Moment obrotowy silnika

Mówiąc o najważniejszej jednostce samochodowej: silniku, przyjęło się wywyższać moc ponad inne parametry. Tymczasem to nie moce są głównymi cechami elektrowni, ale zjawisko zwane momentem obrotowym. Potencjał dowolnego silnika samochodowego jest bezpośrednio określony przez tę wartość.

Pojęcie momentu obrotowego silnika. O kompleksie w prostych słowach

Moment obrotowy w odniesieniu do silników samochodowych jest iloczynem wielkości wysiłku i ramienia dźwigni, lub prościej, siły nacisku tłoka na korbowód. Siła ta jest mierzona w niutonometrach, a im wyższa jej wartość, tym szybszy będzie samochód.

Ponadto moc silnika wyrażona w watach to nic innego jak wartość momentu obrotowego silnika w niutonometrach pomnożona przez prędkość obrotową wału korbowego.

Wyobraź sobie konia ciągnącego ciężkie sanie i utykającego w rowie. Ciągnięcie sań nie zadziała, jeśli koń w biegu spróbuje wyskoczyć z rowu. Tutaj konieczne jest zastosowanie pewnego wysiłku, który będzie momentem obrotowym (km).

Moment obrotowy jest często mylony z prędkością wału korbowego. W rzeczywistości są to dwie zupełnie różne koncepcje. Wracając do przykładu konia, który utknął w rowie, częstotliwość kroku reprezentuje prędkość silnika, a siła wywierana przez zwierzę, gdy porusza się podczas kroku, w tym przypadku reprezentuje moment obrotowy.

Czynniki wpływające na wielkość momentów obrotowych

Na przykładzie konia łatwo się domyślić, że w tym przypadku wartość SM będzie w dużej mierze zdeterminowana masą mięśniową zwierzęcia. W przypadku silnika spalinowego samochodu wartość ta zależy od ilości pracy elektrowni, a także od:

• poziom ciśnienia roboczego wewnątrz butli;
• rozmiar tłoka;
• średnica wału korbowego.

Moment obrotowy jest najsilniej zależny od przemieszczenia i ciśnienia wewnątrz elektrowni, a zależność ta jest wprost proporcjonalna. Innymi słowy, silniki o odpowiednio dużej objętości i ciśnieniu mają duży moment obrotowy.

Istnieje również bezpośredni związek między KM a promieniem korby wału korbowego. Jednak konstrukcja nowoczesnych silników samochodowych nie pozwala na duże wahania wartości momentu obrotowego, więc projektanci ICE mają niewielkie możliwości osiągnięcia wyższego momentu obrotowego z powodu krzywizny wału korbowego. Zamiast tego projektanci szukają sposobów na zwiększenie momentu obrotowego, takich jak zastosowanie technologii turbodoładowania, zwiększenie stopnia sprężania, optymalizacja procesu spalania, zastosowanie specjalnie zaprojektowanych kolektorów dolotowych itp.

Ważne jest, że KM rośnie wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika, jednak po osiągnięciu maksimum w danym zakresie moment obrotowy maleje, pomimo ciągłego wzrostu prędkości obrotowej wału korbowego.

Wpływ momentu obrotowego ICE na osiągi pojazdu

Wielkość momentu obrotowego jest tym samym czynnikiem, który bezpośrednio określa dynamikę przyspieszenia samochodu. Jeśli jesteś zapalonym entuzjastą samochodów, być może zauważyłeś, że różne samochody, ale z tą samą jednostką napędową, zachowują się inaczej na drodze. Albo o rząd wielkości słabszy samochód na drodze jest lepszy od tego, który ma większą moc pod maską, nawet przy porównywalnych rozmiarach i wadze. Przyczyna leży właśnie w różnicy momentu obrotowego.

Konie mechaniczne można traktować jako miarę wytrzymałości silnika. To właśnie ten wskaźnik określa możliwości prędkości samochodu. Ale ponieważ moment obrotowy jest rodzajem siły, zależy od jego wielkości, a nie od liczby „koni”, jak szybko samochód może osiągnąć maksymalną prędkość. Z tego powodu nie wszystkie mocne samochody mają dobrą dynamikę przyspieszania, a te, które potrafią przyspieszać szybciej niż inne, niekoniecznie są wyposażone w mocny silnik.

Jednak sam wysoki moment obrotowy nie gwarantuje doskonałej dynamiki maszyny. Przecież między innymi dynamika narastania prędkości, a także zdolność samochodu do szybkiego pokonywania zboczy odcinków zależą od zakresu pracy elektrowni, przełożeń i reakcji pedału przyspieszenia. Wraz z tym należy zauważyć, że moment ten jest znacznie skrócony z powodu szeregu przeciwdziałających zjawisk: sił toczenia kół i tarcia w różnych częściach samochodu, ze względu na aerodynamikę i inne zjawiska.

Moment obrotowy a moc. Związek z dynamiką pojazdu

Moc jest pochodną takiego zjawiska jak moment obrotowy, wyraża pracę elektrowni wykonywaną w danym czasie. A ponieważ KM uosabia bezpośrednią pracę silnika, wielkość momentu w odpowiednim okresie znajduje odzwierciedlenie w postaci mocy.

Poniższy wzór pozwala wizualnie zobaczyć zależność między mocą a KM:

P=M*N/9549

Gdzie: P we wzorze to moc, M to moment obrotowy, N to obroty silnika, a 9549 to współczynnik konwersji N na radiany na sekundę. Wynik obliczeń przy użyciu tego wzoru będzie liczbą w kilowatach. Kiedy musisz przetłumaczyć wynik na moc, uzyskaną liczbę mnoży się przez 1,36.

