TẠI SAO một động cơ gian hàng? (truyền tay)

Trước khi bạn viết ra câu hỏi của tôi vì câu hỏi đã được trả lời hàng triệu lần rồi, tôi muốn làm rõ. Tôi hiểu rằng động cơ cần phải đi một vòng / phút nhất định và khi bạn cố gắng tham gia vào bộ ly hợp cùng một lúc từ điểm dừng hoàn toàn, động cơ không có đủ năng lượng để di chuyển xe ở vòng tua đó và sau đó động cơ dừng lại. Câu hỏi của tôi là, TẠI SAO động cơ cần chạy ở vòng tua tối thiểu? Để làm rõ, có hai kịch bản cụ thể tôi muốn thảo luận:

1.) Giả sử bạn đang đi từ điểm dừng hoàn toàn vào 1st. Bạn tham gia vào ly hợp quá nhanh; động cơ cố gắng di chuyển chiếc xe, buộc các rpms giảm xuống quá thấp khiến chiếc xe bị chòng chành. Tại sao các động cơ không thể được thiết kế để các rpms thấp không bằng một động cơ bị đình trệ? Đây có phải là vì động cơ sẽ quá nóng và điều này phục vụ như một biện pháp bảo vệ?

2.) Giả sử bạn đang đi với tốc độ 70mph và sau đó bạn giảm tốc độ xuống 20mph trong khi vẫn ở số 5. Trong tình huống này (tôi chưa bao giờ thực hiện điều này nhưng tôi chỉ đoán thôi), động cơ có thể sẽ bị dừng vì động cơ muốn đi một vòng / phút nhất định, nhưng ở bánh thứ 5, động cơ cần đi chậm hơn vòng / phút tối thiểu và động cơ không có đủ sức mạnh để tăng tốc xe. Điều này có đúng không?

Cảm ơn sự giúp đỡ của các bạn! Tôi chỉ đang học cách lái gậy và tôi cũng muốn hiểu mọi thứ hoạt động như thế nào :)

Những gì nó đi xuống là có sự đánh đổi. Trong trường hợp của động cơ, đó là công suất mô-men xoắn và khối lượng quay so với tốc độ động cơ ... hãy đọc tiếp.

Đầu tiên, nó không phải là năng lượng cần thiết, mà là mô-men xoắn để giữ cho động cơ hoạt động. Trong những ngày đầu của động cơ, mỗi động cơ có một xi lanh và không chạy rất nhanh. Để giữ cho nó chạy, nó có một bánh đà rất lớn gắn vào nó. Khi động cơ đang chạy, nó tiếp tục chạy vì có một tuyên bố vật lý nhỏ nói rằng "khối lượng trong chuyển động có xu hướng ở trong chuyển động" và ngược lại, "khối lượng ở trạng thái nghỉ có xu hướng ở trạng thái nghỉ". Bánh đà cung cấp khối lượng mà tôi đang nói đến.

( LƯU Ý: Đây là động cơ hơi nước xi lanh đơn, nhưng áp dụng nguyên tắc tương tự.)

(Động cơ khí xi lanh đơn này có hai khối bánh đà, mỗi bên một khối.)

Động cơ ngày nay không khác gì động cơ cũ. Họ vẫn yêu cầu số lượng lớn để tiếp tục chạy. Không có một số loại bánh đà, chúng sẽ ngừng chạy. Một hộp số tay có một bánh đà thông thường, đó là khối lượng động cơ của nó. Một hộp số tự động có một bộ chuyển đổi mô-men xoắn, đó là khối lượng cho động cơ của nó. Không có nó, động cơ sẽ chết vì không đủ khối lượng để giữ cho nó đi giữa các động cơ piston. Khối bánh đà cung cấp mô-men xoắn cần thiết để giữ cho nó đi.

Ngay cả với ý nghĩ này, để giữ cho động cơ hoạt động ở tốc độ thấp hơn, đòi hỏi động cơ phải tạo ra nhiều mô-men xoắn hơn. Hãy nghĩ về một con tàu đi biển lớn với động cơ diesel. Wartsila-Sulzer RTA96-C được cho là động cơ diesel lớn nhất thế giới. Nó chạy, hết tốc độ, ở tốc độ 127 vòng / phút (thường là 1/7 tốc độ của động cơ xe trung bình của bạn). Làm thế nào để nó chạy ở tốc độ này? Hai lý do: khối lượng và mô-men xoắn. Tổng khối lượng của động cơ là rất lớn ... họ không quảng cáo trực tiếp khối lượng quay (trục khuỷu, bánh đà, v.v.) của động cơ là gì, nhưng nếu bạn xem video, bạn sẽ thấy những gì tôi đang nói. Phần thứ hai là mô-men xoắn. Họ quảng cáo rằng sản lượng KW cho động cơ 14 xi-lanh của họ @ 127rpm là 80.080 KW. Nếu bạn chạy điều đó thông qua một vài tính toán, 80.080 kw chuyển đổi thành 107.389,03 mã lực, tại RPM đã cho là 4,441,001,46 ft lbs mô-men xoắn. Chiếc xe 4 xi-lanh tiêu chuẩn của bạn chỉ xuất hiện trong vùng lân cận mô-men xoắn cực đại 150-180 ft, và đó là ở tốc độ RPM cao hơn nhiều, khoảng từ 2500-6000. ( LƯU Ý:Một số động cơ 4 xi-lanh có thể vượt quá mức này, ví dụ như khoảng 300 ft hoặc thậm chí nhiều hơn. Tôi chỉ sử dụng các con số làm hướng dẫn chung.) Phải mất một lượng mô-men xoắn tối thiểu để giữ cho động cơ hoạt động. Tôi thậm chí không nghĩ Jay Leno sẽ chiêm ngưỡng việc gắn động cơ Wartsila trong xe hơi (mặc dù tôi cá rằng điều đó không ngăn anh ta nghĩ về động cơ, lol).

