Почему большие дизельные двигатели и двигатели гоночных автомобилей имеют такую разную мощность?

Давайте начнем с ответа на вопрос, а затем посмотрим, почему мир устроен именно так.

Ответ на ваш вопрос связан с тем, как спроектированы два двигателя. Ваш 11-литровый дизельный двигатель имеет длинный ход . Это означает, что поршень перемещается относительно большое расстояние вверх и вниз в своем цилиндре за каждый цикл. С другой стороны, гоночный двигатель имеет короткий ход. Поршень в гоночном двигателе имеет большой диаметр для размера двигателя и перемещается вверх и вниз на относительно короткое расстояние в каждом цикле. Это означает, что двигатель гоночного автомобиля может работать намного быстрее — до 15 000 об/мин в двигателе Champ Car — но имеет относительно небольшой крутящий момент. Большой дизельный двигатель обычно не может развить скорость выше 2000 об/мин, но имеет огромный крутящий момент из-за длинного хода поршня. Крутящий момент — это то, что позволяет вашему двигателю тянуть огромный груз в гору.

Так почему же двигатель с огромным крутящим моментом и низкими максимальными оборотами имеет низкую номинальную мощность? Если вы читали статью «Как работает лошадиная сила», то знаете, что одна лошадиная сила равна 33 000 футо-фунтов работы в минуту. По этому показателю одна лошадь может поднять 33 фунта на 1000 футов в минуту, или 330 фунтов на 100 футов в минуту, или 3300 фунтов на 10 футов в минуту и так далее.

Однако то, что естественно производит двигатель, это крутящий момент. . Подумайте об одном поршне в бензиновом двигателе. Когда бензин воспламеняется, он давит на поршень, а поршень оказывает давление на коленчатый вал, заставляя его вращаться. При этом коленчатый вал испытывает некоторое количество футо-фунтов крутящего момента. На крутящий момент влияют три переменные:

Размер поверхности поршня
Величина давления воспламененного топлива на поверхность поршня.
Расстояние, которое проходит поршень при каждом ходе поршня (следовательно, диаметр коленчатого вала). Чем больше диаметр коленчатого вала, тем больше плечо рычага и, следовательно, больше крутящий момент.

Между мощностью и крутящим моментом существует прямая зависимость. Вы можете преобразовать крутящий момент в лошадиные силы с помощью следующего уравнения:

л.с. =крутящий момент * об/мин / 5252

Между прочим, это число 5 252 получается путем деления 33 000 на (2 * пи). Представьте, что вы берете 33 000 футо-фунтов и ходите по кругу, а не по прямой. Например, если вы взяли 10-футовый шест и прикрепили его к вертикальной оси, окружность его окружности будет:

окружность =10 * 2 * пи =62,8 фута

Вы можете видеть из уравнения лошадиных сил, что высокие значения оборотов благоприятствуют лошадиным силам. Если вы возьмете двигатель с определенным крутящим моментом и запустите его на очень высоких оборотах, он может генерировать много лошадиных сил, даже если его крутящий момент совсем не изменился. Гоночный двигатель может производить относительно низкий крутящий момент, но поскольку он может вращаться так высоко, он получает большую номинальную мощность. Большой дизель имеет огромный крутящий момент, но «не пользуется уважением» с точки зрения мощности, потому что никогда не может разогнаться выше 2000 об/мин. Это «имеет смысл» — если два двигателя производят одинаковый крутящий момент, тот, который может делать это больше раз в минуту, выполняет больше работы и, следовательно, имеет большую мощность.

Разница в максимальных оборотах также говорит вам, почему грузовикам нужно так много передач. Двигатель гоночного автомобиля может работать на холостом ходу при 1000 об/мин и может разгоняться до 15 000 об/мин — множитель 15. У большого дизеля множитель может быть только 2 или 3. Поскольку диапазон оборотов между минимальным и максимальным у дизеля очень мал, должно быть много разных передач, чтобы двигатель работал в продуктивном диапазоне оборотов на любой скорости.

Исследования автомобильного дизельного топлива АвтоТипы двигателейКак работают дизельные двигателиАвтоГибридные автомобилиВведение в принцип работы дизельных гибридовАвтоТипы двигателейФото дизельных двигателейАвтоТипы двигателейКак работают дизельные двухтактные двигателиАвтоэксплуатация двигателяКак работают системы впрыска дизельного топливаРасход топливаДизельное топливо лучше для окружающей среды? Дизель уходит отсюда?Автоэкономия топливаРавнозначен ли дизельный двигатель экономии топлива?Автовыхлопы и выбросыДизель не всегда хуже загрязняет окружающую среду, чем бензинАвтогибридная технологияКалифорния предлагает запретить бензиновые и дизельные автомобилиАвтоТипы двигателейЕсли дизельные двигатели более эффективны, почему большинство автомобилей используют бензинАвтоАвтоальтернативные виды топливаЧто в чем разница между бензином, керосином, дизелем и т. д.?АвтоТипы двигателейПравда ли, что дизельный двигатель может работать под водой, в то время как АвтоТипы двигателейДизельные двигатели против бензиновых двигателейАвтоТипы двигателейПонимание цикла - The Diese l Двухтактный циклАвтопроизводительность двигателяПочему у больших дизельных двигателей и двигателей гоночных автомобилей такие разныеАвтоАльтернативные виды топливаЧто, если я заправлю дизельным топливом автомобиль, требующий неэтилированного топлива? -label' for='chck2'>Научные исследования дизельного топлива НаукаДвигатели и оборудованиеКак работают тепловозыHistory Diesel Research ИсторияПосле Второй мировой войныSteam Versus Diesel