Войти
Диаграмма сравнения мощности и крутящий момент «крутящего» двигателя в сравнении с диаграммой «пикового» 
крутящего момента для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. A) впуск. B) сжатие. C) расширение. D) выхлоп. α) двигатель с усредненным временем Диапазон мощности двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя - это диапазон рабочих скоростей, при которых двигатель или мотор способен работать наиболее эффективно. В то время как двигатели и двигатели имеют большой диапазон рабочих скоростей, диапазон мощности обычно представляет собой гораздо меньший диапазон частоты вращения двигателя, только половину или меньше от общего диапазона частоты вращения двигателя (электродвигатели являются исключением - см. Раздел об электродвигателях ниже).
В частности, диапазон мощности - это диапазон об / мин около пиковой выходной мощности. Диапазон мощности бензинового автомобильного двигателя внутреннего сгорания обычно начинается на средних оборотах двигателя (около 4000 об / мин), где создается максимальный крутящий момент, и заканчивается вблизи красной линии после достижения максимальной мощности между 5000 и 6500 об / мин. Дизельные двигатели в легковых и небольших грузовиках могут развивать максимальный крутящий момент ниже 2000 об / мин при максимальной мощности ниже 5000 об / мин.
Механическая трансмиссия с выбором различных передаточных чисел предназначена для обеспечения удовлетворительной мощности во всем диапазоне скоростей транспортного средства. Целью выбора передаточных чисел является поддержание работы двигателя в своем диапазоне мощности. Чем уже полоса, тем больше необходимо шестерен, близких по соотношению. Путем тщательного выбора передачи двигатель может работать в своем диапазоне мощности на всех скоростях автомобиля. Такое использование предотвращает работу двигателя на низких оборотах или превышение рекомендуемых рабочих скоростей.
Узкий диапазон мощности часто компенсируется устройством разделения мощности, таким как муфта или преобразователь крутящего момента, для эффективного достижения широкого диапазона скоростей. Бесступенчатая трансмиссия также позволяет избежать проблем с узким диапазоном мощности, поддерживая работу двигателя на оптимальной скорости.
В обычных двигателях внутреннего сгорания, используемых в транспортных средствах, крутящий момент низкий на холостом ходу, достигает максимального значения между 1500 и 6500 об / мин, а затем падает более или менее резко в сторону Красная линия. Ниже оборотов с максимальным крутящим моментом компрессия не идеальна. Выше этой скорости несколько факторов начинают ограничивать крутящий момент, такие как растущее трение, необходимое время для закрытия клапанов и сгорания, а также недостаточный расход всасываемого воздуха. Из-за увеличения вибрации и нагрева также может быть установлено внешнее ограничение числа оборотов. Мощность - это произведение крутящего момента, умноженного на скорость вращения (аналог силы, умноженного на скорость в линейной системе), поэтому пиковая мощность производится в верхнем диапазоне скоростей, где оба высоких крутящий момент и высокие обороты.
В двигателях с турбонаддувом и наддувом с потенциалом большого крутящего момента система регулирования давления на впуске часто ограничивает крутящий момент почти до постоянного значения во всем диапазоне оборотов двигателя, чтобы снизить нагрузку на двигатель и обеспечить стабильную управляемость без снижения пиковой мощности..
Powerbands могут превышать 14 000 об / мин на мотоциклах и некоторых гоночных автомобилях, таких как автомобили Формулы-1. Такие высокие скорости достигаются за счет использования легких поршней и шатунов с короткими ходами для уменьшения инерции и, следовательно, нагрузок на детали. Достижения в области клапанной техники также уменьшают смещение клапана на таких скоростях. Когда двигатель становится больше (в частности, его ход), его диапазон мощности смещается на более низкие скорости.
