измерениями).
    • Цифровые датчики фиксируются при помощи штатных магнитов, а также закрепляются при помощи стрейч ленты в несколько слоев.
  4. Настройка и конфигурирование оборудования. Когда всё закреплено, подключаем к ПК и производим настройку цифровых датчиков
Читайте также:  Как Резать Каленое Стекло Болгаркой

Настраиваем цифровой датчик ZET 7111

  • Частоту обновления данных: 50 Гц
  • Метод расчета: Коэффициент передачи
  • Единица измерения: Н*м
  • Чувствительность: расчет берем согласно выбранной схеме.

Теперь обнуляем значения, для этого во вкладке “Смещение” включаем смещение.

Настраиваем цифровой датчик ZET 7152-E

  • Частота обновления данных: 100 Гц
  • Измеряемая физическая величина: Лин. ускорение
  • Выдаваемое значение: мгновенное

Измерение динамического крутящего момента

Новый датчик динамического крутящего момента является универсальным датчиком с минимальным воздействием на
тестируемое устройство и предлагает новые возможности измерений крутящего момента (помимо традиционных), которые необходимы для развития электронной мобильности и производительности программ.

Компактный. Датчик доступен в виде модульного кольца или блока со специфической геометрией для внедрения с минимальной адаптацией. Он позволяет измерять осевой крутящий момент и горизонтальные силы. Дополнительно может быть доработан для измерения осевых сил.

Высокодинамичный. Пьезоэлектрическая технология позволяет иметь чрезвычайно жесткую и компактную геометрию, которая не накладывает никаких структурных ограничений на существующую установку. Высокая жесткость также обеспечивает превосходную собственную частоту > 120 кГц для высокодинамичных измерений. Для повышения производительности и эффективности осуществляется анализ пульсаций крутящего момента и виброакустических характеристик.

Простой во внедрении. Датчик может быть легко интегрирован в испытательный стенд или конструкцию автомобиля. Сбор данных может осуществляться непосредственно с помощью модуля AVL Indicom или интегрироваться в различное программное обеспечение DAQ с использованием компактной программы оценки данных, которая минимизирует вычислительные затраты.

  • Измеряет крутящий момент, боковых и осевых сил
  • В основе хорошо зарекомендовавшая себя пьезоэлектрическая технология
  • Подходит для высокодинамичных исследований крутящего момента (

50kHz)

  • Фактически нет ограничения диапазона крутящего момента (6 позиций, диаметр 200 мм à 4500 нм)
  • Толщина сенсора от 3,5 мм
  • Линейность

  • Ссылка на основную публикацию
    Adblock detector