Zasadniczo moment obrotowy to moc przy prędkościach częściowych, takich jak wyprzedzanie. Moc rośnie wraz ze wzrostem momentu obrotowego, a im wyższy ten parametr, tym więcej energii kinetycznej, tym łatwiej samochód pokonuje działające na nią siły i tym lepsze jego właściwości dynamiczne.

Należy pamiętać, że moc osiąga swoje maksymalne wartości nie od razu, ale stopniowo. W końcu samochód rusza z minimalną prędkością, a potem prędkość rośnie. Tu właśnie pojawia się siła zwana momentem obrotowym i to ona determinuje czas, w którym samochód osiągnie maksymalną moc, czyli innymi słowy dynamikę przy dużych prędkościach.

Wynika z tego, że samochód z mocniejszą jednostką napędową, ale niewystarczająco wysokim momentem obrotowym, będzie gorszy w przyspieszeniu od modelu z silnikiem, który wręcz przeciwnie, nie może pochwalić się dobrą mocą, ale przewyższa konkurenta w parze . Im większy ciąg, tym siła przenoszona jest na koła napędowe, a im bogatszy zakres prędkości elektrowni, w której osiąga się wysoki KM, tym szybciej samochód przyspiesza.

Jednocześnie istnienie momentu obrotowego jest możliwe bez mocy, ale istnienie mocy bez momentu obrotowego nie. Wyobraź sobie, że nasz koń i sanie ugrzęzły w błocie. Moc wytwarzana przez konia w tym momencie będzie zerowa, ale moment obrotowy (próba wydostania się, ciągnięcie), choć niewystarczający do ruchu, będzie obecny.

Chwila na olej napędowy

Jeśli porównamy elektrownie benzynowe z wysokoprężnymi, to cechą wyróżniającą te ostatnie (wszystkie bez wyjątku) jest wyższy moment obrotowy przy mniejszej mocy.

Benzynowy silnik spalinowy osiąga swoje maksymalne wartości KM przy trzech do czterech tysięcy obrotów na minutę, ale potem jest w stanie szybko zwiększyć moc, wykonując siedem do ośmiu tysięcy obrotów na minutę. Zakres obrotów wału korbowego silnika wysokoprężnego jest zwykle ograniczony do trzech do pięciu tysięcy. Jednak w jednostkach wysokoprężnych skok tłoka jest dłuższy, stopień sprężania i inne specyficzne cechy spalania paliwa są wyższe, co zapewnia nie tylko większy moment obrotowy w stosunku do jednostek benzynowych, ale także obecność tego wysiłku prawie na biegu jałowym.

Z tego powodu nie ma sensu osiągać zwiększonej mocy z silników Diesla - niezawodna i niedroga trakcja „od dołu”, wysoka sprawność i oszczędność paliwa całkowicie wyrównują dystans między takimi silnikami spalinowymi a silnikami benzynowymi, zarówno pod względem wskaźników mocy, jak i potencjał prędkości.

Cechy prawidłowego przyspieszenia samochodu. Jak najlepiej wykorzystać swój samochód

Właściwe przyspieszenie opiera się na umiejętności współpracy ze skrzynią biegów i przestrzeganiu zasady „od maksymalnego momentu obrotowego do maksymalnej mocy”. Oznacza to, że najlepszą dynamikę przyspieszenia samochodu można osiągnąć tylko poprzez utrzymywanie prędkości wału korbowego w zakresie wartości, przy których KM osiąga maksimum. Bardzo ważne jest, aby prędkość pokrywała się ze szczytowym momentem obrotowym, ale musi istnieć margines na jego wzrost. Jeśli przyspieszysz do prędkości powyżej maksymalnej mocy, dynamika przyspieszenia będzie mniejsza.

Zakres obrotów odpowiadający maksymalnemu momentowi obrotowemu jest określony przez charakterystykę silnika.

Wybór silnika. Co jest lepsze - wysoki moment obrotowy czy duża moc?

Jeśli narysujemy ostatnią linię pod wszystkimi powyższymi, staje się oczywiste, że:

• moment obrotowy jest kluczowym czynnikiem charakteryzującym możliwości elektrowni;
• moc jest pochodną KM, a zatem drugorzędną charakterystyką silnika;
• bezpośrednią zależność mocy od momentu obrotowego można zaobserwować we wzorze P (moc) \uXNUMXd M (moment obrotowy) * n (prędkość wału korbowego na minutę) wyprowadzonym przez fizyków.

Tak więc przy wyborze między silnikiem o większej mocy, ale mniejszym momencie obrotowym, a silnikiem o większej mocy, ale mniejszej mocy, zwycięży druga opcja. Tylko taki silnik pozwoli w pełni wykorzystać potencjał tkwiący w samochodzie.

Jednocześnie nie możemy zapominać o związku między charakterystyką dynamiczną auta a czynnikami takimi jak reakcja przepustnicy i skrzynia biegów. Najlepsza opcja to taka, która nie tylko ma silnik o wysokim momencie obrotowym, ale także najmniejsze opóźnienie między naciśnięciem pedału gazu a reakcją silnika oraz skrzynię biegów z krótkimi przełożeniami. Obecność tych cech rekompensuje niską moc silnika, powodując, że samochód przyspiesza szybciej niż samochód z silnikiem o podobnej konstrukcji, ale o mniejszej przyczepności.