Pourquoi les courbes de couple et de puissance des moteurs à essence se rencontrent-elles toujours à 5252 tr / min?

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Je regarde une émission de télévision appelée Tech Garage et ils viennent d'affirmer que les courbes de couple et de puissance des moteurs se rencontrent toujours à 5252 tr / min. En supposant que cela soit vrai, pourquoi cela se produit-il? Est-ce quelque chose de conçu dans les moteurs, ou est-ce simplement la façon dont la thermodynamique fonctionne?


Si c'est le résultat de la conception, qu'en est-il du moteur pour qu'il soit vrai?

cdunn
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1
D'après ce que je comprends, tous les moteurs ont la même intersection. Bizarre.
DucatiKiller
1
Je voulais poser cette question depuis des lustres .. +1
Shobin P
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Cette idée fausse semble provenir de la notion souvent répétée que la puissance et le couple sont des choses très différentes, alors qu'en réalité ils sont basés sur la même mesure, distingués uniquement par le fait qu'ils tiennent également compte du régime moteur (dans le cas de la puissance) ou non ( couple). Heureux que cela ne se soit pas transformé en un fil "couple vs chevaux"!
Jeff Meden
Des sons comme ça seraient aussi mauvais qu'un fil "PC vs Mac", "Canon vs Nikon", ou "Chevy vs Ford" ... lol
cdunn
Donc, fondamentalement "Puisque V = IR, pourquoi V et R sont-ils le même nombre quand I = 1?", Mais pour la mécanique rotationnelle plutôt que pour l'électricité, et en unités stupides où la raison n'est pas évidente.
user253751

Réponses:

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C'est juste des mathématiques , et c'est parce que la puissance est définie (en termes de couple) comme 550 ft · lbs par seconde .

Un seul HP équivaut à 33 000 livres déplacées de 1 pied en 1 minute (selon James Watt, c'est la moyenne de ce qu'un cheval réel peut faire). Un RPM d'un moteur se déplaçant de la même 1 lb se déplacerait ~ 6.283ft (la circonférence d'un cercle de rayon de 1 pied).

33.000 / 6.283 = 5252

Mark Brackett
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Les commentaires ne sont pas pour une discussion approfondie; cette conversation a été déplacée vers le chat .
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"Un RPM d'un moteur se déplaçant de la même 1 lb" - ne devrait-il pas être "les mêmes 33 000 lb"? Juste pour être sûr.
jedd.ahyoung
@ jedd.ahyoung Il se déplace de 1 lb sur 33 000 pi contre 33 000 lb sur 1 pi. Même quantité de travail et de puissance.
Brendan Abel
D'où vient le rayon de sortie de 1 pied?
Brendan Abel du
Oui. Je pense que la formulation de cette réponse pourrait être améliorée, thoufh
jedd.ahyoung
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Juste pour le plaisir, j'ai fait quelques calculs dans google, pour montrer qu'il s'agit d'un artefact du système d'unités utilisé pour mettre les nombres au couple et à la puissance.

Le nombre 5252 peut être calculé comme suit:

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

Le nombre exact est 16 500 / π (33 000 / τ)

Donc, si les calculs étaient faits en unités métriques à la place (watts et et newton-mètres pour le couple), vous obtiendriez:

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

Ce nombre se trouve être 30 / π (ou 60 / τ), en raison du nombre de secondes dans une minute. Si vous mesuriez la vitesse de rotation du moteur en radians / seconde, le nombre deviendrait 1 . La même chose s'appliquerait au système non métrique, si des pieds-livres étaient utilisés au lieu de la puissance pour mesurer la puissance du moteur.

Là où les «courbes se rencontrent» est entièrement un artefact consistant à placer les deux quantités (mesurées en chevaux-vapeur et en livres-pieds) sur les mêmes échelles numériques sur l'axe d'un graphique. Si vous les représentez graphiquement les uns contre les autres plutôt que par rapport au régime, cela apparaîtrait à la place en ce qu'un certain point (correspondant à 5252 tr / min) apparaîtrait à un point où la puissance en chevaux-vapeur et le couple en livres-pieds sont les mêmes.

