Nie tylko moment i moc
Parametry wezwane do przysłowiowej tablicy w tytule niniejszego artykułu, zwykło się niejako z urzędu uważać za najważniejsze jeśli chodzi o pracę silnika. Tymczasem jednak dla pełnego zobrazowania momentu obrotowego i mocy danej jednostki napędowej, potrzebna jest również wiedza na temat zakresu jej obrotów oraz stopnia napełnienia komory spalania mieszanką paliwowo-powietrzną.
Jaki moment – taka moc
Istnieją dwa sposoby określania mocy. Pierwszy z nich – tradycyjny i zarazem mniej dokładny – w koniach mechanicznych (KM), drugi zaś w kilowatach (kW). Moc silnika zależy bezpośrednio od momentu obrotowego (wyrażanego w niutonometrach – Nm), jak również od zakresu obrotów danej jednostki napędowej. Dlatego też wartość maksymalnego momentu obrotowego jest podawana z wartością prędkości obrotowej, w której jest osiągalny. Innymi słowy, im wyższy moment obrotowy i prędkość obrotowa silnika, tym wyższa jego moc maksymalna. Należy jednak pamiętać, iż podwyższanie mocy, poprzez zwiększanie prędkości i momentu obrotowego, ma swoje granice. Powinni o tym pamiętać przede wszystkim zwolennicy modyfikacji tuningowych silników, które często są wyżyłowane do niebezpiecznych granic.
Uwaga na tłoki!
To właśnie one są najbardziej narażone na potencjalne uszkodzenia mechaniczne. Wraz ze wzrostem obrotów silnika rośnie bowiem tzw. prędkość liniowa samych tłoków, co w konsekwencji skutkuje wzrostem niekorzystnych sił oddziałujących na te ostatnie. Kolejnym szkodliwym czynnikiem wynikającym z tuningowego podwyższania mocy jednostek napędowych, jest pojawiające się zwiększone tarcie pomiędzy współpracującymi elementami silnika. Jeszcze inne problemy mogą występować w silnikach wysokoprężnych. Wraz ze zwiększaniem się prędkości obrotowej, przyspieszeniu ulega mieszanie się paliwa z powietrzem w komorze spalania, co niekorzystnie wpływa na charakterystykę pracy diesli.
14,7 do 1 – czyli moc dzięki wypełnieniu
Moc silnika jest również uzależniona od stopnia wypełnienia komory spalania. Najlepiej tę kwestię wyjaśnić na przykładzie jednostek z doładowaniem za pomocą sprężarki. Podstawowym zadaniem tej ostatniej jest wtłaczanie znaczniej większej ilości powietrza do cylindra, niż ma to miejsce w silniku wolnossącym. Jednocześnie sterownik wtrysku musi zaordynować odpowiednio większą dawkę paliwa. Przyjęło się, iż prawidłowy stosunek wagowy powietrza do paliwa powinien wynosić odpowiednio 14,7 do 1. Oprócz maksymalnej mocy, momentu obrotowego i optymalnie wypełnionej komory spalania, pojawia się jeszcze jeden aspekt. Bardzo często spotykamy się bowiem z określeniem „elastyczny silnik”. Co ono tak właściwie oznacza? Jednostka napędowa jest elastyczna, jeśli przy niskiej prędkości obrotowej osiąga wysoki moment. W takim przypadku występuje największy stopień napełnienia cylindrów oraz najwyższe ciśnienie spalania mieszanki paliwowo-powietrznej.
Moment z prędkością
Jak już zostało powiedziane, w danych technicznych każdego pojazdu moment obrotowy jest podawany wraz z odpowiadającą mu prędkością obrotową. Ta ostatnia może dotyczyć określonej liczby obrotów lub też ich przedziału, np. 350 Nm przy 2.200 obr./min lub 360 Nm przy 1.900 – 2.400 obr./min. Dlaczego te wartości podawane są wspólnie? Chodzi o to, iż poniżej albo powyżej określonej prędkości obrotowej (lub jej przedziału), moment obrotowy ma niższą wartość. Z czysto technicznego punktu widzenia, za jego obniżenie odpowiada pogorszenie się warunków wymiany ładunku paliwowo-powietrznego w cylindrach. W konsekwencji bardzo szybkiego spalania tego ostatniego, moc silnika zaczyna spadać. Dochodzi do tego również bezwładność gazów wydechowych, które blokują przedostawanie się mieszanki paliwowo-powietrznej w układzie dolotowym, co skutkuje brakiem prawidłowego wypełnienia komory spalania. Rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie tzw. zmiennych faz rozrządu, dzięki którym możliwe jest bardziej optymalne usunięcie spalin z komory spalania i szybsze jej napełnienie mieszanką paliwowo-powietrzną.