W jaki sposób nowoczesne turbodoładowane silniki benzynowe mogą osiągać płaskowyż stały moment obrotowy w szerokim zakresie prędkości obrotowych. Czy nadal istnieje tutaj matematyczny związek między momentem obrotowym a mocą? Wygląda to zupełnie inaczej niż normalnie wolnossący silnik, w którym moment obrotowy i moc stopniowo rosną.
[ 
]
Odpowiedzi:
Wytworzony moment obrotowy silnika jest funkcją ilości pobieranego powietrza i stosunku powietrza / paliwa spalanego w cylindrze (cylindrach), w połączeniu ze zmiennymi „statycznymi”, takimi jak współczynnik sprężania, otwór / skok, konstrukcja wału korbowego, długość wlotu, profil krzywki , dobór wielkości wydechu i spalin itp.
Przy wszystkich innych parametrach teraz statycznych (niezmiennych) po zbudowaniu i zmontowaniu silnika, a przy ECU kontrolującym ilość paliwa dodanego do mieszanki (stosunek powietrze / paliwo), w silnikach benzynowych moment obrotowy wytwarzany w tym silniku jest teraz prawie całkowicie funkcja przepływu powietrza. Więcej powietrza w cylindrach = większy moment obrotowy, mniej powietrza w cylindrach = mniejszy moment obrotowy (mówiąc tutaj o masie, a nie objętości).
Aspiracja naturalna (niezmienna)
Z tego powodu w naturalnie zasysanym, niezmiennym, krzywkowym, niezmiennym, dolotowym silniku spalinowym, będzie jeden (i tylko jeden) RPM, przy którym przepływ osiągnie szczyt, w oparciu o profil krzywki i długość wlotu (garb w wykres). Możesz dostroić, gdzie ten szczyt się dzieje, z różnymi krzywkami, głowicami i wielkościami zaworów, ale jest tylko jeden. (uwaga: nie obejmuje to zmiennej długości wlotu i systemów zmiennych krzywek, patrz poniżej)
Naturalne aspiracje (zmienna kamera i / lub spożycie)
Ze zmiennymi profilami krzywki mogą występować dwa lub więcej pików (lub teoretycznie ciągła zmienna konfiguracja), przy czym każdy odrębny profil krzywki lub długość wlotu doświadcza szczytowego przepływu (największy ładunek masowy w cylindrach). Może to zmieniać wysokość, czas trwania lub oba zawory. Przykładami tego są VTEC Hondy , VVT-i Toyoty , ogólnie znany jako Variable Valve Timing .
Długość wlotu można również zmieniać oprócz lub zamiast profilu krzywki, dla dalszych (choć zwykle mniejszych) lokalnych maksimów wzdłuż wykresu (podpiki). Przykładem tego jest VRIS Mazdy , zmienny kolektor dolotowy VW na VR6 , YCC-I Yamahy
Wymuszona indukcja (regulowana)
Rozważmy teraz wymuszoną indukcję. Dzięki wydajnej sprężarce (turbosprężarce lub turbosprężarce) będzie ona w stanie regulować ładunek o zmiennej masie w całym zakresie obrotów. Z wielu powodów zawory obejściowe / wydmuchowe, przepustnice, sprzęgła i podobne urządzenia ograniczają ilość do znanej wartości, zwykle opartej na ciśnieniu (powiedzmy 21 psi). Przy tym ciśnieniu, jeśli możemy założyć stałą temperaturę (której nie możemy w praktyce), dałoby to teoretycznie stałą masę powietrza wchodzącego do cylindrów pod wystarczającym doładowaniem. Przy ustalonej masie powietrza i ECU wtryskującym odpowiednią ilość paliwa silnik będzie wytwarzał stały moment obrotowy .
