Spalovací motor (ICE) je zařízení, ve kterém se chemická energie paliva hořícího v pracovní oblasti přeměňuje na mechanickou práci.
Spalování paliva ve válci (6) způsobuje pohyb pístu (7), což následně způsobuje otáčení klikového hřídele.
Expanzní a kompresní cykly ve válcích pohání klikový mechanismus, který zase převádí vratný pohyb pístu na rotační pohyb klikového hřídele.
Z čeho se motor skládá a jak funguje:
To znamená, Nejdůležitějšími vlastnostmi motoru jsou jeho výkon, točivý moment a otáčky, při kterých je tohoto výkonu a točivého momentu dosaženo.
Rychlost motoru
Široce používaný termín „otáčky motoru“ se vztahuje k počtu otáček klikového hřídele za jednotku času (za minutu).
Výkon i točivý moment nejsou konstantní veličiny, mají složitou závislost na otáčkách motoru. Tento vztah pro každý motor je vyjádřen grafy podobnými následujícímu:
Výrobci motorů se s tím potýkají Motor vyvinul maximální točivý moment v nejširším možném rozsahu otáček („momentová deska byla širší“) a maximálního výkonu bylo dosaženo při rychlostech co nejblíže této polici.
Výkon motoru
Čím vyšší výkon, tím vyšší rychlost auto vyvine.
Moc je poměr práce vykonané za určité časové období k tomuto časovému úseku. Při rotačním pohybu je výkon definován jako součin točivého momentu a úhlové rychlosti otáčení.
Výkon motoru se v poslední době stále častěji udává v kW, zatímco dříve se tradičně udával v koňských silách.
Jak můžete vidět na grafu výše, maximálního výkonu a maximálního točivého momentu je dosaženo při různých otáčkách klikového hřídele. Maximální výkon u benzínových motorů je obvykle dosažen při 5-6 tisících otáčkách za minutu, u dieselových motorů – při 3-4 tisících otáček za minutu.
Výkonový graf pro dieselový motor:
Točivý moment charakterizuje schopnost zrychlovat a překonávat překážky
Moment (moment síly) je součin síly a ramene páky. U klikového mechanismu je danou silou síla přenášená ojnicí a pákou klika klikového hřídele. Jednotkou měření je Newton metr.
Jinými slovy točivý moment charakterizuje sílu, se kterou se bude klikový hřídel otáčet a jak úspěšně překoná rotační odpor.
V praxi se vysoký točivý moment motoru projeví zejména při akceleraci a při jízdě v terénu: při rychlosti vůz snadněji zrychluje a v terénu motor vydrží zatížení a nezastaví se.
Další příklady
Pro praktičtější pochopení důležitosti točivého momentu uvádíme několik příkladů s použitím hypotetického motoru.
I bez zohlednění maximálního výkonu lze z grafu odrážejícího točivý moment vyvodit určité závěry. Rozdělme počet otáček klikového hřídele na tři části – ty budou nízké, střední a vysoké.
Graf vlevo ukazuje možnost motoru, který má vysoký točivý moment v nízkých otáčkách (což odpovídá vysokému točivému momentu v nízkých otáčkách) – s takovým motorem je dobré jezdit v terénu – „vytáhne“ z každé bažiny . Graf vpravo ukazuje motor, který má vysoký točivý moment ve středních otáčkách (střední otáčky) – tento motor je určen pro použití ve městě – umožňuje celkem rychlou akceleraci ze semaforu na semafor.
Následující graf charakterizuje motor, který poskytuje dobrou akceleraci i ve vysokých rychlostech – s takovým motorem je na dálnici komfortní. Graf uzavírá univerzální motor – se širokou policí – takový motor vás vytáhne z bažiny a ve městě vám umožní dobře zrychlit a na dálnici.
Točivý moment je zodpovědný za schopnost akcelerovat a překonávat překážky,
výkon je zodpovědný za maximální rychlost vozu,
а Otáčky motoru vše komplikují, protože každá hodnota otáček odpovídá vlastní hodnotě výkonu a točivého momentu.
