Потужність і крутний момент - з боку двигуна
Згадавши минулого тижня про різницю між крутним моментом і потужністю двигуна, я пропоную сьогодні детально розглянути спосіб створення крутного моменту двигуна та перерахувати деякі доступні засоби для оптимізації роботи двигуна. двигун.
Відео, що висвітлює впорскування на Renault F1 V10
Якщо це відео щось з вами робить, ви можете продовжити 😉
Якщо ви пропустили першу частину, ще не пізно, і вона вже тут.
Тут ви знайдете спрощені пояснення в процесі популяризації.
Ми розглянемо лише аспекти крутного моменту та продуктивності, не беручи до уваги питання споживання та/або контролю забруднення.
Як двигун виробляє крутний момент ?
Через відому шатунно-кривошипну систему: під час згоряння виділена енергія штовхає поршень, який штовхає шатун, який перетворює колінчастий вал сюди в червоний колір.
Ця анімація з Вікіпедії добре підсумовує:
Якщо ми вимірюємо або обчислюємо МИГАЮЧИЙ крутний момент в кінці колінчастого вала, ми натрапляємо на щось таке, що виглядає так:
Зверніть увагу, що ми тут зі швидкістю 3200 об/хв і що це 4-циліндровий рядний двигун.
У пунктирних лініях ми маємо крутний момент, що генерується лише за інерцією рухомого обладнання (поршня, шатуна, колінчастого вала), а в суцільних лініях крутний момент, отриманий на колінчастому валу при додаванні крутного моменту, що генерується при згорянні. Ми бачимо, що під час циклу моменти, коли крутний момент максимальний, відповідають горінню.
Для запису давайте подивимось на результати того самого двигуна, але цього разу на більш високій швидкості, 5400 об/хв:
Ті самі підписи, що і на попередньому графіку. З іншого боку, максимальний крутний момент не "викликаний" горінням, а інерцією деталей.
Довгий штрих, квадрат, супер квадрат ?
Як ви, мабуть, знаєте, отвір відповідає діаметру циліндра, а хід відповідає відстані між верхньою мертвою центром (ВМТ) і нижньою мертвою центром (ПМБ).
Двигун з довгим тактом - це двигун з ходом, більшим за циліндр. Для квадратного двигуна хід дорівнює отвору. Супер квадратний двигун має отвір, більший за його хід.
Які відмінності? Використовуючи ту ж аналогію, що і в попередній статті (крутний момент затягування), двигун з довгим тактом має "великий важіль важеля". Це означає, що для тієї ж кількості палива, що спалюється в циліндрі, миттєвий крутний момент буде вищим.
Як видно з наведеної нижче анімації, для однакових оборотів двигуна поршень двигуна з довгим тактом (червоним кольором) має значно вищу середню швидкість, ніж для надквадратичного двигуна. Ця швидкість обмежена використовуваними матеріалами та обмежує максимальну частоту обертання двигуна. Тому довготактні двигуни все менше і менше присутні в автомобілі з цієї причини. Генерувати потужність буде простіше за швидкістю обертання, ніж за обертовим моментом (Нагадування: Потужність = Крутний момент х Швидкість двигуна)
3-циліндровий двигун Toyota 1.0L, який працює на Aygo, 107 і C1, є прикладом двигуна з довгим тактом.
На відміну від них, двигуни F1 дуже квадратні і дозволяють досягти екстремальних обертів, забезпечуючи довговічність, необхідну для кількох гонок.
Тож це була «механічна» сторона.
Який рецепт створення пари ?
Крутний момент безпосередньо пов'язаний з енергією, що виділяється при згорянні.
Енергія, що виділяється при згорянні, пропорційна масі палива, що вводиться в камеру згоряння.
Маса палива обумовлена масою повітря, що потрапляє в циліндр (дійсно, щоб спалити x грам палива, вам потрібно y грам повітря).
Отже, ми дійшли до: щоб створити пару, потрібно визнати повітря.
Для цього декілька додаткових рішень чи ні:
- Кубічна ємність
- Атмосферний або наддувний ?
Після цих кількох прикладів важливо відзначити, що багато елементів обмежують експлуатаційні характеристики транспортних засобів: ціна технології (я ставлю її першою, це криза), технологія (робочий діапазон турбокомпресора…), забруднюючі викиди (наявність каталізатора у вихлопі, який вносить перепад тиску), стукіт (ненормальне згоряння для бензинових двигунів), викиди диму для дизельних двигунів, опір матеріалів,…
Якщо є що пам’ятати, це було б саме це побудова кривої крутного моменту двигуна є результатом багатьох компромісів.
FYI, обмеження є:
Наступний крок: візьміть конкретні двигуни і перевірте все, що ми сьогодні говорили, виходячи з кривих крутного моменту 😉