Samochody to nie tylko mechanika — czasem trzeba przypomnieć sobie lekcje fizyki, aby zrozumieć, jak działa auto i co to powoduje. Jednym z takich zagadnień jest moment obrotowy i moc silnika, co często powoduje mętlik w głowach kierowców i mechaników.
Definicje
Moment obrotowy — siła silnika spalinowego. Im wyższy jest moment obrotowy, tym łatwiej jest pokonać wszystkie opory (mechanizmy i części samochodowe) pojawiające się podczas poruszania auta.
Moc silnika — praca silnika wykonywana w określonym czasie. Ta wartość wynika z momentu obrotowego i prędkości obrotowej silnika.
Prędkość obrotowa silnika — liczba obrotów w jednostce czasu. Prędkość obrotowa jest również znana jako prędkość kątowa (symbol ω), którą podaje się w rad/s, czyli radianach na sekundę. Można też powiedzieć praktycznie o obrotach na minutę (obr/min), czyli o ilości obrotów wykonywanych w ciągu minuty.
Wszystkie parametry są potrzebne do opisania osiągów silnika, ponieważ bezpośrednio odpowiadają za charakterystykę pojazdu i jego przyspieszanie. Mimo że wiadomo jest, że zarówno moc silnika, jak i moment obrotowy są ważne, to kierowcy nadal wykłócają się o to, który z czynników jest ważniejszy. W tych dyskusjach przeważnie wygrywa moc silnika, ponieważ moment obrotowy jest pomijany z braku wiedzy.
Co to jest elastyczność silnika?
Przy okazji dyskusji o momencie obrotowym i mocy silnika warto wspomnieć o elastyczności silnika. Elastyczność silnika to jego zdolność do przystosowania się do zmiany obciążenia i prędkości obrotowych. Elastyczne silniki cechują się lepszym przyspieszeniem i pokonywaniem wzniesień. Aby obliczyć wartość elastyczności silnika, potrzebne są informacje o elastyczności momentu (czyli stosunku maksymalnego momentu obrotowego silnika do wartości momentu obrotowego w momencie, kiedy silnika osiąga najwyższą moc); elastyczności częstotliwości obrotów oraz dane o elastyczności całkowity.
Moment obrotowy i moc na przykładzie wiatraka
Kiedyś Krzysztof Hołowczyc świetnie omówił kwestię mocy i momentu obrotowego silnika. Jako przykład podał dwa rodzaje wiatraków — wielkie śmigło elektrowni wiatrowej oraz niewielki wiatrak biurowy.
Wiatrak elektrowni ma wysoki moment obrotowy. Jak? Moment obrotowy to siła. Trzeba użyć dużo siły, aby zatrzymać śmigło, które bardzo wolno się obraca — jego moc jest mała. Wiatrak biurowy natomiast ma niski moment obrotowy, ale ma wysoką moc dzięki wysokiej prędkości, z którą się porusza. Bardzo łatwo go zatrzymać.
W podobny sposób działają silniki pojazdów. Silniki podobne do wiatraka elektrowni, czyli o wysokim momencie obrotowym, ale małej mocy nie są dynamiczne — nie reagują automatycznie na wciśnięcie gazu. Są jednak dobre do przewozu ciężkich ładunków, na przykład ciągnięcia przyczepy. Silniki podobne do wiatraka biurowego charakteryzują się niskim momentem obrotowym i wysoką mocą — gwarantują dobre przyspieszenie, ale bardzo słabo ciągną.
W skrócie — moment obrotowy ciągnie, a moc zapewnia dynamikę.
Jak zmierzyć moment obrotowy silnika?
Warto wiedzieć, jaką wartość ma moment obrotowy silnika w Twoim samochodzie. Ta wartość jest indywidualna dla każdej jednostki napędowej, zależnie od przebiegu krzywych momentu i mocy. Aby pomóc obliczyć wartość momentu obrotowego, przyda się wzór M = F1 * r. Czyli siła F1 jest pomnożona przez ramię r, które jest w ruchu obrotowym. Wynik podawany jest niutonometrach (Nm).
Moment obrotowy silnika można też sprawdzić na specjalnych urządzeniach pomiarowych.
Jak obliczyć moc silnika?
Moc można obliczyć według następującego wzoru: P = M * ω. M to moment obrotowy silnika podany w niutonometrach, a ω to prędkość kątowa wału korbowego silnika podana w rad/s. Według tego wzoru wynik będzie podawany w W, ale można też go podać w KW (czyli W * 1000).
Uwaga: pamiętaj, że moc silnika nie jest mocą samochodu. Są to dwie różne wartości.
