Đường cong mô-men xoắn trên động cơ xăng tăng áp hiện đại


8

Làm thế nào các động cơ xăng tăng áp hiện đại có thể có các cao nguyên mô-men xoắn không đổi như vậy trong một phạm vi vòng / phút rộng. Liệu mối quan hệ toán học giữa mô-men xoắn và sức mạnh vẫn giữ ở đây? Điều này trông hoàn toàn khác với một động cơ hút bình thường, nơi mô-men xoắn và sức mạnh tăng dần.

[ Hiệu suất động cơ BMW 650i]


Đây không phải là một biểu đồ dyno thực tế. Đối với một nó quá trơn tru. và cũng là một món quà lớn như Paulster đã đề cập đến thực tế là họ không giao nhau ở đúng nơi.
Thuyền trưởng Kenpachi

Ở 5252 Drehzahl (RPM), có vẻ như khoảng 550 Nm (405 ft. Lbs) và 298 Kw (399 mã lực), khá gần. sức mạnh (in hp) = mô-men xoắn (trong ft lbs.) * RPM / 5252. suất (kW) = mô-men xoắn (trong Nm) * RPM / 9549.
Ehryk

1
Các quy mô cho mô-men xoắn và sức mạnh là khác nhau. Đó là lý do tại sao họ không giao nhau tại 5252.
Dmitry S.

Câu trả lời:


8

Mô-men xoắn động cơ được tạo ra là một hàm của lượng không khí ăn vào và tỷ lệ không khí / nhiên liệu được đốt trong xi-lanh, kết hợp với các biến 'tĩnh' như tỷ số nén, lỗ khoan / hành trình, thiết kế trục khuỷu, chiều dài ống hút, cấu hình cam , kích thước hút và xả, vv

Với tất cả các thông số khác hiện tại tĩnh (không thay đổi) một khi động cơ được chế tạo và lắp ráp, và với ECU kiểm soát lượng nhiên liệu được thêm vào hỗn hợp (tỷ lệ không khí / nhiên liệu), trong mô-men xoắn động cơ xăng được tạo ra trong động cơ đó bây giờ gần như hoàn toàn là một chức năng của luồng không khí. Nhiều không khí trong các xi lanh = nhiều mô-men xoắn hơn, ít không khí hơn trong các xi-lanh = ít mô-men xoắn hơn (nói về khối lượng ở đây, không phải khối lượng).

Khát vọng tự nhiên (không thay đổi)

Bởi vì điều này, trong một động cơ đốt trong nạp không biến đổi cam không biến thiên tự nhiên, sẽ có một (và chỉ một) RPM mà lưu lượng sẽ đạt cực đại, dựa trên cấu hình cam và chiều dài đầu vào (một bướu trong đồ thị). Bạn có thể điều chỉnh nơi đỉnh này xảy ra với nhiều cam và đầu và kích cỡ van khác nhau, nhưng chỉ có một. (lưu ý: điều này không bao gồm chiều dài đầu vào thay đổi và hệ thống cam thay đổi, xem bên dưới)

Khát vọng tự nhiên

Khát vọng tự nhiên (cam và / hoặc lượng thay đổi)

Với cấu hình cam thay đổi, có thể có hai hoặc nhiều đỉnh (hoặc thậm chí là thiết lập biến liên tục trong lý thuyết) trong đó mỗi cấu hình cam riêng biệt hoặc chiều dài đầu vào trải qua lưu lượng đỉnh (điện tích khối lớn nhất trong các xi lanh). Điều này có thể thay đổi lực nâng, thời gian hoặc cả hai van. Ví dụ về điều này là VTEC của Honda , VVT-i của Toyota , thường được gọi là Timing Van biến .

