Очень важный момент

Михаил Ярославцев
20 октября 2003, 00:00

Российские покупатели автомобилей стали обращать внимание не только на объем двигателя, но и на показатели максимального крутящего момента

По словам московских дилеров, уже очень многие покупатели сегодня кропотливо сравнивают различные характеристики моделей, просят объяснить, какие качества мотора будут больше востребованы в тех или иных условиях эксплуатации, как поведет себя машина, к примеру, на скверном покрытии или с прицепом. И здесь одним из важнейших показателей становится максимальный крутящий момент, который имеет не меньшее значение, чем "поголовье" механических лошадей.

Недавно тестировали во Франции "заряженную" версию Peugeot 206 RC со 177-сильным бензиновым двигателем, и часть маршрута пролегала по лабиринту второстепенных дорог. Эскортировала по нему сотрудница Peugeot за рулем той же 206-й, но с двухлитровым турбодизелем HDi. И хотя эта машина имела вдвое меньше "лошадей" под капотом, держаться у нее на хвосте оказалось непросто. На автостраде же бензиновый RC не оставил "соляроядному" родственнику никаких шансов. А дело в том, что в первом случае свою роль сыграл больший крутящий момент (или тяга) дизеля на низких оборотах, влияющий на способность автомобиля ускоряться. Во втором же сказалось подавляющее преимущество бензинового мотора в мощности, которая при прочих равных условиях определяет максимальную скорость машины.

На деле разграничить крутящий момент и мощность сложнее, чем разделить сиамских близнецов. Достаточно сказать, что на испытательных стендах измеряется (при разном числе оборотов и полностью выжатой педали газа) именно тяга двигателя, а затем с помощью нехитрой формулы рассчитывается его мощность. Схематично это выглядит как произведение величины крутящего момента и числа оборотов мотора. Возможности наращивания тяги не беспредельны, и, достигнув максимума, она начинает снижаться. Пока эту убыль компенсирует рост оборотов, мощность продолжает расти, а автомобиль - набирать скорость.

Сегодня "гроссмейстерским" нормативом для бензиновых безнаддувных двигателей считается, если максимальная тяга выражается цифрой (в Ньютон/метр), равной 1/10 кубатуры мотора. Если у вас соотношение заметно меньше, следует обратить внимание на снаряженную массу машины. Так, трехлитровый итальянский двигатель V6 с тягой в 265 Нм способен разогнать полуторатонную Alfa Romeo 166 с места до "сотни" за 7,9 с. Но результат оказывается намного скромнее, когда тот же мотор установлен на Lancia Thesis, которая на 300 кг тяжелее.

Проблема тягового голодания незнакома дизелям, от природы обладающим на треть лучшей эффективностью, чем бензиновые двигатели. Проще говоря, дизели меньше работают на обогрев атмосферы и больше - на ускорение автомобиля. Вот еще один пример. При разгоне с 80 до 120 км/ч на четвертой передаче новая "пятерка" BMW с трехлитровым турбодизелем почти на две секунды превосходит версию 530i с бензиновым мотором того же объема. Это происходит потому, что "соляроядный" мотор выдает 500 Нм крутящего момента уже при 2000 об./мин. против максимальных 300 Нм при 3500 об./мин. у 530i. Наиболее явно подобное преимущество в тяге проявляется, к примеру, на горном серпантине или при перестроениях в сутолоке городских улиц - там, где сложно раскрутить мотор до пиковой мощности, обозначенной в лошадиных силах.

Правда, сила отталкивания покрышек ведущих колес от полотна трассы зависит не только от величины крутящего момента двигателя. В шоссейно-кольцевых гонках нередко используют шины с уменьшенным внешним диаметром. Это позволяет без переделки коробки передач полнее реализовать тяговое усилие, пусть и в ущерб максимальной скорости. В случае с серийными моделями эстетическими соображениями пренебречь невозможно (покрышки большего диаметра смотрятся эффектно), поэтому единственным "трансформатором" генерируемой мотором тяги служит трансмиссия. Растянутые низшие передачи рекомендуются моделям с высоким крутящим моментом на "низах". В противном случае при разгоне они будут шлифовать покрышки даже о сухой асфальт. Но одними механическими средствами проблему не решить. Попробуйте, например, совладать с лавиной крутящего момента в 750 Нм, которую создает фольксвагеновский десятицилиндровый битурбодизель уже при 2000 об./мин.! Тут без электронной "уздечки" в виде систем контроля тяги и стабилизации не обойтись.