Ale obecně vše vypadá takto:
– vysoký točivý moment při nízkých otáčkách dává vozu trakci pro cestování v terénu (naftové motory se mohou pochlubit takovým rozložením sil). Výkon se v tomto případě může stát sekundárním parametrem – vzpomeňme například na traktor T25 s jeho 25 hp;
– vysoký točivý moment (nebo ještě lépe, „momentová police“) na střední a vysoké rychlosti umožňuje prudce zrychlit v městském provozu nebo na dálnici;
– vysoký výkon motoru zajišťuje vysokou maximální rychlost;
– nízký točivý moment (ani při vysokém výkonu) nedovolí motoru realizovat svůj potenciál: ač dokáže zrychlit na vysokou rychlost, autu bude trvat neuvěřitelně dlouho, než této rychlosti dosáhne.
Dobré ráno moji malí milovníci sýkorek a jiných ženských radovánek) dnes budeme pokračovat v rozvoji našeho mozku, na ty, kteří nemají rádi velké a malé mléčné žlázy, ale rádi se vrtají v motoru, čeká příjemná potrava pro mysl)
Koňská síla se prodává, točivý moment vyhrává závod.
Přejděme od historie k praxi.
Trakční schopnosti motorů (jak jinak nazvat kočár Henryho Forda?) se od zrodu samojízdných povozů obvykle posuzují podle výkonu, který se vyjadřuje v koňských silách. Vzhledem k tomu, že v těchto vzdálených dobách neexistovala metodika pro výpočet a určování výkonu, až do let 1906-1907 nebyla tato charakteristika motoru jasně definována. ukázal přibližný výkon – „od“ a „do“, například od 15 do 20 hp (jak víte, vaše auto má také přibližný výkon a dokumenty uvádějí MAXIMÁLNÍ hodnotu výkonu v koňských silách. Pamatujte si to pro případ)
Od roku 1907 se tento nepřesný údaj výkonu dělí na dvě hodnoty, například 6/22 k. První údaj zahrnoval hodnotu daňové sazby a druhý – kapacitu. Zavedený daňový výkon odpovídal určité hodnotě zdvihového objemu motoru: 261,8 ccm. cm pro čtyřdobé motory a 174,5 ccm. cm – pro dvoutakt. Vznik tohoto způsobu stanovení daňových sazeb byl způsoben závislostí zdvihového objemu motoru na množství energie, kterou vyrábí, a spotřebě paliva. Označování výkonu v kilowattech (kW) podle mezinárodního systému měření SI začalo mnohem později.
Ve skutečnosti „výkon“ odráží trakční schopnosti motoru pouze nepřímo. S tím budou souhlasit ti, kteří vozili spolužáky s motory přibližně stejného výkonu a objemu. Zřejmě si všimli, že některá auta jsou z nízkých otáček docela hravá, jiná milují jen vysoké otáčky a v nízkých se chovají spíše liknavě.
Mnoho otázek vyvstává pro ty, kteří po osobním voze s benzinovým motorem o výkonu 110-120 koní usedli za volant stejného vozu, ale s naftovým motorem o výkonu pouze 70-80 koní. Pokud jde o dynamiku zrychlení, bez použití sportovního režimu (vysoké otáčky) na první pohled nízkovýkonový „diesel“ snadno překoná svého benzínového bratra. Co se tady děje?
Výkon, který motor produkuje, se nazývá koňská síla.. Z matematického hlediska je jedna koňská síla výkon postačující ke zvednutí břemene o hmotnosti 75 kg do výšky 1 metru za 1 sekundu nebo výkon dostatečný ke zvednutí břemene o hmotnosti 4500 kg do výšky 1 metr za 1 minutu. . Ve fyzice má výkon jednoduchou definici jako rychlost, jakou je práce vykonávána.
Výkon motoru v l. S. měřeno pomocí dynamometru. Dynamometr zatěžuje motor a měří smykovou sílu, kterou působí klikový hřídel motoru, aby odolal danému zatížení. Obvykle se jedná o brzdnou zátěž, která zabraňuje otáčení kol.
