Moderní motor: výkon nebo točivý moment?

Již více než století se spalovací motory používají téměř ve všech oblastech dopravy. Jsou „srdcem“ auta, traktoru, dieselové lokomotivy, lodi, letadla a za posledních třicet let se staly jakousi fúzí nejnovějších výdobytků vědy a techniky. Pojmy jako POWER a TORQUE jsou pro nás již známé a jsou nezbytným kritériem pro hodnocení výkonových schopností motoru. Jak ale správně odhadnout potenciál motoru, když máte před očima jen znamenitá čísla s technickými údaji vozu? Doufám, že se nebudete zcela spoléhat na ujištění prodejce autobazaru, že motor kupovaného vozu je dostatečně výkonný a zcela vás uspokojí? Abyste později nelitovali nevýhodného nákupu, přečtěte si prosím následující.
Od starověku lidstvo používá pro stavbu, pohyb zboží a také pro přepravu lidí všechny druhy mechanismů a zařízení. S vynálezem KOLA JEHO VELIČENSTVA před více než 10 tisíci lety doznala teorie mechaniky velkých změn. Zpočátku byla role kola redukována pouze na banální pokles odporu (třecí síly) a přenos třecí síly do odvalování. Samozřejmě kutálet kulatou je mnohem příjemnější než tahat hranatou! Ke kvalitativní změně ve způsobu použití kola však došlo mnohem později díky objevení se dalšího důmyslného vynálezu – MOTORU! Otec parní lokomotivy je často nazýván George Stevenson, který v roce 1829 postavil svou slavnou parní lokomotivu „Rocket“. Ale zpět v roce 1808 Angličan Richard Trevithick předvádí jeden z nejrevolučnějších vynálezů v historii – první parní lokomotivu. Ale k naší všeobecné radosti Trevithick nejprve postavil parní vůz pro pouliční provoz a pak teprve přišel na myšlenku parní lokomotivy. Vůz je tedy určitým způsobem předkem lokomotivy. Bohužel osud objevitele Richarda Trevithicka, ale i mnoha inženýrů, nikoli však obchodníků, byl smutný. Zkrachoval, žil dlouho v cizí zemi a zemřel v chudobě. Ale nemluvme o smutných věcech...
Naším úkolem je pochopit, jaký je točivý moment a výkon motoru, a značně zjednoduší, když si připomeneme konstrukci parní lokomotivy. Kromě pasivního třecího měniče z jednoho typu na druhý začalo kolo plnit ještě jeden úkol – vytvořit hnací (trakční) sílu, tedy odtlačit od vozovky, uvést posádku do pohybu. Tlak páry působí na píst, který naopak tlačí na ojnici, ta otáčí kolem a vytváří TORQUE. Otáčení kola při působení točivého momentu způsobuje vzhled dvojice sil. Jedna z nich - třecí síla mezi kolejnicí a kolem - je jakoby odražena od kolejnice zpět a druhá - stejná TAŽNÁ SÍLA, kterou hledáme přes osu kola, je přenášena na části lokomotivy. rám. Na příkladu parní lokomotivy je patrné, že čím větší tlak páry působí na píst a skrze něj na ojnici, tím větší tažná síla jej bude tlačit dopředu. Je zřejmé, že změnou tlaku páry, průměru kola a polohy bodu připojení ojnice vzhledem ke středu kola je možné změnit sílu a rychlost lokomotivy. To samé se děje v autě.

Rozdíl je v tom, že všechny transformace sil se provádějí přímo v samotném motoru. Na výstupu z ní máme prostě otočnou hřídel, to znamená, že místo síly, která lokomotivu tlačí dopředu, zde dostáváme kruhový pohyb hřídele s určitou silou - MOMENT. A SÍLA vyvinutá motorem je jeho schopnost otáčet se co nejrychleji a současně vytvářet točivý moment na hřídeli. Poté přichází do činnosti přenos výkonu vozu (převodovka), který tento točivý moment mění tak, jak potřebujeme a přivádí jej na hnací kola. Teprve při kontaktu kola s povrchem vozovky se točivý moment opět „upraví“ a stane se z něj tažná síla.
Je zřejmé, že je výhodné mít největší tažnou sílu. To zajistí potřebnou intenzitu zrychlení, schopnost překonávat stoupání a převážet více osob a nákladu.