Co jest ważniejsze?
Niestety nie ma jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, co jest ważniejsze. Najlepiej jest zwrócić uwagę na przebieg krzywej momentu (patrz akapit wyżej). Krzywa momentu szybszego momentu będzie „ładniejsza” – moment obrotowy będzie wyższy, a zakres prędkości szerszy. Jeśli zależy Ci, aby Twoje auto miało dobre właściwości jezdne, potrzebna jest równowaga, czyli porównywalne wartości mocy i momentu. Nie mogą się od siebie drastycznie różnić.
Moment obrotowy a rodzaj silnika. Diesel a benzyna.
Właściwości momentu obrotowego są różne w zależności od tego, czy jest to silnik benzynowy lub Diesla. Nawet jeśli obydwa silniki mają ten sam poziom mocy, to tak czy inaczej wrażenia z jazdy będą zupełnie inne. W przypadku silnika Diesla moment obrotowy jest wysoki, ale za to trzeba się liczyć z wąskim zakresem prędkości obrotowych. To oznacza, że kierowca odczuje większe przyspieszenie swojego auta, ale tylko przez krótki czas. Potem będzie konieczna zmiana na wyższy bieg. W przypadku silników benzynowych moment obrotowy jest niższy, ale mamy do czynienia z wyższymi obrotami. Silnik przyspiesza wolniej niż w przypadku Diesla, ale kierowca może dłużej przyspieszać na poszczególnych biegach.
Przyspieszanie samochodu: co jeszcze trzeba wiedzieć?
Silnik nie jest jedyną częścią, od której zależy przyspieszanie samochodu. Te czynniki także mają na to wpływ:
- i Skrzynie biegów. Jeśli zależy Ci na dynamicznym prowadzeniu, skrzynie biegów Twojego auta powinna być krótko zestopniowana. Krótko zestopniowana skrzynia daje dobre przyspieszenie, a po każdym dodaniu gazu pozwala na szybkie osiąganie wysokich prędkości obrotowych. Właśnie dlatego takie skrzynie są montowane w samochodach rajdowych. Dostępne są też skrzynie, które łączą najlepsze cechy krótkich i długich: są 8-, 9-i 10-biegowe. Umożliwiają ekonomiczną jazdę na najwyższych przełożeniach przy wysokich prędkościach, ale też pozwalają na dynamiczne przyspieszenie na niskich biegach.
- i Układ napędowy. Najlepsze pojazdy są z napędem na tylną oś i na cztery koła, ponieważ są w stanie szybciej przyspieszyć. Dlaczego? Otóż w trakcie ruszania i przyspieszania przednie koła tracą pewien stopień swojej przyczepności, jako że następuje transfer masy samochodu do tyłu. Są też jednak pewne niedogodności. Masa elementów układu napędowego sprawia, że potrzebne jest więcej energii na rozruch pojazdu, co wiąże się z podwyższonym zużyciem paliwa i pogorszeniu dynamiki przy wyższych prędkościach.
- i Opony. Nic dziwnego, ponieważ to właśnie one łączą auto z nawierzchnią. Ogumienie powinno charakteryzować się wysoką przyczepnością, dzięki temu auto lepiej reaguje na gaz i hamowanie. Przy zakupie nowych opon warto zwrócić uwagę na mieszankę i rzeźbę bieżnika oraz wielkość kół. Najlepsze są szersze opony, ponieważ one gwarantują większą powierzchnię styku z nawierzchnią. Moc lepiej dociera na asfalt i minimalizuje uślizg kół, zapewniając dynamiczną jazdę.
- i Aerodynamika. Jeśli dynamika samochodu jest dla Ciebie ważna, postaw na samochód z bardziej opływową karoserią. Takie auto jest bardziej dynamiczne przy wysokich prędkościach i gwarantują lepsze wyższe prędkości maksymalne. Niski współczynnik oporu aerodynamicznego pozwala zaoszczędzić paliwo i redukuje hałas w kabinie pasażerskiej.
- i Waga pojazdu nie jest obojętna. Każdy kierowca czuje różnicę, kiedy jedzie sam / sama, a kiedy oprócz niego / jej są też pasażerowie plus bagaż. Dorzucenie kilkaset kilogramów pogarsza dynamikę i elastyczność pojazdu.
@user_26621330.09.2022 11:55CzłonekCzyli jeśli mój Nissan Terrano ma maksymalny moment obrotowy (280Nm) przy 2000 obr./min (200 rad/s) to jego moc w tym punkcie to 55kW = 75KM? Trochę słabo :-)
Komentarze - 1