niedziela, 16 czerwca 2013

Moment obrotowy a moc

Aby przejechać samochodem z puntu A do punktu B trzeba wykonać pracę.
Wzory:
  1. praca=siła*droga
    lub:
  2. praca=moc*czas
    więc szybkość:
  3. droga/czas=moc/siła
Czyli im wyższy moment obrotowy (siła*ramię) przy tej samej mocy, tym mniejsza szybkość (np. obrotowa silnika, jazdy) dla wykonania tej samej pracy, czyli pokonania tej samej odległości z taką samą szybkością.
Dlatego silniki diesla mają wyższe momenty obrotowe niż benzynowe o tej samej mocy, po prostu wolniej się kręcą i przez to wykonają taką samą pracę. Różnice obrotów i momentu są korygowane przez przekładnie o różnym przełożeniu, do kół dociera taka sama energia.

Dla wykonania większej pracy trzeba zwiększyć moc silnika, nie ma innej opcji.

-----dodane-----
Ogólny wzór na moc:
moc [W] = moment obrotowy [Nm] * prędkość kątowa [rad/s]

sobota, 15 czerwca 2013

Diesel czy benzyna

Ostatnio dostrzegam sporą popularność samochodów osobowych z silnikiem diesla. Cóż, widocznie marketing, bo te silniki mają same wady :)

Jedyną ich zaletą jest nieco niższe zużycie paliwa. Załóżmy, że w porównaniu z benzynowym spali mniej o 1 litr /100 kilometrów, co przy cenie litra paliwa 5 zł (to obliczenia szacunkowe) i różnicy w cenie samochodu 10 tysięcy zł zwróci się po przejechaniu 200 tysięcy kilometrów, potem przejechanie każdych 100 kilometrów będzie tańsze o 5 zł.

Wad jest już dużo więcej. Diesle źle znoszą krótkotrwałe przejażdżki na krótkim dystansie i korki, wolno się rozgrzewają (blok silnika jest z żeliwa zamiast z aluminium), a po zakończeniu gwarancji lubi się popsuć turbina, dwumasowe koło zamachowe, wtrysk lub filtr cząstek stałych, naprawa każdej z tych awarii pochłonie ok. 10 tysięcy zł, co przesunie okres amortyzacji o kolejne 200 tysięcy kilometrów, to jak pogoń za horyzontem. Jeśli popsuje się kilka z tych części, to koszty naprawy mogą przewyższą wartość samochodu (dlatego firmy pozbywają się samochodów służbowych po 5 latach, ich trzymanie staje się nieopłacalne).

Przyspieszenia samochodów z dieslem też są niższe. Wydaje się, że powinno być odwrotnie, bo diesle osiągają znacznie wyższe momenty obrotowe. Ano nic z tego, bo liczy się jedynie moc silnika, wielkość maksymalnego momentu obrotowego nie ma absolutnie żadnego znaczenia.
W przypadku momentu ważny jest jedynie przebieg jego charakterystyki (wysokość w stosunku do obrotów), to ma wpływ na elastyczność silnika, a diesle mają turbiny, dzięki którym pozornie jest korzystniejszy. Ale tylko pozornie, gdyż turbina potrzebuje czasu do zadziałania, dlatego w autach sportowych z reguły nie ma turbosprężarek, psują odpowiedź silnika na naciśnięcie pedału przyspieszenia, co przy jeździe na krętych drogach potrafi być wręcz niebezpieczne.

Nie będę szukał wzorów wyjaśniających co chodzi z tym brakiem wpływu momentu obrotowego na parametry samochodu. Ale aby zrozumieć o co chodzi, wystarczy porównać prędkości obrotowe silników diesla i benzynowych. Benzynowe po prostu osiągają dużo wyższe obroty, więc przy tej samej prędkości jazdy potrzeba większego przełożenia przekładni, a przekładnia obniżając obroty na wyjściu jednocześnie powiększa moment obrotowy, dlatego przy tej samej mocy silnika do kół dociera to samo.

Podsumowując, diesel może być opłacalny jedynie w przypadku, gdy samochód służy głównie do dalekich i częstych podróży. Jeśli to samochód tylko po to, by czasem pojechać na miasto, nieco rzadziej do innego miasta, zdecydowanie wygrywa benzyna.