V technické specifikace auto má parametry jako je počet otáček motoru při maximální výkon a maximální točivý moment a velikost tohoto výkonu a točivého momentu. Zpravidla se měří v otáčkách za minutu (rpm), kilowattech (kW) a newtonometrech (Nm). Je nutné umět správně pochopit vnější rychlostní charakteristiku motoru.

Tento grafický obrázek závislost výkonu a točivého momentu na otáčkách klikového hřídele. Nejvíce odhalující je tvar křivky točivého momentu, nikoli její velikost. Čím dříve je dosaženo maxima a čím plošší křivka klesá s rostoucími otáčkami (tj. motor má konstantní tah), tím lépe je motor navržen a běží. Sehnat motor s dostatečnou výkonovou rezervou, vysokými otáčkami a ještě stabilním MOMENTEM v širokém pásmu otáček však není jednoduché. Právě k tomu směřuje využití tlakování různých systémů, elektronické řízení vstřikování paliva, variabilní časování ventilů, ladění výfukového systému a řada dalších opatření.
Podívejme se na příklad. Musíte překonat stoupání a zvýšit rychlost pohybu (rozptýlit auto před stoupáním) je kvůli dopravní situaci nemožné. Abyste udrželi tempo pohybu, budete muset zvýšit tažnou sílu. Zde často nastává situace, která vypadá takto, přidání plynu nedává zvýšení trakce. To způsobí snížení rychlosti, a tedy i otáček motoru, doprovázené dalším snížením trakce na hnacích kolech.
Tak co dělat? Jak udržet velkou tažnou sílu v nízkých otáčkách, pokud motor „netáhne“, tedy neposkytuje dostatečný MOMENT? Převodovka se spustí. Vy manuálně, nebo automatická převodovka sami měníte převodový poměr tak, aby trakce a rychlost byly v optimálním poměru. To je ale další nepříjemnost při řízení. Závěr naznačuje sám sebe: bylo by lepší, kdyby se motor sám přizpůsobil práci v takových situacích. Jedete například do kopce. Síla odporu vůči pohybu vozu se zvyšuje, rychlost klesá, ale tažnou sílu lze přidat pouhým silnějším sešlápnutím plynového pedálu. Automobiloví konstruktéři používají pro hodnocení tohoto parametru termín „ELASTICITA MOTORU“.
Jedná se o poměr mezi otáčkami maximálního výkonu a otáčkami maximálního točivého momentu (ot./min. Pmax/ot./min. Mmax). Měl by být takový, aby v poměru k otáčkám maximálního výkonu byly otáčky maximálního točivého momentu co nejnižší. To vám umožní snížit a zvýšit rychlost pouze díky ovládání plynového pedálu, aniž byste se uchýlili ke změně převodového stupně, a také k jízdě na vyšší rychlostní stupně při nízké rychlosti. Pružnost motoru můžete prakticky vyhodnotit kontrolou schopnosti vozu zrychlit z 60 na 100 km/h na čtvrtý rychlostní stupeň. Čím méně času toto zrychlení zabere, tím je motor pružnější.
Na potvrzení výše uvedeného se vraťme k výsledkům testů vozů Audi, BMW a Mercedes provedených v Evropě a zveřejněných ruským vydavatelstvím německého časopisu Auto Motor und Sport v listopadovém čísle 2005. Budeme zvažovat především vlastnosti Audi a BMW. Z výše uvedené tabulky je vidět, že motor Audi o mnohem menším objemu a téměř stejném výkonu není prakticky horší než bavorák v akceleraci z klidu, ale na druhou stranu v měření elasticity a hospodárnosti, postaví konkurenta na obě lopatky. Proč se tohle děje? Protože koeficient pružnosti motoru Audi je 2,39 (4300/1800) versus 1,66 (5800/3500) pro BMW a protože hmotnost vozů je přibližně stejná, hřebec z Mnichova mu umožňuje poskytnout záviděníhodný náskok. jeho krajan. Tyto působivé výsledky jsou navíc dosaženy s palivem AI-95.
Pojďme si to tedy shrnout!
Ze dvou motorů stejné velikosti a výkonu je preferován ten s vyšší elasticitou. Za jinak stejných podmínek se takový motor méně opotřebovává, běží méně hlučně a spotřebovává méně paliva a také zjednodušuje manipulaci s řadicí pákou. Za všech těchto podmínek padnou moderní přeplňované benzinové a naftové motory. Při provozu automobilu s takovým motorem získáte spoustu příjemných dojmů!