Чому обертальний момент і крива потужності газових двигунів завжди відповідають 5252 об / хв?

Я дивлюсь телешоу під назвою Tech Garage, і вони щойно висловлювали твердження, що крутний момент двигуна та криві потужності завжди відповідають 5252 об / хв. Якщо припустити, що це правда, чому це відбувається? Це щось розроблене в двигунах чи це просто те, як працює термодинаміка?


Якщо це результат дизайну, що робити з двигуном, щоб зробити його справжнім?

Це просто математика , і це тому, що кінські сили визначаються (з точки зору крутного моменту) як 550 футів · фунтів на секунду .

Один HP складає 33000 фунтів, що рухаються 1 футом за 1 хвилину (відповідно до Джеймса Ватта, це середнє значення того, що може зробити реальна кінь). Об / хв двигуна, що рухається тим же 1 фунтом, рухатиметься ~ 6.283 футів (окружність кола радіуса 1 фута).

33 000 / 6,283 = 5252

Тільки для розваги я провів математику в google, щоб показати, що це артефакт одиничної системи, яка використовується для наведення цифр на крутний момент і потужність.

Число 5252 можна обчислити так:

1 horsepower / 1 lbf foot radian in turns/minute
5 252.11312

Точне число - 16 500 / π (33 000 / τ)

Отже, якби математика робилася замість метричних одиниць (ват та ньютон-метри для крутного моменту), ви отримаєте:

1 W / 1 N m rad in turns/minute
9.54929659

Це число дорівнює 30 / π (або 60 / τ) через кількість секунд в хвилину. Якщо ви виміряли швидкість обертання двигуна в радіанах / секунду, число стане 1 . Те ж саме стосується неметричної системи, якби заміряють кінські фунти замість кінських сил для вимірювання потужності двигуна.

Там, де "криві зустрічаються" - це цілком артефакт розміщення обох величин (вимірюваних у кінських силах та фунтах) на числово однакових масштабах на осі графіка. Якщо ви схопили їх один проти одного, а не проти RPM, це натомість виявиться в тій точці, що відповідає (5252 об / хв) в тій точці, коли потужність кінських сил і крутний момент у фунтах-ногах однакові.

Просто додавши до знаків відмінну відповідь вище:

Хоча кінські сили визначаються з точки зору крутного моменту, але кінські сили - це більш корисна міра випуску двигунів, коли справа стосується спроби зрозуміти, наскільки швидкий буде ваш автомобіль, якщо припустити, що у вас є відповідна передача. Трансмісія змінює обертовий момент, але залишає незмінними кінські сили (нехтуючи втратами на тертя тощо). Тому стара приказка «кінські сили продає машини, крутний момент виграє перегони» насправді є абсолютно неправдивою в теорії. Гіпотетичний двигун, який зробив 1000 фунтів крутного моменту, але обертався лише до 10 об / хв, призведе до болісно повільного автомобіля.

Для фактичних автомобілів, однак, люди рідко коли-небудь обговорюють фактичні криві сили або крутний момент. Зазвичай вони говорять лише про пікові кінські сили або піковий крутний момент. Автомобілі з високим крутним моментом зазвичай виробляють його в нижньому кінці, і це також підвищує кінські сили в нижньому кінці. Оскільки кінські сили пов'язані з оборотами в хвилину, пікова потужність зазвичай припадає на високі обороти в хвилину. Отже, двигун з "високим крутним моментом" може мати такий же пік HP, що і "двигун з низьким крутним моментом", але двигун з високим крутним моментом матиме більше кінських сил у нижньому кінці діапазону обертів. Через це автомобіль буде швидшим - але люди, які вважають лише пікові значення, скажуть, що це пов'язано з крутним моментом, коли це справді пов’язано з широким діапазоном кінських сил. Пам’ятайте - будь-який двигун теоретично може виробляти довільно велику кількість крутного моменту після того, як буде направлений через трансмісію.

Для простого гіпотетичного прикладу розглянемо двигун А з типовою кривою кінських сил, тоді уявіть двигун B з такою ж точною кривою потужності, але масштабуванням x2 на осі RPM. Якби двигун А виробляв пік HP при 5000 об / хв, двигун B виробляв би пік HP при 10000 об / хв. Якби двигун А виробляв 90 к.с. при 2000 об / хв, двигун В виробляв би 90 к.с. при 4000 об / хв.

Тепер уявіть маршрутизатор двигуна B за допомогою передачі без тертя із співвідношенням 2: 1. Це ефективно сповільнить двигун B, так що особливості кривої зміни модифікованої коробки передач тепер виникають з тими ж швидкостями обертання, що і двигун А. Двигун B тепер виробляє такий же точний крутний момент і потужність кінських сил, що і двигун A після передачі, незважаючи на той факт, що двигун B явно мав би менший крутний момент перед передачею. (Знову див. Велике пояснення математики у Маркса)