Для полноты представления о динамике машины помимо максимальной величины крутящего момента важно знать, насколько быстро он достигает пика и как долго удерживается на нем. Наглядное представление об этом дает график тягово-мощностных характеристик двигателя. Моторы, у которых кривая крутящего момента имеет выраженную вершину в зоне высоких оборотов, предназначены в основном для гоночных моделей, чей удел - борьба на пределе возможного. В обычных дорожных условиях они теряют свой пыл или обрекают владельцев на постоянное "подтыкание" низших передач и, как следствие, на частое посещение бензоколонок.

Если кривая крутящего момента стремительно взлетает вверх и столь же стремительно идет вниз (ситуация характерна для высокомощных турбодизелей), то, скорее всего, для интенсивного разгона вам понадобится часто жать на педаль сцепления и активно орудовать рычагом коробки передач, число которых в этом случае увеличивается до шести. Можно переложить заботу о смене диапазонов на коробку-автомат, но тогда придется поступиться динамикой и экономичностью.

Чаще инженеры стремятся получить спрямленную характеристику крутящего момента и приблизиться к его максимуму уже в диапазоне низких-средних (до 3500 об./мин.) оборотов - такие моторы называют приемистыми. Городским моделям это позволяет резво уходить со светофора и юрко сновать в плотном потоке. Двигателям внедорожников приемистость необходима не только в качестве "противовеса" большой массе автомобиля (к тому же нередко выступающего как буксировщик прицепа) при движении по дорогам, но и вне их. Взять с места крутой холм или спуститься с него, не набрав опасной скорости при отпущенной педали газа, позволяют высокий крутящий момент на "низах" и его антипод - тормозящий момент мотора.

На днях довелось испытать Jeep Grand Cherokee в исключительно тяжелых условиях. Машины преодолевали чрезвычайно крутые горные подъемы и спуски, перебирались через огромные валуны и ямы. Внедорожник, весящий две с половиной тонны, проходил эти препятствия без видимых усилий, деловито и уверенно. И ключевую роль здесь играл именно большой крутящий момент, который иногда еще образно называют "прущим" моментом: на понижающей передаче дизельный мотор объемом 3,7 литра действительно просто пер машину на самые крутые склоны.

Впрочем, дилемма - приемистость или взрывной спортивный темперамент на "верхах" - стала утрачивать прежнюю остроту с появлением совершенных электронных систем управления двигателем: бензиновые моторы BMW и Honda доказывают это со всей очевидностью. Возможно, лет через двадцать-тридцать проблема приемистости вообще будет снята с повестки дня. На смену двигателям внутреннего сгорания придут электромоторы, которые мгновенно выходят на пик тяги.

Тягово-мощностные характеристики 4,4-литрового бензинового V8 модели BMW 745i и 3-литрового рядного 6-цилиндрового турбодизеля модели BMW 530dBMW 745i: спортивность - отличительная черта моделей BMW, поэтому характеристика крутящего момента двигателей "баварцев" всегда имеет выраженный пик.

BMW 530d: такая кривая крутящего момента характерна для высокомощных турбодизелей. Чтобы полнее использовать их максимальную тягу, сосредоточенную в узком диапазоне оборотов, необходима 6-ступенчатая коробка передач.

Возможны варианты

В гамме автомобильных концернов обычно соседствуют модели нескольких классов, моторы которых должны обладать разным характером. Однако это не означает, что каждый раз с нуля проектируется новый двигатель - это слишком дорого. Гораздо дешевле "перенастроить" тягу уже имеющейся силовой установки.
 
Вариантов несколько, но все они основаны на одном принципе. Увеличивая или уменьшая количество топлива, подаваемого в цилиндры за рабочий цикл, можно менять величину крутящего момента. Использовать ли впускные коллекторы иной длины, другой механизм газораспределения, варьировать ли параметры турбонаддува - это уже дело техники. Главное, что в итоге получаются разные моторы даже при сохранении равной мощности.
 
Так, прежний 1,9-литровый турбодизель минивэна Fiat Multipla выдавал практически ровный крутящий момент в рабочем диапазоне оборотов в полном соответствии с характером семейного авто. Но такая тяговая прямолинейность для спортивной модели оказалась недостаточной - здесь важно чувствовать пик ускорения. Поэтому оставшийся неизменным в своей основе 105-сильный мотор стараниями инженеров изменил настройку, получив иную максимальную величину и характеристику крутящего момента. Это позволило ему занять место под капотом стремительной Alfa Romeo 156.