Написать пост

SaltLake

Мощность и момент на колесах



В первой части мы рассмотрели понятия мощности и момента двигателя. Теперь же посмотрим что происходит на колесах. Как зависит момент на колесах от текущей передачи. На каких оборотах двигателя лучше переключаться для наибольшей топливной экономичности и для интенсивного разгона. Посмотрим видео разгона VW Polo GTI с коробкой DSG7 до максимальной скорости.

Возьмем автомобиль VW Polo GTI с рядной четверкой объемом 1,4 л с непосредственным впрыском и наддувом от нагнетателя и турбокомпрессора. Двигатель развивает 180 л.с. (на 6200 об/мин) и за счет «двойного» наддува имеет полку момента в 250 Н·м в диапазоне с 2000 до 4500 об/мин.

VW Polo GTI с коробкой DSG7. Максимальная скорость 229 км/ч

Момент и мощность на колесах


Мощность на оси колес примерно равна мощности выдаваемой двигателем за вычетом КПД трансмиссии и всех вращающихся компонентов между колесами и двигателем. Момент же может сильно отличаться в зависимости от выбранной передачи. Момент на оси колес равен моменту на двигателе, умноженному на произведение передаточного числа передачи в коробке и главной пары в дифференциале. Каждая передача характеризуется своим передаточным числом, равным отношению количества зубцов на шестернях. Высшие передачи могут иметь передаточное число меньше единицы, но из-за понижающей пары в дифференциале на колеса все равно передается больший момент. Скорость же вращения колес падает прямо пропорционально росту момента. Также нужно принимать во влияние радиус колес. Чем он больше, тем меньше крутящего момента с двигателя будет прикладываться для движения автомобиля, но тем быстрее он будет ехать.

Рассмотрим момент, передаваемый на колеса, в зависимости от передачи.

Зависимость момента на колесах от их угловой скорости на разных передачах. Для сравнения приведен момент на коленвале двигателя в зависимости от его угловой скорости

Коробка передач имеет передаточное число для первой передачи равное 15,53. Это означает что момент на оси колеса будет умножен почти в 15 раз. Для момента на двигателе в 250 Н·м момент на колесах будет равен 3880 Н·м. Но при этом максимальная угловая скорость колеса будет составлять 419 об/мин при оборотах двигателя 6500 и этим будет обусловлена максимальная скорость на первой передачи.

Рассмотрим зависимость момента от скорости. Для диска с параметрами 7Jx17 и покрышек с профилем 215/40 радиус колеса составляет 0,3 м. Зная угловую скорость колеса легко вычислить скорость автомобиля.

Зависимость момента на колесах от скорости автомобиля

Обратим внимание на то, что на первой передаче момент на колесах при оборотах двигателя в 6500 об/мин больше, чем для всего диапазона второй передачи. Хотя момент на двигателе меньше, чем если бы мы переключились на вторую передачу. Это означает что для сохранения максимального момента на колесах переключаться с первой на вторую стоит лишь тогда, когда двигатель упрется в ограничитель оборотов, несмотря на то, что мы прошли уже и максимум момента и максимум мощности на двигателе.

Тоже самое справедливо и для второй передачи, а начиная с третьей, передаточные отношения передач подобраны так, что момент для переключения передач (для сохранения максимального момента на колесах) смещается на более ранние обороты и проходит где-то в районе максимума мощности.

Режим экономии топлива


Режим максимальной экономии топлива характеризуется движением на малых оборотах. Ведь для поднятия оборотов нужно больше открыть дроссельную заслонку, впуская больше воздуха в двигатель. А пропорционально росту воздуха будет расти и потребление топлива. При этом, чтобы езда была уверенной необходимо ехать на максимальном моменте. (Кроме того двигатель развивая максимальный момент будет работать экономичнее чем даже на меньших оборотах, но идя «внатяг»). Для этого нужно переключать передачи так, чтобы обороты двигателя на следующей передачи попадали в зону (начала полки) максимального момента.

Рассмотрим зависимость скорости автомобиля в зависимости от оборотов двигателя на разных передачах в режиме экономии топлива.

