PERCHÉ un motore si ferma? (trasmissione manuale)

Prima di scrivere la mia domanda come una a cui è già stata data risposta un milione di volte, voglio chiarire. Capisco che il motore deve andare a un certo numero di giri e quando si tenta di innestare la frizione immediatamente da un arresto completo, il motore non ha abbastanza potenza per spostare il veicolo a quel regime e quindi il motore si blocca. La mia domanda è: PERCHÉ il motore deve funzionare a un regime minimo? Per chiarire, ci sono due scenari specifici che voglio discutere:

1.) Di che stai andando dal punto 1 al punto più alto. Inserite la frizione troppo rapidamente; il motore tenta di muovere il veicolo, costringendo i giri a scendere troppo in basso, causando l'arresto dell'auto. Perché i motori non possono essere progettati così bassi regimi non equivalgono a un motore in stallo? Questo perché il motore si surriscalda e questo funge da misura di protezione?

2.) Di 'che stai andando a 70 miglia all'ora e poi rallenti a 20 miglia all'ora mentre sei ancora in 5a marcia. In questa situazione (non l'ho mai fatto ma sto solo indovinando), il motore probabilmente si fermerà perché il motore vuole andare a un certo numero di giri, ma in 5a marcia il motore deve andare più lento dei suoi giri minimi e il motore non ha abbastanza potenza per accelerare la macchina. È corretto?

Grazie per il vostro aiuto ragazzi! Sto solo imparando come guidare il bastone e voglio capire come funziona anche tutto sotto il cofano :)

Ciò che si riduce è che ci sono compromessi. Nel caso del motore, è la coppia erogata e la massa rotante rispetto al regime del motore ... continua a leggere.

Innanzitutto, non è la potenza necessaria, ma la coppia per mantenere acceso il motore. All'inizio dei motori, ciascuno aveva un cilindro e non funzionava molto velocemente. Per mantenerlo in funzione, aveva un volano molto grande attaccato ad esso. Una volta che il motore era acceso, ha continuato a funzionare perché c'è una piccola dichiarazione di fisica che dice qualcosa come "la massa in movimento tende a rimanere in movimento" e, al contrario, "la massa a riposo tende a rimanere a riposo". Il volano fornisce la massa di cui sto parlando.

( NOTA: si tratta di un motore a vapore monocilindrico, ma si applica lo stesso principio.)

(Questo motore a gas monocilindrico ha due masse di volano, una per lato.)

I motori di oggi non sono diversi da quelli di una volta. Richiedono ancora che la massa continui a funzionare. Senza una sorta di volano, smetteranno di funzionare. Una trasmissione manuale ha un volano regolare, che è la massa del suo motore. Una trasmissione automatica ha un convertitore di coppia, che è la massa per il suo motore. Senza di essa, il motore morirà perché non c'è abbastanza massa per farla andare avanti tra i colpi del pistone. La massa del volano fornisce la coppia necessaria per farlo andare avanti.

Anche con questo in mente, per mantenere un motore acceso a velocità più basse è necessario che il motore produca più coppia. Pensa a una grande nave oceanica con un motore diesel. La Wartsila-Sulzer RTA96-C è presumibilmente il più grande motore diesel al mondo. Funziona, a pieno regime, a 127 giri / min (che in genere è 1/7 della velocità del motore medio della tua auto). Come funziona a questa velocità? Due motivi: massa e coppia. La massa totale del motore è enorme ... non lo pubblicizzano direttamente quale sia la massa rotante (albero motore, volani, ecc.) Del motore, ma se guardi il video, vedrai di cosa sto parlando. La seconda parte è la coppia. Pubblicizzano che l'uscita KW per il loro motore a 14 cilindri a 127 giri / min è di 80.080 KW. Se lo esegui attraverso alcuni calcoli, 80.080 KW si convertono in 107.389,03 CV, che al regime dato è di 4.441.001,46 piedi libbre di coppia. La tua auto standard a 4 cilindri si spegne solo nelle vicinanze di una coppia massima di 150-180 piedi libbre, e questo è a un regime molto più alto, diciamo tra 2500-6000. ( NOTA:Alcuni motori a 4 cilindri possono superare questo limite, ad esempio circa 300 piedi libbre o anche di più. Sto solo usando i numeri come linea guida generale.) Ci vuole una quantità minima di coppia per mantenere il motore acceso. Non penso nemmeno che Jay Leno avrebbe pensato di attaccare un motore Wartsila in una macchina (anche se scommetto che non gli impedisce di pensare al motore, lol).

