ЧОМУ двигун застоюється? (механічна коробка передач)

Перш ніж списати моє запитання як таке, на яке вже відповіли мільйон разів, я хочу уточнити. Я розумію, що двигун повинен пройти певні обороти в хвилину, і коли ви намагаєтесь вмикати зчеплення відразу з повної зупинки, у двигуна не вистачає сили для переміщення транспортного засобу при тому оберті, а потім двигун зупиняється. Моє запитання: ЧОМУ двигун повинен працювати при мінімальних оборотах? Для уточнення, я хочу обговорити два конкретні сценарії:

1.) Скажіть, що ви йдете з повної зупинки в першу. Ви занадто швидко запускаєте зчеплення; двигун намагається рухати транспортний засіб, змушуючи обороти швидкості опускатися занадто низько, через що автомобіль затримується. Чому двигуни не можуть бути розроблені настільки низькими оборотами в хвилину, що не дорівнює застосованому двигуну? Це тому, що двигун буде перегріватися, і це служить засобом захисту?

2.) Скажіть, ви їдете зі швидкістю 70 км / год, а потім сповільнюєтесь до 20 км / год, перебуваючи на 5-й передачі. У цій ситуації (я ніколи цього не робив, але я лише здогадуюсь), двигун, швидше за все, зупиниться, оскільки двигун хоче пройти певні обороти в хвилину, але на 5-й передачі двигун повинен їхати повільніше, ніж його мінімальні обороти в хвилину, а двигун не має достатньої потужності для прискорення автомобіля. Це правильно?

Дякую за допомогу, хлопці! Я просто навчусь керувати палицею, і хочу зрозуміти, як все працює під капотом :)

Що зводиться до цього - це компроміси. Що стосується двигуна, це обертовий момент і обертається маса порівняно зі швидкістю обертання двигуна ... читайте далі.

По-перше, це не потрібна потужність , а крутний момент для підтримки двигуна. У перші дні двигунів кожен мав один циліндр і працював не дуже швидко. Щоб він працював, до нього був прикріплений дуже великий маховик. Коли двигун працював, він продовжував працювати, оскільки є невеликий твердження з фізики, яке говорить про щось на кшталт "маса в русі має тенденцію залишатися в русі", і навпаки, "маса в спокої має тенденцію залишатися в спокої". Маховик забезпечує масу, про яку я говорю.

( ПРИМІТКА: Це одноциліндровий паровий двигун, але застосовується той самий принцип.)

(Цей одноциліндровий газовий двигун має дві маховикові маси, по одній з кожного боку.)

Сьогоднішні двигуни нічим не відрізняються від старих. Вони все ще вимагають, щоб маса продовжувала працювати. Без якогось маховика вони перестануть працювати. У механічній коробці передач є звичайний маховик, який становить масу його двигуна. Автоматична коробка передач має перетворювач крутного моменту, який є масою для її двигуна. Без нього двигун загине, оскільки не вистачає маси, щоб він продовжував працювати між поршневими стрільбами. Маса маховика забезпечує крутний момент, необхідний для його продовження.

Навіть маючи це на увазі, для того, щоб двигун рухався на менших швидкостях, двигун повинен виробляти більше крутного моменту. Подумайте про велике океанське судно з дизельним двигуном. Wartsila-Sulzer RTA96-C - це нібито найбільший дизельний двигун у світі. Він працює повністю, з 127 об / хв (це, як правило, 1/7 швидкість вашого середнього двигуна автомобіля). Як він працює з такою швидкістю? Дві причини: маса і крутний момент. Загальна маса двигуна величезна ... вони не рекламують його безпосередньо, яка обертається маса (колінчастий вал, маховики тощо) двигуна, але якщо ви подивіться на відео, ти побачиш, про що я говорю. Друга частина - крутний момент. Вони рекламують, що потужність КВт для їх 14-циліндрового двигуна при 127 об / хв становить 80,080 кВт. Якщо запустити це за допомогою декількох розрахунків, 80,080 кВт перетворюється на 107,389,03 кінських сил, що при даній обороті в хвилину становить 4,441,001,46 фунта крутного моменту. Ваш стандартний 4-циліндровий автомобіль виставляє лише близько 150-180 фунтів максимального крутного моменту, і це набагато вищий об / хв, скажімо, між 2500-6000. ( ПРИМІТКА:Деякі 4-циліндрові двигуни можуть вийти за межі цього, скажімо, близько 300 фунтів фунтів або навіть більше. Я просто використовую цифри як загальну інструкцію.) Для забезпечення роботи двигуна потрібна мінімальна кількість крутного моменту. Я навіть не думаю, що Джей Лено міркував би засунути двигун Wartsila у машину (хоч я і думаю, що це не заважає йому думати про двигун, хаха).

