Moment obrotowy
*Maksymalny moment obrotowy to niedoceniany przez kierowców parametr jednostki napędowej. Tymczasem jego wartość ma bezpośredni wpływ na możliwości przyspieszania i elastyczność samochodu. *
Według definicji moment obrotowy silnika jest iloczynem wartości siły pochodzącej od ciśnienia gazów działających na tłok oraz długości wykorbienia wału korbowego. Jak wiadomo wykorbienie dla silnika o danej pojemności skokowej ma wartość stałą, więc wartość liczbowa momentu obrotowego jest zależna od wielkości siły działającej na tłok.
Wraz ze wzrostem prędkości silnika moment rośnie, ale tylko do pewnej granicy. Następnie, pomimo wzrostu obrotów, wartość momentu zmniejsza się. Ta ogólna zależność obowiązuje w silnikach z zapłonem iskrowym (benzynowych) i w silnikach wysokoprężnych. Jednak przebieg krzywej momentu obrotowego w obu rodzajach silników jest nieco inny co obrazują załączone wykresy. W silnikach z zapłonem iskrowym wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wału korbowego wzrasta moment obrotowy i dość szybko osiąga swe maksimum. Wartość maksymalna utrzymywana jest w niewielkim przedziale obrotów. Następnie gdy obroty nadal wzrastają moment maleje a jego wartość minimalna osiągana jest przy obrotach maksymalnych silnika. W silnikach z zapłonem samoczynnym krzywa momentu obrotowego ma korzystniejszy kształt a uzyskiwane wartości momentu są dużo wyższe. Ponieważ silniki takie bardzo dobrze współpracują z turbosprężarkami można osiągnąć płaski przebieg krzywej momentu w znacznym zakresie obrotów. W turbodoładowanych silnikach Diesla
maksymalny moment jest dostępny w zakresie od 1750 do 3500 obr/min, co znakomicie ułatwia prowadzenie samochodu.
Idealną dla trakcji byłaby sytuacja, w której wartość momentu w zależności od prędkości obrotowej silnika byłaby wartością stałą. W praktyce ważna jest wartość momentu maksymalnego oraz zakres prędkości obrotowych, w którym on występuje. Konstruktorzy silników spalinowych znają i wykorzystują narzędzia do kształtowania krzywej momentu obrotowego (kolektory dolotowe o zmiennej charakterystyce, doładowanie). Jednak pomimo prawie 100 lat doświadczeń nie udało się uzyskać takiego przebiegu krzywej momentu obrotowego, aby przy stałej mocy silnika nie była potrzebna skrzynia biegów.
W eksploatacji, ważne jest, aby stosunkowo wysoki moment obrotowy utrzymywał się w szerokim zakresie prędkości obrotowych silnika, co czyni silnik elastycznym, bowiem umożliwia płynną jazdę bez konieczności częstej zmiany biegów. Moment obrotowy silników spalinowych mierzy się w warunkach laboratoryjnych za pomocą specjalnych przyrządów zwanych hamulcami. Jego wartość podaje się w niutonometrach (Nm). Wartości momentu uzyskiwanego przez silniki samochodów osobowych zawierają się w szerokich granicach 47- 590 Nm i zależą od mocy, pojemności i wielu cech konstrukcyjnych silnika. Na przykład silnik Peugeota o pojemności 1,1 litra osiąga maksymalny moment obrotowy równy 94 Nm przy prędkości 3500 obr/min, silnik Forda Zetec SE o pojemności 1,6 litra osiąga moment 145 Nm przy 4000 obr/min. Zalety wysokoprężnych silników doładowanych obrazuje jednostka zbudowana przez Opla 1,3 CDTI, która ma znacznie większy moment 170 Nm przy znacznie niższej prędkości wału korbowego wynoszącej 1700 obr/min. Dlatego w
czterozaworowych silnikach benzynowych, aby jeździć dynamicznie, trzeba mocno wciskać pedał gazu, gdyż auto przyśpiesza najefektywniej, kiedy moment osiąga wartość maksymalną. Wtedy również jednostkowe zużycie paliwa powinno osiągać minimum. Jak widać z przykładu nowoczesne turbodiesle startują wcześniej i zachowują swe dynamiczne właściwości w szerszym zakresie obrotów niż benzyniaki. Między innymi z tego powodu zdobywają one coraz silniejszą pozycję w napędzie samochodów osobowych.
W praktyce zdarza się tak, że samochody o porównywalnych masach własnych, napędzane silnikami o mniejszej mocy maksymalnej, uzyskują krótsze czasy wyprzedzania na IV i V biegu niż ich „mocniejsi” koledzy. Samochody takie mają bardzo dobrze dobrane przełożenia w układzie napędowym uwzględniające elastyczność momentu obrotowego. Najlepsze charakterystyki momentu obrotowego uzyskują doładowane silniki z zapłonem samoczynnym oraz doładowane mechanicznie silniki z zapłonem iskrowym.
Autor: Grzegorz Wojtyrowski