La massa del volano può fare solo così tanto. Quando l'albero a gomiti raggiunge una soglia di regime basso, il motore smette di funzionare. Quando un motore scende al di sotto di questa soglia e cerca di continuare a funzionare, una grande quantità di stress viene esercitata sui componenti interni del motore. Pensa all'oggetto immobile (pistoni e aste) che incontra la forza irresistibile (la miscela aria / carburante che esplode). Una volta che il motore rallenta abbastanza, la sua massa (così come la massa della macchina) raggiunge il punto in cui vuole riposare (l'altra estremità dell'accordo di massa in movimento). Qualcosa deve dare e quel dare di solito ha un costo di pistone / asta. Quando rallenti un veicolo dalla velocità mantenendo la trasmissione in 5a marcia, farai ciò che viene chiamato trascinando il motore. Inizierai a sentire il motore sussultare pesantemente fino a quando non smette di funzionare. Questa sensazione di strappo è ciò di cui stavo parlando quando ho detto che il tuo motore inizierà a subire uno stress estremo. Se fatto abbastanza a lungo, il motore può subire abbastanza stress da causare guasti catastrofici. Anche fatto per un breve periodo di tempo possono verificarsi danni.

Quindi, in sostanza, un motore richiede così tanta potenza in coppia per mantenerlo in funzione. Man mano che il motore rallenta, il requisito di coppia aumenta per continuare a funzionare. Ad un certo punto, un piccolo motore non ha la massa necessaria, né può produrre la coppia necessaria per mantenerlo in funzione.

Il motore è ottimizzato per essere efficiente ai regimi elevati o ai bassi regimi (rispettivamente motore da corsa o betoniera) ma non può essere efficiente a tutte le velocità possibili, quindi spetta al conducente scegliere la marcia e la velocità migliori da abbinare le capacità del motore che possiede, ovvero mantenerlo a un regime adeguato per la velocità / coppia richiesta per quel tipo di motore.

Ci sono un paio di problemi nel provare a far funzionare lentamente un motore a combustione interna.

In un motore a combustione interna a quattro tempi il cilindro passa attraverso quattro tempi.

Succhiare-squeeze-Bang-blow

Solo sulla corsa "Bang" il cilindro produce coppia. Durante le altre corse, in particolare la corsa di compressione e le transizioni tra le corse, il cilindro consuma coppia. Se abbiamo quattro o meno cilindri, dobbiamo quindi fare affidamento sull'inerzia per mantenere il motore acceso. Al di sotto di una certa velocità questo non funzionerà e il motore si fermerà.

Se abbiamo più di quattro cilindri evitiamo quel problema. C'è sempre almeno un cilindro nella corsa "Bang" ma abbiamo un altro problema.

Affinché il motore fornisca una forza complessiva, i cilindri nella corsa "scoppio" devono fornire una forza maggiore rispetto ai cilindri nella corsa di compressione. Gran parte di questa forza è generata dall'espansione termica dei gas ma l'espansione termica è un processo temporaneo. Man mano che i gas nei cilindri "scoppi" si raffreddano, non saranno più in grado di fornire una forza sufficiente per superare la forza dei cilindri di "compressione" e l'attrito nel motore.

I motori a vapore sono una questione diversa. La combustione e la generazione di vapore sono processi continui indipendenti dalla velocità di rotazione. Pertanto, a condizione che il motore disponga di cilindri sufficienti, può produrre una coppia a velocità zero in qualsiasi posizione.