POURQUOI un moteur cale-t-il? (transmission manuelle)

Avant d'écrire ma question comme ayant déjà reçu un million de réponses, je voudrais clarifier. Je comprends que le moteur doit aller à un certain régime et lorsque vous essayez d'embrayer immédiatement à partir d'un arrêt complet, le moteur n'a pas assez de puissance pour déplacer le véhicule à ce régime, puis le moteur cale. Ma question est: POURQUOI le moteur doit-il fonctionner à un régime minimum? Pour clarifier, il y a deux scénarios spécifiques dont je veux discuter:

1.) Dites que vous passez de l'arrêt complet au 1er. Vous engagez l'embrayage trop rapidement; le moteur essaie de déplacer le véhicule, forçant le régime à baisser trop bas, ce qui fait caler la voiture. Pourquoi les moteurs ne peuvent-ils pas être conçus de manière à ce que les bas régimes n'équivalent pas à un moteur au point mort? Est-ce parce que le moteur surchauffe et cela sert de mesure de protection?

2.) Dites que vous allez à 70 mph et ensuite vous ralentissez à 20 mph tout en étant en 5ème vitesse. Dans cette situation (je ne l'ai jamais fait mais je ne fais que deviner), le moteur va probablement caler parce que le moteur veut aller à un certain régime, mais en 5e vitesse, le moteur doit aller plus lentement que son régime minimum et le moteur n'a pas assez de puissance pour accélérer la voiture. Est-ce correct?

Merci pour votre aide les gars! J'apprends juste à conduire un bâton et je veux aussi comprendre comment tout fonctionne sous le capot :)

En fin de compte, il y a des compromis. Dans le cas du moteur, c'est le couple de sortie et la masse en rotation en fonction du régime moteur ... lisez la suite.

Tout d'abord, ce n'est pas la puissance qui est nécessaire, mais le couple pour faire tourner un moteur. Au début des moteurs, chacun avait un cylindre et ne roulait pas très vite. Pour le faire fonctionner, il avait un très grand volant moteur attaché. Une fois que le moteur était en marche, il a continué de fonctionner car il y a une petite déclaration de physique qui dit quelque chose comme, "la masse en mouvement a tendance à rester en mouvement" et inversement, "la masse au repos a tendance à rester au repos". Le volant fournit la masse dont je parle.

( REMARQUE: Il s'agit d'un moteur à vapeur monocylindre, mais le même principe s'applique.)

(Ce moteur à essence monocylindre a deux masses d'inertie, une de chaque côté.)

Les moteurs d'aujourd'hui ne sont pas différents de ceux des anciens. Ils ont encore besoin de la masse pour continuer à courir. Sans une sorte de volant, ils cesseront de fonctionner. Une transmission manuelle a un volant moteur régulier, qui est la masse de son moteur. Une transmission automatique a un convertisseur de couple, qui est la masse de son moteur. Sans cela, le moteur mourra car il n'y a pas assez de masse pour le faire fonctionner entre les cuissons de piston. La masse du volant fournit le couple nécessaire pour le maintenir en marche.

Même dans cet esprit, afin de maintenir un moteur à bas régime, le moteur doit produire plus de couple. Pensez à un grand navire océanique avec un moteur diesel. Le Wartsila-Sulzer RTA96-C est censé être le plus gros moteur diesel au monde. Il tourne à plein régime à 127 tr / min (c'est généralement 1/7 de la vitesse de votre moteur de voiture moyen). Comment fonctionne-t-il à cette vitesse? Deux raisons: masse et couple. La masse totale du moteur est énorme ... ils ne disent pas directement quelle est la masse en rotation (vilebrequin, volants, etc.) du moteur, mais si vous regardez la vidéo, vous verrez de quoi je parle. La deuxième partie est le couple. Ils annoncent que la puissance en KW de leur moteur 14 cylindres à 127 tr / min est de 80 080 KW. Si vous exécutez cela à travers quelques calculs, 80 080 KW convertit en 107 389,03 chevaux, ce qui au régime donné est 4 441 001,46 lb-pi de couple. Votre voiture 4 cylindres standard ne produit que dans le voisinage de 150 à 180 lb-pi de couple maximal, et c'est à un régime beaucoup plus élevé, disons entre 2500 et 6000. ( REMARQUE:Certains moteurs à 4 cylindres peuvent dépasser largement cela, disons environ 300 lb-pi ou même plus. J'utilise simplement les chiffres comme guide général.) Il faut un couple minimal pour maintenir le moteur en marche. Je ne pense même pas que Jay Leno envisagerait de coller un moteur Wartsila dans une voiture (même si je parie que cela ne l'empêche pas de penser au moteur, lol).