Красной стрелкой отмечена скорость на разных передачах

Очень кстати приходится наличие «двойного» наддува, позволяющего получить максимум момента начиная с 2000 об/мин. А наличие семиступенчатой коробки DSG позволяет в полной мере реализовать тяговитость низов. Автоматы с двойным сцеплением имеют очень быстрое время переключения передач, а благодаря плавной передачи момента с одной передачи на другую, делают переключение очень плавным (без рывков). Все это позволяет двигаться на скорости 90 км/ч при 2000 об/мин (максимальные обороты при разгоне при этом не превышают 3000 об/мин). Этим достигается крайне эффективный с точки зрения топливной экономичности режим передвижения. Большое количество ступеней нужно для экономичного передвижения на невысоких оборотах. Заявленный расход в смешанном цикле составляет 6л/100км.

Режим интенсивного разгона


Интенсивный разгон характеризуется переключением передач таким образом, чтобы на колесах был наибольший момент. Причем, как мы уже выяснили, в зависимости от передаточных чисел передач может быть так, что момент на колесах на текущей передаче больше чем на следующей, хотя момент на двигателе наоборот меньше.

Зависимость скорости от оборотов двигателя на разных передачах в режиме интенсивного разгона. Пунктиром приведены характеристики двигателя — момент и мощность


В заключении посмотрим видео с разгоном автомобиля до максимальной скорости. DSG7 в режиме Sport не включает седьмую передачу.



Материалы:
Мощность и момент (первая часть)
Характеристики VW Polo GTI
Youtube-видео разгона авто до максимальной скорости
27 комментариев 28нравится 23избранное
SaintAnger
Molodec
Chevava
Korak
Nexan
AndreyKo
Mel
horses
Kalashmatik
cezium
Nekroman
Vitaminych
Justlexa
zxEngineer
azmorf
mvcdev
Turbocat
binba
sliver
  • EmmGold
    03 апр 2014 в 05:51
    Это что, теперь в городе только на первой ездить, для экономии топлива?
    • alex-shadie
      5 03 апр 2014 в 07:21
      у меня товарищ очень хорошо топливо экономит. машина уже полтора года под окнами стоит, никуда не передвигаясь)
      • Timur1976
        03 апр 2014 в 08:08
        ну да, у меня зимой расход топлива вообще минимальный :)
  • Timur1976
    03 апр 2014 в 08:10
    т.е. получается, что зимой, прогревая двигатель и стартуя на пониженной передаче, мы тем самым заставляем высокоборотисто крутить двигатель?
  • scl
    03 апр 2014 в 08:31
    хочу дизель для момента:)
    вчера эту gt шку видел:) даже может на регике осталась :)
  • rusabakumov
    1 03 апр 2014 в 09:59
    А первый график не с ошибками случайно? Где момента и обороты по осям. На первых трех передачах получается что мотор меньше чем до 1000 оборотов крутится?)
    • k102
      03 апр 2014 в 10:06
      это обороты колес же
      • rusabakumov
        03 апр 2014 в 10:44
        А, ясно, спасибо)
  • antoxa256
    03 апр 2014 в 10:39
    Заметили, как указатель топлива весело бежит во время ролика? ) Там, похоже, расход ~ 30 литров.
  • pjslot
    03 апр 2014 в 13:27
    таблицы моменты скорости..
    а всего лишь надо было поставить в машину вариатор)..
    • DIHALT
      1 03 апр 2014 в 16:16
      Ну он тоже далеко не идеален.
    • smth
      03 апр 2014 в 19:09
      Четвертый месяц езжу на варике (INVECS 3) - так он на оптимальный момент выходит только после 30-40 кмч. Да и вообще не расчитан на агрессивную езду. Ему хорошо даются ускорения на скорости, но не разгон с нуля. Плюс, его и не рекомендуют даже драть с нуля. Еще могу ошибаться, но такое ощущение, что прямо чувствуется, как на старте и 0-20 кмч гидротрансформатор "прокручивается".
  • michspar
    03 апр 2014 в 17:09
    Что-то статья в разделе "режим экономии топлива" расходится с экспериментом. Правда там в качестве примера турбошкода, но если следовать условию "нужно переключать передачи так, чтобы обороты двигателя на следующей передаче попадали в зону начала полки момента", то у атмосферных дрыгателей обороты должны быть ещё выше, а наш совместный с @lolwut эксперимент показал обратные результаты
  • pandaemon
    03 апр 2014 в 18:08
    спасибо. классная статья!
  • Molodec
    04 апр 2014 в 21:18
  • zombie47
    18 июн 2014 в 03:06
    На графике итенсивного разгона ошибка или я не прав.
    По предыдущим графика и описанию видно что на 2 передаче момент на колесах всегда выше чем на третей передаче.
    Так почему на графике интенсивного разгона показано что переключаться со 2 на третью нужно примерно на 6600 а не на 7000?
    • SaltLake
      18 июн 2014 в 10:02
      Например график "Зависимость момента на колесах от скорости автомобиля" построен до максимальных оборотов в 6500 в минуту. При дальнейшем росте оборотов момент на второй передачи сравняется и, затем, станет меньше чем на третьей. По моим расчетам это как раз произойдет где-то на ~6600 об/мин.
      Но это лишь расчет, причем весьма грубый. Я лишь хотел разобраться чем стоит руководствоваться при переключении передач в зависимости от режима езды.
      • zombie47
        18 июн 2014 в 14:25
        почему я не вижу этого на графике момента с колес? у второй передачи. Это очень сильно вводит в заблуждение и вызывает не понимание.
        • SaltLake
          18 июн 2014 в 14:35
          Графики моментов разных передач на колесах строились до оборотов, соответствующим максимальной мощности как раз для того, чтобы было наглядно видно, что, например, на первой и второй передачах есть смысл крутить двигатель выше оборотов максимальной мощности (когда мощность двигателя и тем более момент уже падают), и при этом момент на колесах будет больше, чем если переключиться на следующую передачу.
          Этим графиком я хотел показать зачем же крутить двигатель в красную зону, когда он уже пройден пик максимальной мощности.
          Но надо понимать, что это зависит от передаточных чисел передач в коробке, от того как они подобраны.
      • zombie47
        18 июн 2014 в 14:32
        не понял так у машины максимальные обороты 6500 или 7000? если 6500 то почему интенсивный разгон происходит переключение на 7000?=)
        • SaltLake
          18 июн 2014 в 14:37
          Характеристики рассмотренного аппарата приведены в начале поста:
          "Двигатель развивает 180 л.с. (на 6200 об/мин) и за счет «двойного» наддува имеет полку момента в 250 Н·м в диапазоне с 2000 до 4500 об/мин."
        • SaltLake
          18 июн 2014 в 14:39
          Потому что на первой передаче до 7000 об/мин момент на колесах выше, чем если переключится на вторую передачу.
          • zombie47
            18 июн 2014 в 16:23
            лично я считаю и вижу по графику что на 2 передаче момент на колесах до 7000 выше чем если переключиться на третью.
          • zombie47
            18 июн 2014 в 17:12
            а так же есть такой момент что на 7000 отсечка, но при замере мощности проге пофигу на отсечку, вплане она не понимает её, по сути когда едешь на отсечке двигатель ускорения не будет иметь, а так же будет прерываться подача бензина (как я предполагаю) не суть. Так вот а по графику будет видно якобы вообще пропала мощность. И поэтому якобы на 7000 оборотах момента на колесах очень мало.
  • zombie47
    18 июн 2014 в 18:05
    Вот например как эти графики выглядят на моем авто до отсечки (7000 оборотов)