V tomto případě dynamometr měří efektivní točivý moment motoru. V autě se točivý moment měří při různých otáčkách motoru nebo otáčkách za minutu (RPM). Chcete-li získat výkon v koňských silách, musíte do vzorce zapojit tyto dvě hodnoty: vynásobte točivý moment otáčkami a vydělte 5252. Společnost automobilových inženýrů má dva standardy pro určování výkonu v koních: čistý a hrubý. Měřením hrubého výkonu je z motoru odstraněno mnoho zátěží, včetně kontroly emisí. Čistý výkon lze zjistit při testování vozidel v autosalonech a právě tato hodnota se používá v reklamě a zaznamenává se do technické dokumentace výrobce.
Poměry výkonu a točivého momentu
1 hp = 745.7 Nm za sekundu.
HP přímo souvisí s točivým momentem v průběhu času. V našich podmínkách je možné převést čas na otáčky klikového hřídele motoru.
Výsledný poměr tedy bude vypadat nějak takto:
Výkon = (Točivý moment * RPM) / 7120.756, kde
Výkon – hp
Točivý moment – Nm
RPM – otáčky klikového hřídele, ot./min
Pamatujte na tento poměr. Mějte na paměti, že dynamometry měří pouze točivý moment, neměří výkon. Výkonová křivka je kompletně vypočítána pomocí výše uvedeného vztahu.
Konfrontace “hp” – Nm”
logicky vede ke konfrontaci „benzínu a nafty“. Sériové benzínové motory nevyvíjejí nejvyšší točivý moment. Své maximální hodnoty navíc dosahuje až ve středních otáčkách (obvykle 3000-4000). Tyto motory se ale mohou roztočit až na 7-8 tisíc otáček za minutu, což jim umožňuje vyvinout poměrně velký výkon. Podle výše uvedeného vzorce totiž výkon číselně závisí na otáčkách mnohem více než na točivém momentu.
Ze stejného důvodu jsou nízkootáčkové dieselové motory (nevyvíjejí více než 5 000 ot./min), které mají působivý točivý moment dostupný téměř od samého dna, v maximálním výkonu horší než benzínové motory.
Síla však není jen důležitá. Jak již bylo řečeno, výkon, který motor vyvine v otáčkách pod maximálními otáčkami, má zpravidla také daleko k deklarovanému maximu. Klíčem k pochopení charakteru každého motoru jsou jeho výkonové křivky: výkon a točivý moment.
Změny křivky točivého momentu (žlutá křivka) se velmi silně projevují ve změnách křivky výkonu (modrá křivka). A přestože křivka točivého momentu může být plochá nebo dokonce mírně klesající, výkon motoru se může zvýšit v důsledku zvyšujících se otáček motoru. To samozřejmě může pokračovat jen do té doby, dokud křivka točivého momentu nezačne klesat v rozsahu otáček rychleji, než mohou otáčky motoru stoupat, což má za následek pokles výkonu v tomto rozsahu.
Křivky točivého momentu a výkonu jsou zde na stejné ose. Záludný trik dynos je, když jsou křivky točivého momentu a výkonu na různých osách. Protože když jsou tyto křivky na stejném grafu, vztah mezi nimi je mnohem jasnější.
Obecně existují pouze dva způsoby, jak zvýšit výkon – zvýšit točivý moment nebo zvýšit otáčky. V dnešní době může mnoho motorů s nízkým točivým momentem dosahovat vysokých úrovní výkonu díky své schopnosti udržovat úrovně točivého momentu blízké vrcholu při vysokých otáčkách motoru.
Nyní, když se zdá, že základy byly prostudovány, přejděme k otázce, proč hodnoty maximálního výkonu ne vždy vše vyřeší.