Маска маховика може зробити лише стільки. Як тільки колінчастий вал досягне низького порогу обертів, двигун перестане працювати. Коли двигун опускається нижче цього порогу і намагається продовжувати працювати, велика напруга ставиться на внутрішні компоненти двигуна. Подумайте про нерухомий предмет (поршні і прути), що відповідає непереборній силі (повітряна / паливна суміш вибухає). Як тільки двигун сповільнюється достатньо, його маса (як і маса автомобіля) досягає тієї точки, де він хоче відпочити (інший кінець угоди про масовий рух). Щось потрібно дати, і це дарування зазвичай йде ціною поршня / стрижня. Коли ви сповільнюєте транспортний засіб від швидкості, зберігаючи передачу на 5-й передачі, ви зробите те, що називається затягуванням двигуна. Ви почнете відчувати, як двигун сильно смикається, поки він не перестане працювати. Це смикання - це те, про що я говорив, коли сказав, що ваш двигун почне відчувати сильний стрес. Якщо зробити це досить довго, двигун може зазнати достатньої напруги, щоб викликати катастрофічну несправність. Навіть за короткий проміжок часу можливе пошкодження.

Отже, суть полягає в тому, що двигун вимагає стільки моменту, щоб він працював. Коли двигун сповільнюється, ця потреба крутного моменту збільшується, щоб продовжувати його працювати. У якийсь момент маленький двигун просто не має необхідної маси, і він не може виробляти крутний момент, необхідний для його роботи.

Двигун оптимізований для ефективності при високих об / хв або при малих об / хв (дизайн гоночного двигуна або цементний змішувач відповідно), але він не може бути ефективним на кожній можливій швидкості, тому водій повинен вибрати найкращу передачу та швидкість, що відповідає можливостей двигуна, який він має, тобто підтримувати його обертання з відповідним об / хв для швидкості / крутного моменту, необхідної для цього типу двигуна.

Існує кілька проблем із спробою запускати двигун внутрішнього згоряння повільно.

У чотиритактному двигуні внутрішнього згоряння циліндр проходить через чотири такти.

Відсмоктування-віджимання-вибух

Лише на ходу "Удар" циліндр створює крутний момент. Під час інших ударів, особливо ходу стискання та переходів між ударами, циліндр витрачає крутний момент. Якщо у нас є чотири або менше циліндрів, тому нам потрібно покладатися на інерцію, щоб двигун не повертався. Нижче певної швидкості це не працюватиме, і двигун зупиниться.

Якщо у нас більше чотирьох циліндрів, ми уникаємо цієї проблеми. Завжди є хоч один циліндр у ході "Удар", але у нас є інша проблема.

Щоб двигун забезпечував силу в цілому, циліндри в ході «удару» повинні забезпечувати більше сили, ніж споживають циліндри в ході віджимання. Значна частина цієї сили утворюється за рахунок теплового розширення газів, але термічне розширення є тимчасовим процесом. У міру охолодження газів у циліндрах, що охолоджуються, вони більше не зможуть забезпечити достатню силу для подолання сили із циліндрів "стискання" та тертя в двигуні.

Парові двигуни - інша справа. Горіння і парогенерація - це безперервні процеси, незалежні від швидкості обертання. Тож за умови, що у двигуна є достатня кількість циліндрів, він може створювати крутний момент при нульовій швидкості в будь-якому положенні.