Почему выходная мощность достигает пика, а затем падает при увеличении оборотов двигателя?

Ваш двигатель теряет крутящий момент и мощность на этих оборотах из-за особенностей его настройки/конструкции. На это влияет множество факторов. (Некоторые) из них: воздушный поток, подача топлива, соотношение воздуха и топлива, распределительный вал, клапанные пружины и т. д. Таким образом, когда ваш двигатель начинает терять мощность/крутящий момент, упомянутые факторы играют большую роль в мощности и крутящем моменте вашего двигателя. Например, LS3 может продолжать выдавать крутящий момент до 4400 об/мин, а замена кулачка и пружины клапана может помочь ему выдавать крутящий момент до 5900 об/мин.

Ваш двигатель спроектирован таким образом, чтобы он был наиболее эффективен в диапазоне от 3500 до 5000 оборотов в минуту. Это означает, что фазы газораспределения и профили распределительного вала были подобраны таким образом, чтобы ваш двигатель «дышал» лучше всего в этом диапазоне. Именно поэтому в этом диапазоне у вас самый высокий крутящий момент. Кроме того, с увеличением оборотов становится всё сложнее подавать в цилиндр оптимальное количество воздуха и топлива и сжигать их с оптимальной скоростью. Чем выше обороты двигателя, тем меньше времени остаётся на всасывание, сжатие, сгорание и выпуск. Это, в свою очередь, влияет на момент зажигания, то есть вы начинаете процесс сгорания раньше, чем нужно, и пламя гаснет как раз перед открытием выпускного клапана.

По сути, мощность — это крутящий момент, умноженный на число оборотов в минуту, поэтому достаточно умножить частоту вращения двигателя на крутящий момент, чтобы получить мощность и понять, почему кривая мощности выглядит именно так.

Двигатель начинает потреблять больше энергии, чтобы поддерживать высокие обороты поршня и коленчатого вала из-за повышенного трения, связанного с более высокими оборотами.

Существуют различные причины, по которым двигатель работает неэффективно за пределами своего рабочего диапазона.

• Законы термодинамики. Я не хочу вдаваться в научные подробности, но это просто означает, что вы не можете эффективно передавать тепло и преобразовывать его в энергию после определённого момента, когда температура окружающей среды и давление в цилиндре начинают оказывать большее влияние.


• Геометрия цилиндра: не все цилиндры имеют одинаковые параметры. В некоторых двигателях поршни движутся быстрее, и у них, по сути, меньше времени на полный цикл Отто (впуск, сжатие, сгорание, выпуск), поэтому двигатели мотоциклов работают на высоких оборотах, но производят сравнительно меньший крутящий момент.


• Трение: через некоторое время из-за высоких оборотов двигателя возникает сильное трение. Крутящий момент — это, по сути, сила, необходимая для вращения колеса. Когда трение увеличивается, крутящий момент уменьшается.

Если вкратце, представьте, что вы толкаете тележку, которая стоит на месте, и движение ваших ног — это частота вращения педалей. Как правило, чтобы сдвинуть тележку с места, вам потребуется максимум энергии, и в этот момент ваши ноги двигаются не очень быстро. Но когда вы разгонитесь до определённой скорости, ваши ноги будут двигаться быстро, но вам не потребуется много энергии, чтобы толкать тележку и поддерживать её движение по инерции. Если изобразить то, что вы делаете, на графике, он будет похож на кривую крутящего момента двигателя.

У каждого автомобиля есть максимальная выходная мощность. После достижения определённого показателя двигатель перестаёт вырабатывать мощность. Диапазон оборотов двигателя зависит от его мощности, наличия или отсутствия наддува и т. д.

Кроме того, при частоте вращения более 5500 об/мин ваш автомобиль, скорее всего, будет входить в «красную» зону тахометра. Дополнительные обороты после этой точки, вероятно, нужны для того, чтобы компенсировать возможный скачок частоты вращения.

Крутящий момент двигателя определяет, насколько быстро двигатель может вырабатывать мощность, необходимую для ускорения автомобиля. При объёме двигателя 1,2 литра он будет вырабатывать лишь определённый крутящий момент, и после определённого момента скорость, с которой ваш автомобиль может разгоняться, будет снижаться, пока вы не достигнете максимальной скорости.

Извините за такое сумбурное объяснение, но это лучшее, что я могу сказать.