La masse du volant moteur ne peut pas faire grand chose. Une fois que le vilebrequin atteint un seuil de régime bas, le moteur s'arrête de tourner. Lorsqu'un moteur descend en dessous de ce seuil et essaie de continuer à tourner, une grande quantité de stress est exercée sur les composants internes du moteur. Pensez à l'objet immobile (pistons et bielles) rencontrant la force irrésistible (le mélange air / carburant explosant). Une fois que le moteur ralentit suffisamment, sa masse (ainsi que la masse de la voiture) atteint le point où il veut se reposer (l'autre extrémité de l'accord de masse en mouvement). Quelque chose doit donner et ce don se fait généralement au détriment du piston / de la tige. Lorsque vous ralentissez un véhicule à partir de la vitesse tout en gardant la transmission en 5e vitesse, vous ferez ce que l'on appelle le trimballage du moteur. Vous commencerez à sentir le moteur trembler fortement jusqu'à ce qu'il s'arrête de fonctionner. Ce sentiment de secousses est ce dont je parlais lorsque j'ai dit que votre moteur commencerait à subir un stress extrême. S'il est effectué assez longtemps, le moteur peut subir suffisamment de stress pour provoquer une panne catastrophique. Même fait pour une courte période, des dommages peuvent survenir.

Donc, en fin de compte, un moteur nécessite tellement de couple pour le faire fonctionner. À mesure que le moteur ralentit, cette exigence de couple augmente pour continuer à fonctionner. À un moment donné, un petit moteur n'a tout simplement pas la masse requise et ne peut pas produire le couple nécessaire pour le faire tourner.

Le moteur est optimisé pour être efficace à haut régime ou à bas régime (moteur de course ou mélangeur à ciment respectivement) mais il ne peut pas être efficace à toutes les vitesses possibles, il appartient donc au conducteur de choisir le meilleur rapport et la meilleure vitesse pour correspondre les capacités du moteur dont il dispose, c'est-à-dire le faire tourner à un régime approprié à la vitesse / couple exigé pour ce type de moteur.

Il y a quelques problèmes à essayer de faire fonctionner lentement un moteur à combustion interne.

Dans un moteur à combustion interne à quatre temps, le cylindre passe par quatre temps.

Suck-Squeeze-Bang-Blow

Ce n'est que sur la course "Bang" que le cylindre produit un couple. Pendant les autres courses, en particulier la course de compression et les transitions entre les courses, le cylindre consomme du couple. Si nous avons quatre cylindres ou moins, nous devons donc compter sur l'inertie pour maintenir le moteur en marche. En dessous d'une certaine vitesse, cela ne fonctionnera pas et le moteur s'arrêtera.

Si nous avons plus de quatre cylindres, nous évitons ce problème. Il y a toujours au moins un cylindre dans la course "Bang" mais nous avons un autre problème.

Pour que le moteur fournisse une force globale, les cylindres dans la course de "coup" doivent fournir plus de force que n'en consomment les cylindres dans la course de compression. Une grande partie de cette force est générée par l'expansion thermique des gaz, mais l'expansion thermique est un processus temporaire. Au fur et à mesure que les gaz dans les cylindres "bang" refroidissent, ils ne pourront plus fournir suffisamment de force pour surmonter la force des cylindres "squeeze" et la friction dans le moteur.

Les moteurs à vapeur sont une autre affaire. La combustion et la génération de vapeur sont des processus continus indépendants de la vitesse de rotation. Donc, à condition que le moteur ait suffisamment de cylindres, il peut produire un couple à vitesse nulle dans n'importe quelle position.