Oglądam program telewizyjny Tech Garage i stwierdzili, że moment obrotowy silnika i krzywe mocy zawsze osiągają 5252 RPM. Zakładając, że to prawda, dlaczego tak się dzieje? Czy jest to coś, co zostało zaprojektowane w silnikach, czy też po prostu działa termodynamika?
Jeśli jest to wynik projektowania, co z silnikiem jest tak ustawione, aby było prawdziwe?
24
Odpowiedzi:
Jego po prostu matematyka i dlatego, że Moc silnika jest definiowana (w kategoriach momentu obrotowego) jako 550 ft · lbs na sekundę .
Pojedynczy HP wynosi 33 000 funtów przesunięty o 1 stopę w ciągu 1 minuty (jak w przypadku Jamesa Watt, to jest średnia tego, co może zrobić prawdziwy koń). Obroty silnika poruszającego się z taką samą prędkością 1 funta przemieściłyby się ~ 6.283 stóp (obwód okręgu o promieniu 1 stopy).
33 000 / 6,283 = 5252
źródło
Dla zabawy zrobiłem trochę matematyki w google, aby pokazać, że jest to artefakt systemu jednostek używanych do wprowadzania liczb do momentu obrotowego i mocy.
Liczba 5252 może być obliczona jako:
Dokładna liczba to 16,500 / π (33 000 / τ)
Tak więc, jeśli matematyka została wykonana w jednostkach metrycznych (waty, a i newtonometrowe dla momentu obrotowego), otrzymasz:
Liczba ta wynosi 30 / π (lub 60 / τ), ze względu na liczbę sekund na minutę. Gdyby mierzyć prędkość obrotową silnika w radianach / sekundę, liczba stałaby się 1 . To samo dotyczyłoby systemu niemetrycznego, gdyby zamiast mocy silnika użyto kilogramów stóp do pomiaru mocy silnika.
Gdzie „krzywe się spotykają” jest całkowicie artefaktem umieszczenia obu ilości (mierzonych w mocy i funtach-stopach) w tych samych skalach liczbowych na osi wykresu. Gdybyśmy zestawili je ze sobą, a nie z RPM, pojawiłoby się to zamiast tego, że jakiś punkt (odpowiadający 5252 RPM) pojawiłby się w punkcie, w którym moc w mocy i moment obrotowy w funtach-stopach są takie same.
źródło
Po prostu dodam do Znaków wspaniałą odpowiedź powyżej:
Chociaż moc silnika jest określona w kategoriach momentu obrotowego, moc silnika jest bardziej użyteczną miarą mocy silników, jeśli chodzi o próbę ustalenia, jak szybki będzie Twój samochód, zakładając, że masz odpowiednią przekładnię. Przekładnia zmienia moment obrotowy, ale pozostawia moc bez zmian (pomijając straty tarcia itp.). Dlatego stare powiedzenie „moc sprzedaje samochody, wyścigi wygrywające moment obrotowy” jest w teorii całkowicie fałszywe. Hipotetyczny silnik, który wytwarzał moment obrotowy 1000 funtów na sekundę, ale tylko o 10 obr./min spowodowałby boleśnie powolny samochód.
Jednak w przypadku rzeczywistych samochodów ludzie rzadko omawiają rzeczywiste krzywe mocy lub momentu obrotowego. Zazwyczaj mówią tylko o szczytowej mocy lub maksymalnym momencie obrotowym. Samochody o wysokim momencie obrotowym zwykle wytwarzają go w dolnym końcu, a to również zwiększa moc w dolnym końcu. Ponieważ moc silnika jest związana z obrotami na minutę, moc szczytowa zwykle ma wysoką prędkość obrotową. Dlatego też silnik „o wysokim momencie obrotowym” może mieć ten sam szczytowy HP co silnik „o niskim momencie obrotowym”, ale silnik o wysokim momencie obrotowym będzie miał większą moc w dolnej części zakresu obrotów. Z tego powodu samochód będzie szybszy - ale ludzie, którzy biorą pod uwagę tylko wartości szczytowe, powiedzą, że jest to spowodowane momentem obrotowym, gdy tak naprawdę wynika to z szerokiego zakresu mocy. Pamiętaj - każdy silnik może teoretycznie wytwarzać dowolnie duży moment obrotowy po przekierowaniu przez przekładnię.
Dla prostego hipotetycznego przykładu rozważ silnik A z typową krzywą mocy, a następnie wyobraź sobie silnik B o tej samej dokładnej krzywej mocy, ale skalowany x2 na osi RPM. Gdyby silnik A wytwarzał szczytową moc szczytową przy 5000 obr./min, silnik B wytworzyłby szczytową wartość HP przy 10 000 obr./min. Gdyby silnik A wytwarzał 90 KM przy 2000 obr./min, silnik B produkowałby 90 KM przy 4000 obr./min.
Teraz wyobraź sobie routing silnika B przez beztarciową transmisję o stosunku 2: 1. Spowoduje to skuteczne spowolnienie silnika B, dzięki czemu właściwości krzywej mocy zmodyfikowanej przez skrzynię biegów występują teraz przy tych samych prędkościach obrotowych, co silnik A. Silnik B wytwarza teraz taki sam dokładny moment obrotowy i moc wyjściową, jak silnik A po transmisji, pomimo fakt, że silnik B miałby wyraźnie mniejszy moment obrotowy przed skrzynią biegów. (Ponownie, zobacz Marks great wyjaśnienie matematyki)
źródło