Момент, тяга, объём, чо?
Привет, я NoAdO и я пишу посты на мото-тематику. Не имея полного понятия обо всём, я всё же решился собрать воедино кучу статей на тему и своими словами объяснить, почему разные моторы - разные.
Думаю, многие из вас, как и я, задавались весьма интересным вопросом - как же так выходит, что вроде бы похожие двигатели могут выдавать ну совершенно разный результат. Что же за характеристики есть у двигателя, особенно те что можно померять или даже пощупать?
Очевидно, объём влияет на всё. Вес, динамика, экономичность. Можно ли говорить о том, что более объёмный мотор при неизменных прочих параметрах будет мощнее? Нельзя, потому что коли изменился объём, уже изменилась одна из ключевых характеристик мотора.
А как будет меняться мощность с нарастанием кубатуры? Вот к примеру взять мотор Honda Steed 400 и Honda Shadow 750. Оба V-Twin, предназначение вроде то же, степень сжатия тоже примерно одинакова. Но первый развивает 33 л.с. а второй 45. Думаете если масштабировать мотор дальше по кубатуре, мощность будет нарастать также?) Не, не будет :) Или будет :D Тут многое зависит от настроек мотора. И потом, 33 лошади у Стида будут в районе 6,5 тысяч оборотов, а у шадовки 45 сил будет в районе 5,5. А что стид на 5,5? Ну сил 25 выдаст.
Однако Honda Africa Twin имеет мотор, крайне похожий на мотор от Honda Shadow - и это неудивительно, у них общие корни. Смотрите:
Оба мотора V-twin, оба мотора 750 см.куб. Вот только верхний мотор выдаёт 62 л.с. мощности и почти 63 Нм крутящего момента а нижний 45 л.с. мощности и 64 Нм крутящего момента. Всё ещё больше запутывается? Не совсем. Верхний мотор выдаст такие данные на 6000-7500 об/мин, а нижний - на 3000-5000 об/мин. Вот и разница. Зачем тогда нужен второй мотор? Ради тяги на низах, что бывает оправдано.
Получается что разница в полтора раза, но выводы из этого делать рано. Потому что VTX1300 выдаст 75 сил при тех же 5 тысячах оборотов. Вот только 0,75 мотор выдаёт 60 Н*м момента, а 1,3 - все 120+. Вот такая вот двухкратная разница.
Получается сравнивать по моменту надо? Не, не получается :D Ну как, если брать схожие движки (к примеру у разных круизеров) то ещё покатит, а вот меряться письками моментами с какой-нибудь рядной четвёркой бессмысленно абсолютно.
Но как тогда вообще оценивать двигатель? Достаточно легко - чем больше объём одного цилиндра - тем больше будет тяга. И наоборот - чем меньше объём одного цилиндра, тем момент меньший, но двигатель обычно более оборотистый.
Но почему есть 2 подхода? Этому тоже есть объяснение. Чтобы увеличить мощность конкретного готового двигателя, можно:
1. Форсировать скорость вращения коленвала. При том же моменте с увеличением оборотов мощность растёт линейно. Но тут возникает вопрос с газообменом - до бесконечности увеличивать обороты мы не можем. Но момент зависит от эффективного давления в цилиндре, и сохранить его ровным на всём диапазоне сложно, но в общем-то и не нужно. Поэтому крутящий момент по графику заваливают и получается что с увеличением оборотов момент растёт ещё круче. При этом где-то к 18 тысячам он вообще должен был бы достигнуть огромных значений. Но тут уже другая проблема - с таким большим диапазоном оборотов мотор будет эффективен только в одной зоне, и обычно ближе к максимуму. Думаю типичные дорожники и спорты себя узнали - ниже 4 тысяч мотор работает откровенно слабо.
2. Форсировать двигатель на основании эффективного давления, а обороты - ограничить. Чисто чопперно-круизерный приём. Хотя в общем-то эндуро тоже вовсю им пользуются.
Легко увидеть эти 2 подхода на примере BMW F650GS и CB650f. Первый - одноцилиндровый, вторая - рядная четвёрка. Первый прёт с самых низов, вторая - когда мотор подраскрутится. Первый имеет максимальные обороты в 6500, вторая - 11000. При этом пик момента у первого на 5000, у второй - на 8000.
Но почему такая разница?
А разница в конструкции. У бэхи - один огромный горшок, а у хонды - четыре маленьких в ряд. Суммарный объём-то тот же, а вот подача топливо-воздушной смеси совершенно разная.
Вот к примеру задумали инженеры Хонды увеличить мощность своего одного маленького горшка и решили пойти по пути увеличения оборотов. Чем больше обороты, тем больше нужно тащить смеси. При том вплоть до 2 раз больше. Что можно для этого сделать? Увеличить высоту подъёма клапана или изменить сами клапана. При этом поднять слишком высоко не выйдет - ненадёжно. Да и с компоновкой особо ничего не придумаешь экстраординарного. Что делать? Хондовцы берут и добавляют 3 цилиндра. И что тогда будет по сравнению с БМВ (которые решили увеличить объём 1го цилиндра)? Объём тот же, а вот смеси можно протащить куда как больше. Вот и появляется возможность увеличить обороты. Само собой это тянет за собой всякие умные штуки типа оптимизации фаз и прочего, но в целом думаю смысл ясен.
В это же время Баварцы решили пойти по другому пути и увеличили сам размер цилиндра, а вместе с ним - и мощность.
Что же будет с моментом?
У этой пары максимальный момент примерно одинаковый, вот только Гусь его выдаёт поровнее, а Сибиху нужно сперва раскрутить.Получается узкоглазые ошиблись, а баварцы молодцы? Не, не получается :D На асфальте Сибиха оторвётся далеко вперёд, хотя и не прям вот сразу - гусь проиграет ей, в том числе и по максимальной скорости. Зато к примеру на грунтовом подъёме, где важен ровный момент на разных оборотах Гусь обставит Сибиху шутя.
Народ даже интереса ради устроил заезд на четверть мили между Харлеем и Fireblade.
(если не сработает полная ссылка - начало с 4й минуты)
В целом - чем больше воздуха и топлива вы загоните в горшок, тем больше будет мощность и крутящий момент. Кстати ещё один из способов сделать это - турбонаддув. Но тут возникает вопрос ресурса. Впрочем, если ваша тайная цель - снять с покупателя в перспективе денег побольше, то сохранение ресурса это явно не ваша цель. В автомобилестроении это уже поняли и мы повсеместно начинаем наблюдать 1,4-литровые двигатели с характеристиками как у 2-литровых именно за счёт турбонаддува. Хотя конечно нельзя сказать что турбонаддув прямо таки убивает, но всё же.
Вот и вернулись мы к тому с чего начинали - нельзя сравнивать мотоциклы и их моторы разных предназначений - своей дисциплине своя задача.
Подведём условные итоги:
1. Мощность зависит от количества смеси.
2. Момент зависит от давления в камере.
3. Чтобы увеличить момент (ускорение) — лучше увеличивать один горшок.
4. Чтобы увеличить мощность (макс.скорость) — лучше увеличивать количество горшков.
5. Одностволки — тяга без мощности, четырехстволки — мощность без тяги, В-Твины/Двустволки — компромисс.
6. От количества горшков можно примерно смотреть в сторону применения мота.
Спасибо выпускнику МАДИ romanikitin, обсуждаемо в комментариях, у меня - всё.