Mikä on moottorin vääntömomentti

Yleensä useimmat kuljettajat arvioivat autoja moottoritehon perusteella, mikä tarkoittaa, että mitä tehokkaampi auto on, sitä nopeampi se on samalla painolla ja ajotyypillä. Todellisuudessa kuitenkin esimerkiksi 80 hv:n dieselmoottorilla varustettu auto voi lähteä liikkeelle nopeammin kuin sama auto, jossa on 110 hv:n bensiinimoottori. Kyse on siitä, että kiihtyvyysdynamiikan kannalta ei ole tärkeää vain hevosvoimat, vaan myös moottorin suurin vääntömomentti. Kerromme yksinkertaisin sanoin, mitä vääntömomentti on, missä yksiköissä vääntömomenttia mitataan ja miten se liittyy tehoon.

Mitä on vääntömomentti

Mitä on moottorin vääntömomentti: Yksinkertaistettuna se on työntövoima, jonka moottori tuottaa. Kun moottori käy, se pyörittää pyöriä tietyllä voimalla. Tämä voima jaettuna pituusyksiköllä (esim. pyörän säteellä) on vääntömomentti. Tietyn moottorin kohdalla vääntömomentti riippuu monista tekijöistä, tilavuudesta ja nokka-akselin nokkien muodosta. Mitä enemmän vääntömomenttia moottori tuottaa, sitä voimakkaammin se voi työntää autoa eteenpäin.

Rakenteensa ja toimintaperiaatteensa vuoksi polttomoottoreilla on hyvin epälineaarinen vääntömomenttiominaisuus. Jos moottorin ominaisuuksissa on ilmoitettu 150 Nm, tämä on sen enimmäisarvo. Se saavutetaan huipussaan, täydellä kaasulla ja yleensä kapealla kierrosalueella. On kuitenkin olemassa myös moottoreita, joiden vääntömomenttikäyrässä on “hylly”, jolloin työntövoima pysyy tasaisen suurena moottorin kierrosluvun kasvaessa – tämä on mahdollista turboahtamisen avulla. Maksimivääntömomentin kierrosluku riippuu siis moottorin tyypistä ja rakenteesta.

Palataanpa tavanomaisiin autoihimme: miksi siis dieselillä varustettu auto käynnistyy nopeammin? Koska siinä on yleensä suurempi vääntömomentti, myös alhaisilla kierroksilla. Dieselmoottorit ovat rakenteeltaan perustavanlaatuisesti erilaisia kuin bensiinimoottorit. Niiden hyötysuhde on korkeampi dieselpolttoaineen suuremman energiasisällön ja puristussuhteen ansiosta. Tämä tarkoittaa sitä, että enemmän energiaa poltetusta polttoaineesta tehdään hyödyllistä työtä, eli se menee vääntömomentin luomiseen. Tämän dieselien ominaisuuden vuoksi niitä käytetään aktiivisesti hyötyajoneuvoissa.

Mikä on moottorin vääntömomentti

Vääntömomentti on olkapäähän kohdistuvan voiman tulo. Siksi sen mittayksikkö autossa on newtonmetri (newton kerrottuna metrillä) tai lyhyesti N-m tai Nm. Moottorissa ei tietenkään ole niin selvää käsivartta kuin oppikirjan kuvissa. Yksittäisen käsivarren sijaan on monimutkainen mekanismi. Ja voima syntyy polttokammiossa laajenevista kaasuista. Toisin kuin teho kilowatteineen ja hevosvoimineen, työntövoiman nimeämisessä käytetään harvoin vaihtoehtoisia asteikkoja: kun puhutaan vääntömomentista, mittayksikköinä käytetään yleensä newtonmetrejä.

Miten vääntömomentti eroaa tehosta

Olemme selvittäneet, mistä moottorin vääntömomentti riippuu ja mihin työntövoima vaikuttaa. Nyt on aika muistaa teho.

Aloitetaan taas fysiikasta: moottorin teho on yhtä suuri kuin vääntömomentin ja kierrosluvun jaettuna kertoimella 9549 (N=M*n/9549). Tulos on kilowatteina. Jos haluat muuntaa sen tutummaksi metriseksi hevosvoimaksi, sinun on kerrottava se vielä 1,36:lla.

Tavallisen henkilöauton suurin vääntömomentti on noin 150-300 Nm (dieselautoissa se on 350-400 Nm), ja useimmat nykyaikaiset bensiinimoottorit pyörivät jopa 6000-7000 kierrosta minuutissa. Dieselmoottorit jäävät nykyään hieman jälkeen – 5000-5500 kierrosta minuutissa. Lisäksi kampiakselin pyörittämiseen tällaiselle nopeudelle ja vastaavasti siihen kytkettyjen pyörien pyörittämiseen tarvitaan myös tietty työntövoima. Näin ollen käy ilmi, että teho on vääntömomentista johdettu arvo. Mitä suurempi se on, sitä tehokkaampi moottori on kuin kilpailijansa.

On olemassa yksinkertaisempi selitys ihmisille, jotka eivät tiedä mitään tekniikasta. Hyvä vetovoima auttaa sinua vetämään painavaa perävaunua tai pyörittämään pyöriäsi hiekassa. Ja suurella teholla voit saavuttaa suurempia nopeuksia, jos rajoituksia ei ole.

Voidaanko vääntöä lisätä

Teoriassa se on mahdollista. Tosiasia on, että polttomoottorissa vääntömomentti riippuu lähes suoraan sylinterien täyttymisestä – mitä enemmän ilmaa ja näin ollen polttoainetta pääsee sisään ja palaa, sitä enemmän työntövoimaa moottori tuottaa. Moottorien rakenteet on kuitenkin suunniteltu tiettyjä veto-ominaisuuksia varten. Vääntömomenttia (ja tehoa) on mahdollista lisätä, mutta se tarkoittaa yleensä käyttöiän lyhenemistä. Tapoja on yleisesti ottaen kaksi: mekaaninen ja elektroninen.

Elektroninen tarkoittaa moottorin hallintaohjelman muuttamista, jolloin sylintereihin johdettavan ilman ja polttoaineen määrää lisätään: korkeamman ahtopaineen, erilaisten venttiilien avautumisvaiheiden tai ruiskutuksen jne. ansiosta. Turbomoottoreissa ohjelman manipuloinnilla (chip tuning) voidaan “poistaa” jopa 20 prosenttia lisävääntömomentista ilman, että suunnittelua muutetaan perusteellisesti. Mutta “ilmakehän” osalta se on yleensä vaatimattomampi 5-7 prosenttia.

Mekaaninen tapa on muuttaa sylinteri-mäntäryhmän geometriaa, imu- ja pakojärjestelmiä sekä lisätä sylinterien tilavuutta. Menetelmä on kallis, joten sitä käytetään yleensä vain urheiluautoissa.

Joka tapauksessa vääntömomentin merkittävä kasvattaminen merkitsee varmuusmarginaalin menetystä, voimakkaampaa kulumista ja sen seurauksena moottorin käyttöiän lyhenemistä ennen peruskorjausta.

Totaalit

• Momentti on yksinkertaistetusti sanottuna moottorin teho.
• Vääntömomentti mitataan Nm:nä (newtonmetreinä).
• Turbomoottoreilla (mukaan lukien dieselmoottorit) suuri vääntömomentti saavutetaan alhaisilla nopeuksilla, ilmamoottoreilla – yleensä keskinopeudella tai keskimääräistä korkeammalla.
• Mikä tahansa moottorin virittäminen vääntömomentin merkittäväksi lisäämiseksi johtaa moottorin käyttöiän menetykseen.