Każde zdarzenie detonacyjne będzie podlegać ciśnieniu rozprężania tej ustalonej ilości masy powietrza i paliwa, a linia momentu obrotowego stanie się płaska, gdy 21 psi powietrza jest tłoczone przez wlot pod ciśnieniem w sposób ciągły (w przeciwieństwie do zmiennego poboru naturalnego zasysania). Nie będzie to „płaskie”, gdy sprężarka nie będzie w stanie wytworzyć większego ciśnienia niż regulowana ilość, co nastąpi zarówno wtedy, gdy sprężarka nie obraca się wystarczająco szybko (zbyt niska prędkość obrotowa), jak i gdy ilość powietrza przepływa przez silnik wymagania przy obr / min są większe niż może zapewnić sprężarka (zbyt wysokie obr / min).
Wymuszona indukcja (nieuregulowana)
Teoretycznie, gdyby części silnika zostały przebudowane tak, aby mogły przenosić o wiele większy moment obrotowy, niż byłyby potrzebne, można by usunąć system wastegate / sprzęgło i deregulować ciśnienie szczytowe, zasadniczo pozwalając charakterystykom przepływu sprężarki określić dowolne szczytowe wartości może produkować aż do momentu, gdy sprężarka osiągnie tak wysoką sprawność, że podgrzeje ładunek powietrza (a tym samym rozszerzy go) do tego stopnia, że albo spowoduje predetonację, spowoduje uszkodzenie komponentów, albo zmniejszy efektywną masę powietrza nawet przy wyższym ciśnieniu lub niektóre ich kombinacje.
Wymuszona indukcja - teoria a praktyka
Należy również zauważyć, że istnieje duża różnica między „teoretycznym” wykresem dynamiki, z idealnie płaskimi / gładkimi liniami, a „prawdziwym” wykresem dynamiki, jak w praktyce. Nawet przy doskonale regulowanym układzie wymuszonej indukcji przy ustalonym ciśnieniu (21 psi w powyższym przykładzie, 7,5 psi na wykresie poniżej), będą występować niewielkie odchylenia ze względu na temperaturę i charakterystykę przepływu układu dolotowego i krzywkowego przy różnych obrotach, które mogą prowadzić do stoków i małych szczytów / dolin w regionie „płasko-płaskim”.
Dlaczego Flat Torque?
Teoretycznie byłoby możliwe wprowadzenie ograniczeń sztucznej zmiennej w silniku z wolnossącym silnikiem, aby uzyskać takie same wyniki, ale byłoby to po prostu marnotrawstwem. Alternatywnie, jeśli można zaprojektować idealny bezstopniowy system krzywki i układu dolotowego, być może ten system mógłby (teoretycznie) uzyskać stałą masę powietrza, a tym samym płaską krzywą.
Powodem, dla którego regulacja ciśnienia odbywa się za pomocą wymuszonej indukcji, są zazwyczaj związane z ograniczeniami konstrukcyjnymi, takimi jak cena przebudowy komponentów, aby poradzić sobie z krótkim skokiem momentu obrotowego, w tym być może wszystko, od doboru wtryskiwaczy paliwa do metalurgii tłoków i tłoczysk, oraz odpowiadające im uderzenie które będą brane pod uwagę w przypadku bardzo małych zysków.
źródło
moc = (moment obrotowy * RPM) / 5252 zawsze.
Zazwyczaj silniki muszą zasysać powietrze i paliwo, aby mogły zasysać tylko optymalną ilość w określonym zakresie. Dzięki turbodoładowaniu wpychasz powietrze, dzięki czemu silnik może zwiększyć moment obrotowy w szerszym zakresie. Jeśli istnieje maksymalny moment obrotowy, który producent chce ustawić (dla ograniczenia momentu obrotowego w skrzyni biegów / układzie napędowym), może ustawić limit doładowania, aby uzyskać płaską linię momentu obrotowego. Shelby zrobiła to z GLHS, osiągnęli maksymalny moment obrotowy w zakresie 2000 obr./min.
źródło
To nie jest realistyczny wykres momentu obrotowego. W prawdziwym świecie powinno to wyglądać mniej więcej tak:
Chociaż zdajesz sobie sprawę, że moc v moment obrotowy jest prawdziwa, jeśli zastosujesz obliczenia w dowolnym punkcie pasma RPM.
źródło