Špičkový výkon vs průměrný výkon
Maximální výkon: 142 hp
Průměrný výkon: 117,2 hp
Toto je příklad dyno grafu akcií Honda Integra GS-R. Mnoho lidí okamžitě věnuje pozornost hodnotě maximálního výkonu, aniž by se obtěžovalo vypočítat průměrný výkon. Rozsah silného výkonu je definován „oblastí pod křivkou“. Auto, jehož figurální plocha vytvořené křivky je největší, bude nejrychlejší v reálném životě. Mnoho „seriózních tunerů“ je zklamaných, že v reálném životě auto není tak rychlé, jak slibovaly špičkové hodnoty maximálního výkonu v grafech. Ale takoví lidé většinou raději měří své kundičky předváděním výtisků dino grafů, než prostřednictvím skutečných soutěží. Průměrný výkon a točivý moment poskytují lepší představu o „zóně pod křivkou“ a o tom, jak dobré je výkonové pásmo vozu.
Sklad GS-R: Max. výkon = 142 koní Průměrný výkon = 117.2 hp
GS-R 1: Max. výkon = 160 koní Průměrný výkon = 112.4 hp
GS-R 2: Max. výkon = 152 koní Průměrný výkon = 125.8 hp
Vůz, který má „největší výkon“, má ve skutečnosti nejmenší výkon, a to díky dojezdu, který je ještě menší než sklad. V reálném světě by 160koňový GS-R jen těžko držel krok se sériovým GS-R, jakmile by se dostal z úzkého pásma vysokého výkonu.
Maximální výkon hraje malou roli v celkovém obrazu výkonu, který motor produkuje, ale z nějakého důvodu je to oblíbená věc pro určení, kdo má větší genitálie) Zajímalo by mě, proč dyno grafy neukazují průměrné hodnoty výkonu motoru, přestože že se to dá spočítat velmi jednoduše? Zřejmě proto, že to zabrání prodeji vychytaných tunerů, které přidávají „tunu výkonu“, ale jen ve velmi úzkém pásmu otáček.
Dále se podívejme na grafy dvou GS-R, které ukazují stejný špičkový výkon. Jak můžete určit, který z nich je rychlejší bez překrývajících se grafů?
Analýza výkonových křivek
Jakým způsobem se dívat na grafy? Co když nemáme základní graf, se kterým bychom mohli porovnávat?
Dva různí lidé dosáhli hranice 200 koní. na jejich GS-R. Sám, bez porovnání těchto grafů mezi sebou, bude těžké pochopit, kdo má těchto 200 koní. chladič.
Trik, jak dosáhnout silného provozního rozsahu, je dosáhnout vrcholu točivého momentu v relativně raném bodě a udržet jej tam, aby se dosáhlo dobrých úrovní výkonu. Téměř vždy jde o kompromis mezi získáním většího špičkového výkonu a dosažením maximálního točivého momentu v nižších otáčkách.
Tajemství tedy spočívá v křivkách točivého momentu, protože již víme, že výkon a točivý moment jsou přímo úměrné otáčkám klikového hřídele. Pokud se podíváte na každý ze dvou výše uvedených grafů samostatně, první z nich dosáhne vrcholu točivého momentu dříve a udrží si ho, zatímco druhý dosáhne vrcholu točivého momentu mnohem později.
Zkusme tyto dva grafy položit na sebe a uvidíme, co se stane.
Zatímco oba vozy měly produkovat 200 koní, GSR1 bude mnohem rychlejší. Všimněte si, že GSR1 má také vyšší špičkový točivý moment.
Při vysokých otáčkách není potřeba mnoho točivého momentu k vytvoření velkého výkonu, takže při zvažování motorů s podobným špičkovým výkonem si můžete být jisti, že motor s větším točivým momentem bude mít lepší provozní rozsah.
Ukázalo se tedy, že není důležitý maximální výkon, ale tvar křivky točivého momentu v určitých rozsazích, který umožní získat ten nejlepší výkon.
Cíl a prostředky
Výkon motorů můžete zvýšit různými způsoby. Nejprimitivnější metoda – zvýšení pracovního objemu – se díky bohu zdá být zastaralá. Nyní jsou upřednostňovány pokročilejší metody.
Zvýšení maximální rychlosti umožňuje zvýšit výkon bez výrazné změny točivého momentu. Příkladem je BMW M5/M6, jehož motor točí až 8250 ot./min.
