Dziś wpis o elastyczności silnika spalinowego. Otóż stosunkowo często można spotkać się ze stwierdzeniem że dany silnik charakteryzuje się dobrą, bądź też słabą elastycznością. Czym jest jednak elastyczność silnika? Jeśli idzie o potoczne rozumienie elastyczności, mam wrażenie że dla wielu kierowców silnik o dobrej elastyczności to taki, który zapewnia wysoki moment obrotowy już przy niskiej prędkości obrotowej, a tym samym taki który nie wymaga utrzymywania wysokiej prędkości obrotowej aby pojazd dynamicznie jechał. Jestem też zdania że dla typowego kierowcy silnik który przy niskiej i średniej prędkości obrotowej generuje jedynie niski moment obrotowy (czyli silnik który wymaga utrzymywania wysokiej prędkości obrotowej aby pojazd dynamicznie jechał), to silnik o słabej elastyczności.
To co zaprezentowałem powyżej to potocznie rozumienie elastyczności silnika, które jednak niekoniecznie ma istotny związek z naukową definicją elastyczności. Otóż zgodnie z posiadanymi przeze mnie mądrymi książkami, elastyczność silnika to skłonność silnika do samoczynnego dostosowania się do zmieniających się warunków ruchu (czyli samoczynne dostosowywanie się silnika do zmieniającego się obciążenia). Elastyczność tłokowego silnika spalinowego związana jest z tym, że silnik osiąga swoją maksymalną moc przy wyższej prędkości obrotowej, względem prędkości obrotowej przy której występuje maksymalny moment obrotowy. Przykładowo, silnik benzynowy o pojemności 1,6 litra, stosowany do napędu samochodu Citroen BX, osiąga maksymalny moment obrotowy (128 Nm) przy 3000 obr./min, natomiast maksymalną moc (90 KM) przy 6400 obr./min
Spójrzmy teraz na poniższy wykres, który to przedstawia zależność mocy i momentu obrotowego od prędkości obrotowej silnika:
Na powyższym wykresie, krzywa koloru czerwonego oznacza moc, natomiast krzywa koloru niebieskiego moment obrotowy. Oś odciętych (pozioma) przedstawia prędkość obrotową silnika, natomiast oś rzędnych (pionowa) przedstawia jego moc (dla krzywej mocy) i moment obrotowy (dla krzywej momentu). Kropka koloru fioletowego to moc maksymalna silnika. Kropka koloru zielonego to maksymalny moment obrotowy generowany przez silnik. Kropka koloru żółtego to moment obrotowy generowany przez silnik przy obrotach mocy maksymalnej.
Jak widać na wykresie, przy obrotach mocy maksymalnej, silnik generuje mniejszy moment obrotowy, względem maksymalnego momentu obrotowego. Stąd też jeśli silnik pracuje na obrotach mocy maksymalnej, to w tym przypadku spadek prędkości obrotowej silnika, spowoduje wzrost momentu obrotowego. Tym samym może nastąpić sytuacja zbliżona do takiej opisanej poniżej:
Samochód porusza się po płaskiej drodze, a jego silnik pracuje na obrotach mocy maksymalnej. Moment obrotowy generowany przez silnik jest wystarczający, aby samochód był w stanie utrzymać swoją prędkość- samochód porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym. Po pewnym czasie pojawia się wzniesienie, a aby wjechać na wzniesienie, trzeba więcej momentu obrotowego, niż aby poruszać się po płaskiej drodze. Podczas wjeżdżania na wzniesienie okazuje się że moment obrotowy generowany przez silnik (pracujący na obrotach mocy maksymalnej) jest zbyt mały, stąd też zaczyna spadać prędkość samochodu. Wraz ze spadkiem prędkości samochodu, zaczyna spadać prędkość obrotowa silnika, stąd też wzrasta moment obrotowy generowany przez silnik. Wzrost momentu obrotowego jest wystarczający, aby prędkość samochodu przestała spadać, czyli samochód może wjechać na wzniesienie mimo braku zmiany biegu na niższy.
Powyższa sytuacja to właśnie samoczynne dostosowanie się silnika do zmieniających się warunków ruchu. Ot, moment obrotowy generowany przez silnik wzrósł, choć kierowca nie podjął żadnego działania.
Zgodnie z posiadanymi przeze mnie mądrymi książkami, rozróżniamy elastyczność momentu obrotowego, elastyczność prędkości obrotowej i elastyczność całkowitą silnika. Najpierw wzór na elastyczność momentu obrotowego:
Zgodnie z powyższym wzorem, aby obliczyć elastyczność momentu obrotowego, należy podzielić maksymalny moment obrotowy (licznik) przez moment obrotowy generowany przy obrotach mocy maksymalnej (mianownik). Zgodnie z książką Silniki spalinowe (autor: Jan Kijewski) elastyczność momentu obrotowego wynosi około 1,10-1,30 w przypadku silników benzynowych i 1,05-1,15 w przypadku silników Diesla.
Teraz czas na elastyczność prędkości obrotowej silnika:
Według powyższego wzoru, aby obliczyć elastyczność prędkości obrotowej silnika, należy podzielić prędkość obrotową silnika przy której silnik osiąga moc maksymalną (licznik) przez prędkość obrotową silnika przy której silnik osiąga maksymalny moment obrotowy (mianownik). Zgodnie z książką Silniki spalinowe, elastyczność prędkości obrotowej silnika zazwyczaj wynosi od 1,3 do 2,0.
Jak wspominałem, istnieje jeszcze elastyczność całkowita silnika:
Zgodnie ze wzorem zamieszczonym powyżej, aby obliczyć elastyczność całkowitą silnika, należy pomnożyć elastyczność momentu obrotowego przez elastyczność prędkości obrotowej. Autor Silników spalinowych daje do zrozumienia że elastyczność całkowita silnika zazwyczaj wynosi od 1,5 do 2,5.
milimoto 
Jak potraktować podane wzory kiedy silnik osiąga maksymalny moment obrotowy w szerokim zakresie obrotów np. od 1750-4000 oraz podobnie co z mocą maksymalna kiedy utrzymywana jest nie przy konkretnej liczbie obrotów a w pewnym zakresie? Czy wtedy brać do obliczeń najniższe obroty maksymalnego momentu obrotowego i najwyższe obroty do których utrzymywana jest moc maksymalna?
PolubieniePolubienie
W znanych mi książkach jest dane do zrozumienia że maksymalna moc występuje jedynie przy jednej prędkości obrotowej silnika, a nie w szerokim zakresie obrotów. To samo tyczy się momentu obrotowego.
PolubieniePolubienie