Ogólnie rzecz biorąc, większość kierowców ocenia samochody na podstawie mocy silnika, sugerując, że im mocniejszy samochód, tym jest szybszy przy tej samej masie i rodzaju napędu. Jednak w rzeczywistości, na przykład, samochód z silnikiem wysokoprężnym o mocy 80 KM może ruszyć szybciej niż ten sam samochód z silnikiem benzynowym o mocy 110 KM. Chodzi o to, że nie tylko moc jest ważna dla dynamiki przyspieszania, ale także maksymalny moment obrotowy silnika. Powiemy Ci, czym jest moment obrotowy w prostych słowach, w jakich jednostkach jest mierzony i jak jest powiązany z mocą.
Co to jest moment obrotowy
Czym jest moment obrotowy silnika: najprościej mówiąc, jest to siła ciągu wytwarzana przez silnik. Gdy silnik pracuje, obraca koła z pewną siłą. Ta siła podzielona przez jednostkę długości (np. promień koła) to moment obrotowy. W przypadku konkretnego silnika moment obrotowy zależy od wielu czynników, od pojemności skokowej po kształt krzywek wałka rozrządu. Im większy moment obrotowy wytwarza silnik, tym mocniej może pchać samochód do przodu.
Ze względu na swoją konstrukcję i zasadę działania, silniki spalinowe mają bardzo nieliniową charakterystykę momentu obrotowego. Dlatego też, jeśli w charakterystyce silnika podana jest wartość 150 Nm, jest to jego maksymalna wartość. Jest ona osiągana w szczytowym momencie, przy pełnym otwarciu przepustnicy i zazwyczaj w wąskim zakresie obrotów. Istnieją jednak również silniki z “półką” na wykresie momentu obrotowego, gdy ciąg pozostaje stabilnie wysoki wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika – jest to możliwe dzięki zastosowaniu turbodoładowania. Tak więc obroty maksymalnego momentu obrotowego zależą od typu i konstrukcji silnika.
Wróćmy do naszych konwencjonalnych samochodów: dlaczego ten z silnikiem wysokoprężnym startuje szybciej? Ponieważ generalnie ma wyższy moment obrotowy, także przy niskich obrotach. Silniki wysokoprężne zasadniczo różnią się konstrukcją od silników benzynowych. Mają wyższą wydajność ze względu na wyższą zawartość energii w oleju napędowym i stopień sprężania. Oznacza to, że więcej energii ze spalonego paliwa wykonuje użyteczną pracę, czyli wytwarza moment obrotowy. Ze względu na tę cechę silników wysokoprężnych, są one aktywnie wykorzystywane w pojazdach użytkowych.
Co to jest moment obrotowy silnika
Moment obrotowy jest iloczynem siły działającej na ramię. Dlatego jego jednostką miary w samochodzie jest niutonometr (niuton pomnożony przez metr) lub, w skrócie, N-m lub Nm. Oczywiście w silniku nie ma tak oczywistego ramienia jak na zdjęciach w podręczniku. Zamiast pojedynczego ramienia jest skomplikowany mechanizm. Siła jest wytwarzana przez rozprężające się gazy w komorze spalania. W przeciwieństwie do mocy z kilowatami i końmi mechanicznymi, alternatywne skale są rzadko używane do określania siły ciągu: kiedy mówi się o momencie obrotowym, jednostkami miary są zwykle niutonometry.
Czym różni się moment obrotowy od mocy
Dowiedzieliśmy się, od czego zależy moment obrotowy silnika i na co wpływa siła ciągu. Teraz nadszedł czas, aby przypomnieć sobie o mocy.
Zacznijmy od fizyki: moc silnika jest równa iloczynowi momentu obrotowego podzielonego przez liczbę obrotów podzieloną przez współczynnik 9549 (N=M*n/9549). Wynik wyrażony jest w kilowatach. Aby przeliczyć go na bardziej znane metryczne konie mechaniczne, należy pomnożyć go przez kolejne 1,36.
W przypadku zwykłego samochodu osobowego maksymalny moment obrotowy mieści się w zakresie około 150-300 Nm (w samochodach z silnikiem wysokoprężnym osiąga 350-400 Nm), przy czym większość nowoczesnych silników benzynowych kręci się do 6000-7000 obr / min. Dzisiejsze diesle pozostają nieco w tyle – 5000-5500 obr. Co więcej, aby obrócić wał korbowy do takiej prędkości, a tym samym podłączone do niego koła, potrzebny jest również pewien ciąg. Okazuje się więc, że moc jest wartością pochodną momentu obrotowego. Im jest on wyższy, tym silnik jest mocniejszy od swoich konkurentów.
Istnieje prostsze wyjaśnienie dla osób, które nie znają się na inżynierii. Dobra trakcja pomoże ci ciągnąć ciężką przyczepę lub kręcić kołami w piasku. A przy dużej mocy można osiągnąć wyższe prędkości, jeśli nie ma ograniczeń.
Czy można zwiększyć moment obrotowy
Teoretycznie jest to możliwe. Faktem jest, że w silniku spalinowym moment obrotowy zależy niemal bezpośrednio od napełnienia cylindra – im więcej powietrza, a co za tym idzie paliwa, dostaje się do silnika i spala się, tym większy ciąg wytwarza silnik. Konstrukcje silników są jednak zaprojektowane pod kątem określonych właściwości trakcyjnych. Możliwe jest zwiększenie momentu obrotowego (i mocy), ale zwykle oznacza to skrócenie żywotności. Istnieją zasadniczo dwa sposoby: mechaniczny i elektroniczny.
Elektroniczny oznacza zmianę programu zarządzania silnikiem, zwiększając ilość powietrza i paliwa w cylindrach: ze względu na wyższe ciśnienie doładowania, różne fazy otwarcia zaworów lub wtrysku i tak dalej. Manipulacje z programem (chip tuning) w silnikach turbo mogą “usunąć” do 20 procent dodatkowego momentu obrotowego bez fundamentalnej zmiany konstrukcji. Ale w przypadku “atmosfery” jest to zwykle skromniejsze 5-7 procent.
Sposób mechaniczny polega na zmianie geometrii grupy cylinder-tłok, układu dolotowego i wydechowego, a także zwiększeniu objętości cylindrów. Metoda ta jest kosztowna, więc zwykle stosuje się ją tylko w samochodach sportowych.
Tak czy inaczej, znaczny wzrost momentu obrotowego jest obarczony utratą marginesu bezpieczeństwa, bardziej intensywnym zużyciem, a w konsekwencji skróceniem żywotności silnika przed remontem.
Sumy
- Moment obrotowy to, w uproszczeniu, moc silnika.
- Moment obrotowy jest mierzony w Nm (niutonometrach).
- Silniki turbo (w tym diesle) mają wysoki moment obrotowy osiągany przy niskich prędkościach obrotowych, silniki atmosferyczne – zwykle przy średnich lub powyżej średnich.
- Każdy tuning silnika w celu znacznego zwiększenia momentu obrotowego prowadzi do utraty żywotności silnika.
0 Comments