Perché una curva di coppia e potenza dei motori a gas si incontra sempre a 5252 giri / min?

Sto guardando un programma TV chiamato Tech Garage e hanno appena affermato che le curve di coppia e potenza di un motore si incontrano sempre a 5252 giri / min. Supponendo che sia vero, perché succede? È qualcosa progettato per i motori o è solo il modo in cui la termodinamica funziona?

Se è un risultato del design, che dire del motore è organizzato per renderlo vero?

engine-theory thermodynamics

— cdunn
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Da quanto ho capito, tutti i motori hanno lo stesso incrocio. Strano.

— DucatiKiller il

Volevo porre questa domanda da anni .. +1

— Shobin P

Questo malinteso sembra derivare dalla nozione spesso ripetuta che la potenza e la coppia sono cose molto diverse, quando in realtà si basano sulla stessa misura, distinta solo dal fatto che influisca ulteriormente sul regime motore (nel caso della potenza) o no ( coppia). Sono contento che questo non si sia trasformato in un thread "coppia vs potenza"!

— Jeff Meden,

Sembra che sarebbe un male come un thread "PC vs Mac", "Canon vs Nikon" o "Chevy vs Ford" ... lol

— cdunn

Quindi sostanzialmente "Dato che V = IR, perché V e R sono lo stesso numero quando I = 1?", Ma per la meccanica rotazionale anziché l'elettricità, e in unità sciocche dove la ragione non è ovvia.

— user253751

Risposte:

È solo matematica ed è perché la potenza è definita (in termini di coppia) come 550 ft · lbs al secondo .

Un singolo HP è di 33.000 libbre mosse di 1 piede in 1 minuto (secondo James Watt, è la media di ciò che un cavallo reale può fare). Un RPM di un motore che si muove della stessa 1 libbra viaggerebbe ~ 6.283ft (la circonferenza di un cerchio di 1 piede di raggio).

33.000 / 6.283 = 5252

— Mark Brackett
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I commenti non sono per una discussione estesa; questa conversazione è stata spostata in chat .

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"Un RPM di un motore che muove la stessa 1 libbra" - non dovrebbe essere "la stessa 33.000 libbre"? Solo per essere sicuro.

— jedd.ahyoung,

@ jedd.ahyoung Si sta muovendo di 1 libbre su 33.000 piedi contro 33.000 libbre su 1 piede. Stessa quantità di lavoro e potenza.

— Brendan Abel,

Da dove viene il raggio di uscita di 1 piedi?

— Brendan Abel,

Sì. Penso che il fraseggio in questa risposta potrebbe essere migliorato, tu

— jedd.ahyoung

Solo per divertimento, ho fatto un po 'di matematica in google, per dimostrare che questo è un artefatto del sistema di unità utilizzato per mettere i numeri in coppia e potenza.

Il numero 5252 può essere calcolato come:

1 horsepower / 1 lbf foot radian in turns/minute
5 252.11312

Il numero esatto è 16.500 / π (33.000 / τ)

Quindi, se invece la matematica fosse eseguita in unità metriche (watt e newton-metro per la coppia), otterresti:

1 W / 1 N m rad in turns/minute
9.54929659

Questo numero risulta essere 30 / π (o 60 / τ), a causa del numero di secondi in un minuto. Se si misurasse la velocità di rotazione del motore in radianti / secondo, il numero diventerebbe 1 . Lo stesso si applicherebbe al sistema non metrico, se al posto della potenza venissero usate le libbre per misurare la potenza del motore.

Dove le "curve si incontrano" è interamente un artefatto di posizionare entrambe le quantità (misurate in cavalli e libbre-piedi) sulle scale numericamente uguali sull'asse di un grafico. Se li rappresentassi l'uno contro l'altro piuttosto che contro RPM, questo verrebbe invece mostrato in quel punto (corrispondente a 5252 RPM) apparirebbe in un punto in cui la potenza in cavalli e la coppia in libbre-piedi sono uguali.

— Random832
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Bellezza. +1 di voti oggi. Dopo UTC lo farò. TY per informazioni di qualità.

— DucatiKiller il

quindi, è un aertifatto, non si incontrano perché misurano in unità diverse.