Turbo a mechanické přeplňování dramaticky zvyšují točivý moment motoru. Například motor 2,0 FSI (VW, Audi) produkuje 150 koní. a 200 Nm. To samé, ale s turbínou (2,0 TFSI) – 200 koní, 280 Nm.
Změna časování ventilů (VTEC, VVTi, bi-VANOS) umožňuje zvýšit točivý moment a přesunout jej do „požadované“ zóny otáček. Nejpropracovanějším způsobem je možnost změny kompresního poměru. Takže u 1,6litrového turbomotoru SAAB se díky pohyblivé hlavě válců mění od 8:1 do 14:1. Výsledkem je 308 Nm a 225 koní.
No a teď výstřižek z nějakého článku, který nám velmi názorně ukáže rozdíl v točivém momentu
Co znamenají Newtonmetry a koňské síly „navíc“ v praxi, jsme se rozhodli pochopit na příkladu dvou nejnovějších Volkswagenů Passat se zmíněnými dvoulitrovými motory – turbodieselem a atmosférickým benzinovým motorem. První z nich má 140 koní. a 320 Nm, druhý má 150 koní. a 200 Nm. Pro křišťálovou čistotu experimentu měly oba vozy šestistupňové manuální převodovky (rozdíl v převodových poměrech hlavní dvojice je v tomto případě považován za nepodstatný).
S dieselovým Passatem jsme již jezdili, a proto dobře známe jeho mimořádnost. Na volnoběh a v nízkých otáčkách motor příliš nadšení neprojevuje, ale při dosažení 1750 ot./min. (již od tohoto okamžiku má řidič k dispozici všech 320 Nm točivého momentu) je radikálně transformován. Křivka jasně ukazuje, že amplituda točivého momentu je 110 Nm, více než třetina maximální hodnoty! Tento rozdíl se motoru daří překonávat mezi 1000 a 2000 ot./min. Už na konci druhé tisícovky motor mocně vrhne Passat kupředu. Akcelerace pokračuje nezpomaleně až do maxima 4500 ot./min, následuje řazení – a opět je tu hojnost trakce až na vrchol. Další přepínač – vše se opakuje. Je to, jako když neviditelný obří silák táhne auto s kabelem, pak se chytne za ruce a znovu táhne – prudké zrychlení nastává na každém rychlostním stupni, dokonce i na pátém a šestém stupni zůstává působivé. Pokud při přepínání neváháte a nevypadnete z pásma 2000-4000 otáček (a to není díky extrémně přesnému pohonu řazení nic těžkého), pak vám dieselový Passat umožňuje pohybovat se v prostoru velmi, velmi intenzivně . Sportovní. Jediným negativem, také plusem, je, že při akceleraci „na podlahu“ ručička otáčkoměru v mžiku proletí kolem krátké stupnice. Stačí mít čas na ovládání řadicí páky.
Je čas přesednout do benzínového auta. Její postava je klidnější. Passat reaguje na sešlápnutí plynu přesně a citlivě. Motor táhne suverénně od úplného dna až do maximálních otáček, ovšem bez náběhů a vzrušujících zrychlení. Podívejte se, rozdíl mezi točivým momentem naprázdno a maximálním točivým momentem je pouze 50 Nm, takže snímače prostě nemají odkud pocházet. Je ale pohodlnější takovou dynamiku zvládnout – převody jsou dlouhé, s předvídatelnou trakcí v celém provozním rozsahu. Zatímco motor posouvá ručičku otáčkoměru z levého dolního rohu do pravého dolního, můžete si trochu odpočinout, není třeba čmárat pákou převodovky. Jo, je jich 6 500 – pojďme to změnit. Ale emoce, emoce z akcelerace: Existují, ale ne stejné jako v případě naftového motoru. Tady už to není zázračný silák táhnoucí auto, ale jakýsi mechanický robotický akcelerátor, s konstantní, přesně kalibrovanou silou. Teď ta nejsladší část. Auta stojí vedle sebe na stejné lince. Připomeňme, že benzínový Passat má výhodu v maximálním výkonu o 10 koní. Objevuje se ale až po 4 ot./min. A vznětový motor má vynikající točivý moment, který se projevuje v celém rozsahu. Takže, fanoušci dragsterových závodů, jaká je vaše sázka?