Khối lượng bánh đà chỉ có thể làm rất nhiều. Khi trục khuỷu đạt đến ngưỡng vòng / phút thấp, động cơ sẽ ngừng chạy. Khi một động cơ xuống dưới ngưỡng này và cố gắng tiếp tục chạy, một lượng lớn căng thẳng sẽ tác động lên các bộ phận bên trong của động cơ. Hãy nghĩ về vật thể bất động (pít-tông và thanh) gặp lực không thể cưỡng lại (hỗn hợp không khí / nhiên liệu thổi lên). Khi động cơ chạy chậm lại, khối lượng của nó (cũng như khối lượng của xe) đạt đến điểm mà nó muốn nghỉ ngơi (đầu kia của thỏa thuận chuyển động khối lượng). Một cái gì đó phải cho và điều đó thường đi kèm với chi phí của piston / thanh. Khi bạn giảm tốc độ xe từ tốc độ trong khi vẫn giữ hộp số ở bánh thứ 5, bạn sẽ làm những gì được gọi là giữ chặt động cơ. Bạn sẽ bắt đầu cảm thấy động cơ giật mạnh cho đến khi nó ngừng chạy. Cảm giác giật mình này là những gì tôi đã nói khi tôi nói rằng động cơ của bạn sẽ bắt đầu trải qua căng thẳng cực độ. Nếu thực hiện đủ lâu, động cơ có thể gặp đủ căng thẳng để gây ra sự cố thảm khốc. Thậm chí được thực hiện trong thời gian ngắn thiệt hại có thể xảy ra.

Vì vậy, điểm mấu chốt là, một động cơ đòi hỏi rất nhiều đầu ra mô-men xoắn để giữ cho nó chạy. Khi động cơ chậm lại, yêu cầu mô-men xoắn tăng lên để giữ cho nó đi. Tại một số điểm, một động cơ nhỏ không có khối lượng cần thiết, nó cũng không thể tạo ra mô-men xoắn cần thiết để duy trì hoạt động.

Động cơ được tối ưu hóa để hoạt động hiệu quả ở vòng tua cao hoặc vòng tua thấp (tương ứng với thiết kế máy trộn xi măng) nhưng nó không thể hiệu quả ở mọi tốc độ có thể, do đó tùy thuộc vào người lái để chọn thiết bị và tốc độ tốt nhất phù hợp khả năng của động cơ mà anh ta có, tức là giữ cho nó quay vòng ở một vòng / phút thích hợp cho tốc độ / mô-men xoắn yêu cầu của loại động cơ đó.

Có một vài vấn đề với việc cố gắng chạy một động cơ đốt trong từ từ.

Trong một động cơ đốt trong bốn thì xi lanh đi qua bốn nét.

Suck-Bóp-Bang-Thổi

Chỉ trên hành trình "Bang", xi lanh mới tạo ra mô-men xoắn. Trong các nét khác, đặc biệt là nét bóp và chuyển tiếp giữa các nét thì xi lanh tiêu thụ mô-men xoắn. Nếu chúng ta có bốn hoặc ít hơn xi lanh, do đó chúng ta cần phải dựa vào quán tính để giữ cho động cơ quay. Dưới một tốc độ nhất định, điều này sẽ không hoạt động và động cơ sẽ dừng lại.

Nếu chúng ta có nhiều hơn bốn xi lanh, chúng ta sẽ tránh được vấn đề đó. Luôn có ít nhất một hình trụ trong đột quỵ "Bang" nhưng chúng tôi có một vấn đề khác.

Để động cơ cung cấp lực tổng thể, các xi lanh trong hành trình "bang" phải cung cấp nhiều lực hơn so với các xi lanh trong hành trình bóp tiêu thụ. Phần lớn lực này được tạo ra bởi sự giãn nở nhiệt của khí nhưng sự giãn nở nhiệt là một quá trình tạm thời. Khi các khí trong xi lanh "bang" nguội đi, chúng sẽ không còn có thể cung cấp đủ lực để vượt qua lực từ các xi lanh "bóp" và ma sát trong động cơ.

Động cơ hơi nước là một vấn đề khác. Quá trình đốt cháy và tạo hơi là các quá trình liên tục không phụ thuộc vào tốc độ quay. Vì vậy, với điều kiện động cơ có đủ xi lanh, nó có thể tạo ra mô-men xoắn ở tốc độ 0 ở bất kỳ vị trí nào.