В более распространенных применениях современный, хорошо спроектированный и спроектированный с впрыском топлива, с компьютерным управлением, многоклапанный и опционально Бензиновый двигатель с регулируемыми фазами газораспределения, работающий на хорошем топливе, может обеспечить замечательную гибкость в автомобильных применениях, с достаточным крутящим моментом даже на низких оборотах двигателя и относительно стабильной выходной мощностью от 1500 до 6500 об / мин, что позволяет легко путешествовать и прощать низкие -скоростное поведение. Однако для достижения максимальной мощности для резкого ускорения или высокой скорости движения по-прежнему требуются высокие обороты. Хотя буквальный диапазон мощности охватывает большую часть рабочего диапазона оборотов, особенно на первой передаче (поскольку нет более низкой передачи, на которую нужно переключиться, и нет «ровной точки», в которой двигатель не выдает никакой мощности), эффективный диапазон изменяется. на каждой передаче, становясь диапазоном, ограниченным на верхнем конце либо ограничителем, либо точкой, примерно расположенной между пиковой мощностью и красной линией, где мощность падает, а на нижнем конце - скоростью холостого хода двигателя.
Типичный дорожный («высокоскоростной») дизель имеет более узкий диапазон, создавая пиковый крутящий момент при более низких оборотах (часто 1500–2000 об / мин), но также и с более острым падение ниже этой и достижение пиковой мощности около 3500-4500 об / мин, снова быстро теряя силу выше этой скорости. Дизельные двигатели с турбонаддувом и турбонаддувом (суженный, преувеличенный диапазон мощности, свойственный большинству двигателей с турбонаддувом) могут отображать эту характеристику еще более заметно. Следовательно, выбор зубчатой передачи, сделанный производителем (или покупателем / модификатором), и правильное использование доступных передаточных чисел, даже более важны для наилучшего использования доступной мощности и предотвращения «увязания» в ровных местах.
В более крупных дизельных двигателях локомотивов и некоторых гидроциклов используется дизель-электрический привод. Это устраняет сложности, связанные с чрезвычайно низкой передачей, как описано ниже.
Самые большие («тихоходные») дизели - большие генераторы на суше и морские дизели в море - могут вращаться со скоростью всего сотни оборотов в минуту или даже ниже, со скоростью холостого хода 20-30 оборотов в минуту. Обычно это двухтактные дизельные двигатели.
Электродвигатели во многих отношениях уникальны, особенно когда речь идет о диапазоне мощности. Точные характеристики сильно зависят от типа электродвигателя. Максимальный крутящий момент универсального двигателя (пылесос, небольшие машины, дрели, стартер) достигается при нулевой скорости вращения (при остановке) и падает на более высоких оборотах. Для асинхронных двигателей , подключенных к источнику переменного тока с фиксированной частотой (чаще всего в больших приложениях), максимальный крутящий момент обычно чуть ниже синхронного числа оборотов в минуту, падает до нуля для этого числа оборотов в минуту и становится отрицательным выше него (индукционный генератор). ; на низких оборотах крутящий момент обычно немного ниже. Синхронные двигатели могут использоваться только с синхронной скоростью источника переменного тока. В современных приложениях используются синхронные и асинхронные двигатели с электронным управлением частотой, например, бесщеточные электродвигатели постоянного тока. В этом случае, если не применяются внешние ограничения, максимальный крутящий момент достигается при низких оборотах.
Например, двигатель переменного тока, найденный в Tesla Roadster (2008), производит почти постоянный максимальный крутящий момент от 0 до примерно 6000 об / мин, в то время как максимальная мощность достигается примерно при 10000 об / мин, намного позже крутящего момента. начинает отваливаться. Красная линия Roadster - 14000 об / мин. Фактически, другие электродвигатели могут создавать максимальный крутящий момент во всем рабочем диапазоне, хотя их максимальная рабочая скорость может быть ограничена для повышения надежности.
Газовые турбины для сравнения работают на чрезвычайно высоких оборотах и демонстрируют узкие диапазоны мощности, а также плохую дроссельную заслонку и реакцию дроссельной заслонки.