— Jasen,

+1 per i calcoli. Considerato il ritiro di +1 per l'uso di Tau. Sto scherzando :) The Tau Manifesto e The Pi Manifesto , per coloro che sono confusi.

— Pesce di Poisson,

Basta aggiungere a Marks un'ottima risposta sopra:

Sebbene la potenza sia definita in termini di coppia, la potenza è la misura più utile della potenza di un motore quando si tratta di provare a capire quanto sarà veloce la tua auto, supponendo che tu abbia una trasmissione adeguata. Una trasmissione altera la coppia erogata, ma lascia invariata la potenza (trascurando le perdite per attrito, ecc.). Pertanto, il vecchio detto "la potenza vende auto, la coppia vince le gare" è in realtà completamente falso in teoria. Un ipotetico motore che ha fatto una coppia di 1000 piedi-libbre, ma solo ruotato a 10 RPM, si tradurrebbe in un'auto dolorosamente lenta.

Per le vere auto, tuttavia, le persone raramente discutono della potenza effettiva o delle curve di coppia. Di solito parlano solo di potenza di picco o coppia di picco. Le auto con coppia elevata di solito la producono nella parte inferiore, e questo aumenta anche la potenza nella parte inferiore. Poiché la potenza è correlata agli RPM, la potenza di picco arriva generalmente a RPM elevati. Pertanto, un motore a "coppia elevata" può avere gli stessi HP di picco di un motore a "coppia bassa", ma il motore a coppia elevata avrà una potenza maggiore nella parte inferiore della gamma RPM. Per questo motivo, l'auto sarà più veloce, ma le persone che considerano solo i valori di picco diranno che ciò è dovuto alla coppia, quando in realtà è dovuta a un'ampia fascia di potenza. Ricorda: in teoria qualsiasi motore può produrre una quantità arbitrariamente elevata di coppia dopo essere stato instradato attraverso una trasmissione.

Per un semplice esempio ipotetico, considera un motore A con una tipica curva di potenza, quindi immagina un motore B con la stessa curva di potenza esatta, ma scalato x2 sull'asse RPM. Se il motore A producesse HP di picco a 5.000 giri / min, il motore B produrrebbe HP di picco a 10.000 giri / min. Se il motore A producesse 90 CV a 2.000 giri / min, il motore B produrrebbe 90 CV a 4.000 giri / min.

Ora, immagina di instradare il motore B attraverso una trasmissione senza attrito con un rapporto 2: 1. Ciò rallenterà efficacemente il motore B, in modo che le caratteristiche della curva della potenza modificata della trasmissione ora si presentino alle stesse velocità di rotazione del motore A. Il motore B sta ora producendo la stessa coppia e potenza esatte del motore A dopo la trasmissione, nonostante il fatto che il motore B avrebbe chiaramente una coppia inferiore prima della trasmissione. (Ancora una volta, vedi Marks grande spiegazione della matematica)

— Allen
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Sì, ma hai totalmente ignorato la coppia lì. Ricordi cosa "sposta effettivamente la macchina"? Supponendo che entrambi i motori avessero la stessa coppia (non è mai stato specificato), allora il motore b avrebbe sicuramente eclissato il motore a perché con una riduzione dell'ingranaggio 2: 1, il motore b, senza attrito e calore, avrebbe raddoppiato il suo fattore di coppia sicuramente sigillando una vittoria sul motore a. In termini più semplici, la coppia è la forza di base di un motore, essendo il peso spostato a una distanza specifica (lavoro), mentre la potenza è semplicemente la VELOCITÀ alla quale un motore compie quel lavoro, essendo espressa come peso spostato a

— Keggy

Ma ho specificato la coppia a pochi giri ... implicitamente. Il motore A produce 90 CV a 2000 giri / min, quindi ha una coppia di 263,3 piedi-libbre (a quel particolare regime). Il motore B produce 90 CV a 4000 giri / min, quindi ha una coppia di 118,2 piedi-libbre. Sull'albero di uscita della trasmissione senza attrito, il motore B produce ancora 90 CV, ma ora l'uscita è rallentata a 2000 giri / min, quindi ha una coppia di 263,3 piedi-libbre.

— Allen