Aléatoire832
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Beauté. +1 sur les votes aujourd'hui. Après UTC, je le ferai. TY pour des informations de qualité.
DucatiKiller
c'est donc un aertifact, ils ne se rencontrent pas parce qu'ils mesurent dans différentes unités.
Jasen
+1 pour les calculs. Envisager d'annuler +1 pour l'utilisation de tau. Je plaisante :) Le Manifeste Tau et Le Manifeste Pi , pour ceux qui sont confus.
Poisson Fish
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En ajoutant simplement à Marks une excellente réponse ci-dessus:

Bien que la puissance soit définie en termes de couple, la puissance est la mesure la plus utile de la puissance d'un moteur lorsqu'il s'agit d'essayer de déterminer la vitesse de votre voiture, en supposant que vous ayez une transmission appropriée. Une transmission modifie le couple de sortie, mais laisse la puissance inchangée (en négligeant les pertes par frottement, etc.). Par conséquent, le vieil adage «la puissance vend des voitures, le couple gagne les courses» est en fait complètement faux en théorie. Un moteur hypothétique qui produisait 1000 lb-pi de couple, mais ne revenait qu'à 10 tr / min entraînerait une voiture douloureusement lente.

Pour les voitures réelles, cependant, les gens discutent rarement des courbes de puissance ou de couple réelles. Ils ne parlent généralement que de la puissance maximale ou du couple maximal. Les voitures avec un couple élevé le produisent généralement dans l'extrémité inférieure, ce qui augmente également la puissance dans l'extrémité inférieure. Parce que la puissance est liée au régime, la puissance maximale atteint généralement des régimes élevés. Par conséquent, un moteur à «couple élevé» peut avoir le même pic de puissance qu'un moteur à «couple faible», mais le moteur à couple élevé aura plus de puissance dans la partie inférieure de la plage de régime. Pour cette raison, la voiture sera plus rapide - mais les gens qui ne prennent en compte que les valeurs de pointe diront que cela est dû au couple, alors qu'en réalité, cela est dû à une large bande de puissance. N'oubliez pas - tout moteur peut en théorie produire une quantité arbitrairement élevée de couple après avoir été acheminé via une transmission.

Pour un exemple hypothétique simple, considérons un moteur A avec une courbe de puissance typique, puis imaginez un moteur B avec la même courbe de puissance exacte, mais mis à l'échelle x2 sur l'axe des tours par minute. Si le moteur A produisait des HP de pointe à 5 000 tr / min, le moteur B produirait des HP de pointe à 10 000 tr / min. Si le moteur A produisait 90 ch à 2 000 tr / min, le moteur B produirait 90 ch à 4 000 tr / min.

Imaginez maintenant le routage du moteur B via une transmission sans frottement avec un rapport de 2: 1. Cela ralentira efficacement le moteur B, de sorte que les caractéristiques de la courbe de puissance modifiée par la transmission se produisent désormais aux mêmes vitesses de rotation que le moteur A. Le moteur B produit désormais le même couple et la même puissance que le moteur A après la transmission, malgré le fait que le moteur B aurait clairement moins de couple avant la transmission. (Encore une fois, voir Marks grande explication des mathématiques)

Allen
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Oui, mais vous y avez totalement ignoré le couple. Rappelez-vous ce qui "déplace réellement la voiture"? En supposant que les deux moteurs avaient le même couple (vous ne l'avez jamais spécifié), le moteur b éclipserait certainement le moteur a, car avec une réduction de vitesse de 2: 1, le moteur b, sans friction ni chaleur, aurait doublé son facteur de couple, ce qui serait définitivement une victoire sur le moteur a. Dans le plus simple des termes, le couple est la force de base d'un moteur, le poids étant déplacé sur une distance spécifique (travail), tandis que la puissance n'est que le TAUX auquel un moteur accomplit ce travail, exprimé en poids déplacé
Keggy
Mais j'ai spécifié un couple à quelques tours par minute ... implicitement. Le moteur A produit 90 ch à 2000 tr / min, donc il a 263,3 lb-pi de couple (à ce régime particulier). Le moteur B produit 90 ch à 4000 tr / min, il a donc un couple de 118,2 pi-lb. À l'arbre de sortie de la transmission sans friction, le moteur B produit toujours 90 ch, mais la puissance est maintenant ralentie à 2000 tr / min, ce qui lui donne un couple de 263,3 pi-lb.
Allen