Độ dài đầu vào cũng có thể được thay đổi ngoài hoặc thay vì cấu hình cam, để đạt cực đại cục bộ (mặc dù thường nhỏ hơn) dọc theo biểu đồ (các đỉnh phụ). Ví dụ về điều này là VRIS của Mazda , ống nạp biến thiên của VW trên VR6 , YCC-I của Yamaha

Cam biến

Cảm ứng cưỡng bức (quy định)

Bây giờ, hãy xem xét cảm ứng cưỡng bức. Với một máy nén có khả năng (có thể là siêu tăng áp hoặc tăng áp), nó sẽ có khả năng sạc khối lượng thay đổi trong phạm vi RPM. Vì nhiều lý do, van bypass / xả, chất thải, bộ ly hợp và các thiết bị tương tự giới hạn số lượng ở một giá trị đã biết, thường dựa trên áp suất (giả sử, 21 psi). Ở áp suất này, nếu chúng ta có thể giả sử nhiệt độ không đổi (mà chúng ta không thể thực hiện được), điều đó sẽ mang lại một khối không khí không đổi về mặt lý thuyết đi vào các xi lanh dưới mức tăng đủ. Với khối lượng không khí định sẵn và ECU phun một lượng nhiên liệu tương ứng, động cơ sẽ tạo ra một mô-men xoắn không đổi .

Mỗi sự kiện kích nổ sẽ trải qua áp suất giãn nở của khối lượng không khí và nhiên liệu đã đặt, và đường mô-men xoắn của bạn trở nên bằng phẳng khi 21psi không khí bị đẩy qua cửa nạp áp suất một cách không đổi (không giống như hút khí tự nhiên thay đổi). Điều này sẽ không thể 'phẳng' khi máy nén không thể tạo ra áp suất lớn hơn lượng quy định, điều này sẽ xảy ra cả khi máy nén không quay đủ nhanh (quá thấp RPM) và khi lượng không khí lưu chuyển động cơ yêu cầu tại một RPM lớn hơn máy nén có thể cung cấp (RPM quá cao).

Sự bổ nhiệm bắt buộc

Cảm ứng cưỡng bức (không được kiểm soát)

Về lý thuyết, nếu các bộ phận động cơ của bạn được vận hành quá mức để xử lý nhiều mô-men xoắn hơn mức cần thiết, bạn có thể loại bỏ hệ thống xử lý chất thải / ly hợp và để hủy bỏ áp suất cực đại, về cơ bản cho phép các đặc tính lưu lượng của máy nén xác định bất kỳ đỉnh nào có thể tạo ra tất cả các cách cho đến khi máy nén vượt quá hiệu quả của nó đến mức làm nóng điện tích không khí (và do đó mở rộng nó) đến mức nó gây ra sự dự phòng, khiến các bộ phận bị hỏng hoặc giảm khối lượng không khí hiệu quả ngay cả với áp suất cao hơn hoặc một số kết hợp của chúng.

Cảm ứng cưỡng bức không được kiểm soát

Cảm ứng cưỡng bức - Lý thuyết vs thực hành

Cũng lưu ý rằng có một sự khác biệt lớn giữa biểu đồ dyno 'lý thuyết', với các đường thẳng / phẳng hoàn hảo và biểu đồ dyno 'đúng' như trong thực tế. Ngay cả với một hệ thống cảm ứng cưỡng bức được điều chỉnh hoàn hảo ở áp suất đã đặt (21 psi trong ví dụ trên, 7,5psi trong biểu đồ bên dưới), sẽ có những thay đổi nhỏ do đặc điểm nhiệt độ và lưu lượng của hệ thống nạp và cam ở các RPM khác nhau, có thể dẫn đến các sườn dốc và các đỉnh / thung lũng nhỏ trong khu vực 'phẳng-ish'.

Cảm ứng cưỡng bức - Real

Tại sao mô-men xoắn phẳng?

Về lý thuyết, có thể đưa ra các hạn chế biến nhân tạo trong một động cơ hút khí tự nhiên để tạo ra kết quả tương tự, nhưng nó sẽ gây lãng phí. Ngoài ra, nếu bạn có thể thiết kế một hệ thống nạp và cam biến đổi liên tục hoàn hảo, có lẽ hệ thống đó có thể (về lý thuyết) có thể đạt được một khối không khí không đổi và do đó đường cong phẳng.

Lý do điều chỉnh áp suất được thực hiện với cảm ứng cưỡng bức thường phải thực hiện với các ràng buộc thiết kế, chẳng hạn như giá để chế tạo các bộ phận để xử lý sự tăng vọt mô-men xoắn ngắn, bao gồm tất cả mọi thứ từ kích thước kim phun nhiên liệu đến luyện kim piston và que, và cú đánh tương ứng điều đó sẽ được thực hiện trong độ tin cậy cho lợi ích rất nhỏ.


