Вопрос

Крутящий момент постепенно снижается после достижения определённых оборотов

Я знаю только простое определение крутящего момента.




  1. Крутящий момент: сила, приложенная к объекту для его вращения вокруг своей оси

  2. Крутящий момент будет увеличиваться только до определённого числа оборотов в минуту, а затем начнёт постепенно снижаться.

  3. Для первоначального самовывоза



Вопрос 1: Значит ли это, что после достижения определённого числа оборотов в минуту движение поршня становится очень быстрым и ему становится сложнее захватывать воздух из окружающей среды,
поэтому при рабочем ходе поршня вырабатывается очень мало энергии?



Вопрос 2. Если да, то будет ли двигатель с системой впуска RAM способствовать его охлаждению, в том числе на высоких оборотах?

Вопрос 2.1. Таким образом, крутящий момент создаётся даже на более высоких оборотах.



Вопрос 3. Кроме того, этот крутящий момент будет зависеть от качества воздуха (я имею в виду, чем меньше плотность воздуха, тем больше в нём молекул кислорода)...?



Это так или есть какие-то другие причины?..



Пожалуйста, помогите мне, предоставив некоторую информацию для лучшего понимания.



Заранее благодарю...



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/30142/torque-reduces-gradually-after-certain-rpm

2 Комментария

  1. Большая часть моего ответа будет тесно связана с этим ответом: BSFC (удельный тормозной расход топлива) — чем полезен этот показатель?



    Вопрос 1. Сила, действующая при каждом такте, напрямую связана с крутящим моментом. При каждом такте действует меньшая сила, так как крутящий момент уменьшается. Мощность будет увеличиваться с ростом числа оборотов до определённого момента, так как мощность — это функция силы, действующей в течение определённого времени.



    Вопрос 2а. Если проблема в воздухе, то воздухозаборник RAM поможет лишь незначительно. Главное преимущество воздухозаборника RAM — подача холодного воздуха снаружи автомобиля, а не горячего воздуха из-под капота. Воздухозаборник RAM не нагнетает много воздуха (если вообще нагнетает) по сравнению с турбонаддувом или нагнетателем. Вы можете посмотреть на графики динамометрических испытаний двигателя без наддува и с турбонаддувом (с одинаковыми диаметром цилиндра, ходом поршня, фазами газораспределения), и вы увидите, что пики и спады находятся примерно в одной области.



    Вопрос 3. Чем выше плотность воздуха (чем холоднее воздух, чем ближе он к уровню моря), тем выше крутящий момент. Чем менее плотный воздух (чем он горячее, чем выше над уровнем моря), тем ниже крутящий момент. Это связано с количеством молекул воздуха, всасываемых в цилиндр. В двигателе с электронным впрыском топлива легко подобрать топливо, сложнее обеспечить подачу воздуха.



    То, где двигатель развивает наибольший крутящий момент, и ширина кривой крутящего момента зависят от конструкции двигателя. Я коснусь некоторых основных моментов.



    Ход поршня — это самый важный параметр для определения диапазона мощности. Чем больше ход поршня, тем выше мощность на низких частотах. Чем меньше ход поршня, тем выше мощность на высоких частотах. Чем больше ход поршня, тем больше механическое преимущество (передаточное число) между поршнем и кривошипом, поэтому пик крутящего момента будет выше. При большем ходе поршня он должен двигаться дальше и, следовательно, быстрее при каждом такте.



    Cam — больший подъём и большая продолжительность для более высокой кривой крутящего момента. Большинство современных автомобилей оснащены системой изменения фаз газораспределения, которая позволяет использовать разные профили для низких и высоких оборотов.



    Впускной коллектор — длинные тонкие каналы для низких оборотов, короткие толстые каналы для высоких оборотов. Некоторые автомобили оснащены регулируемым впускным коллектором.



    Головка блока цилиндров — по сути, это сочетание распределительного вала и впускного коллектора. Клапаны большего размера для более высоких оборотов. Система DOHC способствует более высоким оборотам. Размер отверстий больше для высоких оборотов, меньше — для низких.


  1. Крутящий момент — это сила, вызывающая вращение. Это показатель того, с какой силой прикладывается усилие, заставляющее коленчатый вал вращаться.


    Крутящий момент — не самая подходящая единица измерения для двигателя, поскольку она не учитывает скорость вращения выходного вала. Например, если у двигателя крутящий момент составляет 100 фунт-футов, то при передаче этого крутящего момента через коробку передач с передаточным числом 10:1 крутящий момент на выходе коробки передач будет в 10 раз больше (1000 фунт-футов), но скорость вращения будет в 10 раз ниже, чем без коробки передач.


    Дизельные двигатели работают на очень низких оборотах (по сравнению с бензиновыми двигателями), поэтому для выработки мощности им требуется очень высокий крутящий момент. Дизельные двигатели меньше изнашиваются из-за низких оборотов, но у них очень высокая степень сжатия, что несколько нивелирует это преимущество.


    Сила


    Если учесть скорость вращения выходного вала и крутящий момент, то в итоге получится измерение мощности. Мощность измеряется в лошадиных силах (в метрической системе — в ваттах).



    Лошадиная сила = крутящий момент (фут-фунт) * число оборотов в минуту / 5252


    Ватт = Н/м * рад/с



    Это одно и то же, только второе — метрическое.


    Объемная эффективность


    «Борьба» двигателя за всасывание воздуха на высоких оборотах измеряется «объёмным КПД». Это отношение количества воздуха, фактически заполняющего цилиндр, к количеству воздуха, которое могло бы заполнить цилиндр при заданной частоте вращения двигателя. Обычно выражается в процентах.


    Более высокие обороты двигателя должны автоматически давать больше мощности, потому что сгорает больше топлива и происходит больше рабочих тактов. Это правда, но этот эффект в значительной степени нивелируется существенным увеличением внутреннего сопротивления двигателя на высоких оборотах.


    Зубчатая передача


    Рассмотрим гоночный двигатель. Если он может работать на очень высоких оборотах, то может дольше оставаться на пониженной передаче. Пониженная передача обеспечивает дополнительный крутящий момент на выходе из коробки передач в обмен на более низкую скорость вращения.


    И наоборот, двигатель грузового автомобиля вряд ли сможет работать на оборотах выше 3000 в минуту, ему потребуется переключиться на более высокую передачу гораздо раньше.


    Давайте проведём гипотетическое сравнение


    100 фунт-футов при 8000 об/мин против 400 фунт-футов при 2000 об/мин


    Оба вышеупомянутых двигателя вырабатывают абсолютно одинаковую мощность. На самом деле вы можете сделать два выходных вала с одинаковой мощностью, вращающихся с одинаковой частотой, если установите двигатель с частотой вращения 8000 об/мин на редуктор с передаточным числом 4:1, что даст 400 футо-фунтов крутящего момента на обоих выходах.


    Вы также можете использовать двигатель с частотой вращения 2000 об/мин и передаточным числом 1:4. В этом случае крутящий момент на обоих двигателях будет составлять 100 фунт-футов.


    Плотность воздуха


    Да, низкая плотность воздуха (обычно из-за большой высоты) значительно снижает мощность двигателя. По этой причине авиационные двигатели часто оснащаются турбонагнетателями, чтобы компенсировать недостаток атмосферного давления.


    Плунжерный воздухозаборник


    Воздухозаборники Ram действительно дают небольшой эффект, но часто их устанавливают по психологическим причинам. Они не обязательно должны действительно помогать, они должны выглядеть круто и создавать впечатление, что они помогают.


Вы уже ответили на этот вопрос