Perché dopo un determinato RPM con la stessa marcia selezionata, la macchina non accelera più?

Ho una conoscenza di base dei cambi e perché li usiamo, ma quello che mi sconcerta è che dopo circa 4000 RPM (almeno nella mia macchina) non accelera ulteriormente (o lo fa lentamente) ... Questo sembra applicarsi a qualsiasi tipo di cambio. Per esempio in bicicletta, quando selezioniamo una marcia più bassa dopo un po ', non sentiamo alcuna resistenza sotto i nostri piedi e la bicicletta non accelera più. Se aggiungiamo più giri, perché non otteniamo più velocità?

La quantità di accelerazione che senti dipende dalla quantità di potenza che il motore può erogare e dalla velocità a cui stai viaggiando.

Energia

I motori a combustione interna sono più efficienti ad alcune velocità di altri. Per illustrare, ecco una curva di potenza e coppia casuale:

La coppia (che è la proprietà che senti quando acceleri) raggiunge i 3000 giri / min e poi inizia a scendere: il motore diventa meno efficiente a regimi più alti.

Velocità

Il trascinamento aumenta con il cubo della velocità, quindi aumenta rapidamente quando si accelera. Più veloce sei, più diventa difficile accelerare (più coppia hai bisogno). Ad un certo punto, tutta la coppia del motore viene impiegata per contrastare la resistenza (e altre perdite) e nessuno è più disponibile per accelerare.

Bici

In una bici, quando selezioni una marcia bassa e inizi a pedalare più velocemente che puoi, corri verso il limite di giri delle gambe: il punto in cui non puoi pedalare più velocemente perché i tuoi nervi e muscoli non possono espandersi / contrarsi qualsiasi più veloce.

In un'auto qualcosa di simile accade quando acceleri in marcia bassa. Di solito, il motore ha un limitatore di giri per prevenire danni. 4000 giri / min è un limite molto basso per un motore a benzina, ma i diesel possono avere limiti in quella regione.

Prima l'esempio della bicicletta: la resistenza è essenzialmente l'accelerazione. Se lo senti, acceleri. Puoi girare il tuo pedale solo così velocemente, quindi dopo un po 'di tempo, non puoi più aumentare la velocità dei pedali, e quindi la velocità della bici, è il momento in cui la tua efficienza diminuisce e devi spostarti.

Ora le macchine: Un concetto simile si applica ai motori delle auto. Ogni tipo di motore ha il proprio intervallo di efficienza. Se hai notato, le case automobilistiche dovrebbero specificare la coppia massima e le letture HP a un determinato RPM. Per alcuni motori è a 4k RPM, per alcuni a 6.5k RPM. Dipende dal design del motore, dalla cilindrata, dal tipo, ecc.

Inoltre, la gamma di efficienza può essere regolata con alberi a camme di profili diversi per diversi tipi di motori, di solito è dilatata appositamente per le esigenze del veicolo - se si tratta di un veicolo urbano, farebbe presto un po 'di energia e si sentirà scattante alle luci, ma finirà vapore al regime più alto. Dall'altro lato, i veicoli sportivi avrebbero disponibile la potenza di picco piuttosto tardi nell'RPM.

Una volta fuori dal raggio d'azione, le forze che agiscono sui componenti del motore come l'attrito e l'inerzia aumentano, l'efficienza diminuisce e si avverte una perdita di potenza.

È molto costoso realizzare un motore che sia efficiente nella maggior parte della gamma RPM, ma molte aziende in realtà hanno tempistiche variabili come V-TEK per Honda, VVTI per Toyota, MIVEC per Mitsubishi. Questa funzione regola i profili dell'albero della camma in base a una melodia preprogrammata e contribuisce ad aumentare la gamma in cui il motore aumenta la potenza in modo efficiente. In alternativa, la trasmissione a variazione costante è anche lì per tenerti sempre nella gamma più efficiente.