4

mã lực = (mô-men xoắn * RPM) / 5252 luôn.

Thông thường các động cơ phải hút không khí và nhiên liệu để chúng chỉ có thể hút một lượng tối ưu trong một phạm vi nhất định. Với một turbo bạn đang buộc không khí vào, vì vậy động cơ có thể tạo ra nhiều mô-men xoắn hơn trong phạm vi rộng hơn. Nếu có một mô-men xoắn tối đa mà nhà sản xuất muốn đặt (đối với giới hạn mô-men xoắn trên hệ truyền động / truyền động), họ có thể đặt giới hạn tăng để có một đường mô-men phẳng. Shelby đã làm điều này với GLHS, họ đã tạo ra mô-men xoắn cực đại trên phạm vi 2000 RPM.


Có lẽ một lý do khác cũng là để thiết lập một sự khác biệt rõ ràng giữa cùng một động cơ ở các cấp độ điều chỉnh khác nhau. Ví dụ, Ford Duratorq 2.2 TDCi trong Quá trình trước đó đã đi 100/125/140 HP - nhưng cũng có 310/330/350 Nm, về cơ bản là cùng một động cơ (nhưng giá khác nhau).
PHƯỜNG ALAN

công suất = (mô-men xoắn * RPM) / 5252 chỉ khi công suất được đo bằng mã lực (hp) và mô-men xoắn được đo bằng pound feet (ft. lbs.) (đơn vị Imperial). công suất = (mô-men xoắn * RPM) / 9549 nếu công suất được đo bằng kW và mô-men xoắn được đo bằng mét mới (Nm) (Đơn vị SI). Tùy thuộc vào các đơn vị được chọn, "hằng số" không thứ nguyên liên quan đến công suất, mô-men xoắn và RPM sẽ khác nhau.
Ehryk

3

Đó không phải là một đồ thị mô-men xoắn phẳng thực tế. Nó sẽ trông giống như sau trong thế giới thực:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Mặc dù bạn thấy rằng mô-men xoắn v mã lực vẫn đúng nếu bạn áp dụng phép tính tại bất kỳ điểm nào trên dải RPM.


@ Paulster2, các đường cong mã lực và mô-men xoắn sẽ chỉ giao nhau ở 5252 nếu chúng được biểu thị theo đúng đơn vị so với nhau (W và Nm, hoặc hp và ft. Lbs) và cả nếu các đơn vị giống nhau trên trục Y. Trên biểu đồ của câu trả lời này và của OP, lưu ý rằng hp và mô-men xoắn được vẽ thành biểu đồ theo các trục y khác nhau. Bạn lưu ý, 5252 là khoảng một nửa giữa 4900 và 5600 dòng, đọc ~ 300hp và ~ 300 ft., Mà không 'vượt qua'.
Ehryk

@Ehryk - ARGH! Bạn đúng ... ném tôi mọi lúc. Cảm ơn vì chỉ ra điều ấy!!! Tôi đã xóa bình luận của tôi vì thiếu đọc nó một cách chính xác!
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

Đừng lo lắng, đây là một bài viết hay về nó lithubengineering.com/machine-design/ và một video thậm chí tốt hơn youtube.com/watch?v=fgLNO3ThGD4 để cập nhật!
Ehryk

Biểu đồ là hoàn hảo thực tế. Công thức HP = (TQ * RPM) / 5252 giữ đúng (với mô-men xoắn và các đường HP giao nhau ở 5252) khi đo mô-men xoắn tính bằng lb-ft và công suất trong HP. Bạn sẽ lưu ý rằng đây là Nm và sức mạnh là ở Kw; đây là lý do tại sao họ không giao nhau ở 5252.

@Ehryk - Ồ, đó không phải là vấn đề đánh răng, nhưng kéo đầu tôi ra khỏi lưng tôi đủ lâu để có thể đọc được hai thang âm khác nhau. Một lần nữa, tôi đứng sửa. Tuy nhiên, đây là những điều tốt hơn là tốt cho người khác, vì vậy cảm ơn bạn đã đăng chúng!
Psᴛᴇʀ2
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.