    Считаю что графики такие у многих гражданских авто и переключаться для интенсивного разгона нужно исключительно прямо перед отсечкой. Понятное дело все правильно объясняешь если на след передаче момент выше то переключатся нужно раньше. Но тут даже и близко не пересекаются графики =)))
    • SaltLake
      18 июн 2014 в 18:18
      Да, конечно же, у обычных механических коробок передаточные числа "разнесены" сильнее, чем на семиступенчатой DSG.
      А где вы брали данные по моменту для своего двигателя? Это график со стенда? Почему в конце такой пологий участок и каким оборотам это соответствует?
      • zombie47
        18 июн 2014 в 18:46
        Нет не со стенда, через прогу Ecuedit. Воспроизводимость результатов очень хорошая. Скорость обмена тоже очень хорошая.
        В конце точка соответствует 6900 оборотам. Специально чтобы не попадать на отсечку. На отсечке как объяснял будет очень рваный график. Предпоследняя точка 6500 оборотов.
        Не исключаю что на DSG на заряженном гольфе с турбонаддувом действительно надо переключаться немного раньше отсечки.
      • zombie47
        18 июн 2014 в 18:48
        кстати по экономии тоже очень интересный момент, есть утверждения о том что на некоторых передачах например на 4 расход может быть ниже чем на 5.
        Но по замерам и по построенным графикам, самый низкий расход получается на минимально возможных оборотах. То-есть на 1500 оборотах на 5 передаче.
        Сейчас еще перепроверяю расчеты =)
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста, или зарегистрируйтесь.