Synchronizovaný start. První vteřiny auta jdou krkem a krkem. Diesel pak ustupuje do čtvrtiny karoserie – motor se rychle vytáčí, je potřeba přeřadit. Benzinový Passat se kvůli vzácnějším řazením předjíždí téměř o délku karoserie. S rostoucí rychlostí se tato mezera zmenšuje. Podle pasu ve cvičení „do stovky“ vznětový motor ztrácí na soupeře jen 0,4 sekundy. To je rozdíl v rámci chybovosti řidiče. A maximální rychlost je jen o něco nižší – 209 km/h oproti 213.
Ale tohle je na hranici skóre. Tam řidiči pustí spojku, protože už pustili motory do otáček. A ve městě, aby „benzín“ držel krok s naftovým motorem, musí neustále držet rychlost blízko červené zóny. Vzpomeňte si na grafy – kde naftový motor téměř dosáhl svých 140 koní. (3500 ot./min.), ten benzínový má pod pedálem zatím jen stovku. K získání stejného množství potřebuje dalších 1 500 otáček za minutu. Přitom první získává maximální výkon téměř okamžitě (to je ono, vynikající točivý moment!) a druhý trvá mnohem déle. A na dálnici, pohybující se rychlostí 120 km/h, nebude muset naftový motor ke zrychlení řadit, ale benzinový Passat si řekne o nižší převodový stupeň.
Obecně platí, že v praxi vše dopadlo tak, jak teorie předpovídala. Maximální výkon motoru určuje především maximální rychlost vozu. A točivý moment je, jak rychle motor dosáhne tohoto maximálního výkonu. Se srovnatelným výkonem tak bude notoricky známé zrychlení na „stovky“ poskytnuto motoru s větším „točivým momentem“ s menšími ztrátami – vyžaduje méně roztočení před nastartováním vozu. V „klidných“ každodenních jízdních podmínkách je to významný faktor. Nesmírně důležitý je ale také výkon: točivý moment nemůže auto zrychlovat donekonečna – jen do určité rychlosti, která je samozřejmě omezena výkonem. Ukazuje se tedy, že „koně“ a „Newtoni“ jsou úzce propojeni a je amatérské s nimi ve sporu o motory útočit odděleně na soupeře.
Ať je to jakkoli, praktický výsledek této konfrontace odporuje obecně přijímanému světonázoru automobilových nadšenců. Jako vítěze rozhodně uznáváme turbodiesel. Právě ten je vhodnější pro řidiče, kteří oceňují dynamiku a vzrušení z akcelerace. Navíc má na své straně účinnost a nízké náklady na palivo. A pedanti, kteří hodnotí nadřazenost dynamiky holými čísly a milovníci hladkých charakteristik, najdou svou pravdu v „benzínu“, který je Rusku stále známější. A ještě něco – má to správný zvuk, pokud to má pro někoho velký význam.
Výsledek naší malé studie mimochodem odpovídá celosvětovým trendům v automobilovém průmyslu – moderní turbodiesely, které výkonem dohnaly benzinové motory, naklonily misky vah na svou stranu, díky většímu točivému momentu.
Něco takového, nad článkem se strávilo asi 8 hodin. proto žádáme ty, kteří to nezvládli, aby se vyvarovali nejrůznějších ošklivých věcí o multiknihách
můj instagram Storogilov
Vážení, vy, kteří jste četli, prosím napište zpět o tom, co jste četli, jinak by to mohlo být příliš srozumitelné žvásty)
PS ti, co podněcují holivar benzin proti naftě a rozvíří vroucí sračky, budou potrestáni) nejdřív komentář smažu, pak zakážu komentovat.(Toto je nutné opatření, nikoho jsem k tomu nevolal cokoliv, jednoduše jsem vysvětlil, že dieselový motor má nejčastěji „rovnoměrnější plató točivého momentu“ )
