Drehmomentverlauf moderner aufgeladener Benzinmotoren

Das erzeugte Motordrehmoment ist eine Funktion der angesaugten Luftmenge und des in dem/den Zylinder(n) verbrannten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, kombiniert mit „statischen“ Variablen wie Verdichtungsverhältnis, Bohrung/Hub, Kurbelwellendesign, Einlasslänge, Nockenprofil , Einlass- und Auslassdimensionierung usw.

Da alle anderen Parameter jetzt statisch (nicht variabel) sind, sobald der Motor gebaut und zusammengebaut ist, und das Steuergerät die dem Gemisch zugesetzte Kraftstoffmenge (Luft / Kraftstoff-Verhältnis) steuert, ist das in Benzinmotoren erzeugte Drehmoment in diesem Motor jetzt fast ausschließlich eine Funktion des Luftstroms. Mehr Luft in den Zylindern = mehr Drehmoment, weniger Luft in den Zylindern = weniger Drehmoment (wir sprechen hier von Masse, nicht von Volumen).

Natürliches Streben (nicht variabel)

Aus diesem Grund gibt es in einem Verbrennungsmotor mit Saugmotor und nicht variabler Nocke und nicht variablem Einlass eine (und nur eine) Drehzahl, bei der die Strömung ihren Höhepunkt erreicht, basierend auf dem Nockenprofil und der Einlasslänge (ein Buckel in der Graph). Sie können einstellen, wo dieser Peak mit verschiedenen Nocken und Köpfen und Ventilgrößen auftritt, aber es gibt nur einen. (Hinweis: Dies schließt variable Einlasslänge und variable Nockensysteme aus, siehe unten)

Natürliche Aspiration (variabler Nocken und / oder Einlass)

Bei variablen Nockenprofilen kann es zwei oder mehr Spitzen geben (oder theoretisch sogar eine stufenlose Einstellung), bei denen jedes unterschiedliche Nockenprofil oder jede Einlasslänge einen Spitzenfluss erfährt (größte Massenladung in den Zylindern). Dies kann den Hub, die Dauer oder beide Ventile variieren. Beispiele hierfür sind Hondas VTEC , Toyotas VVT-i , allgemein bekannt als Variable Valve Timing .

Für weitere (allerdings meist kleinere) lokale Maxima entlang des Graphen (Subpeaks) kann zusätzlich oder anstelle des Nockenprofils auch die Einlauflänge variiert werden. Beispiele hierfür sind Mazdas VRIS , VWs variabler Ansaugstutzen beim VR6 , Yamahas YCC-I

Zwangsinduktion (geregelt)

Betrachten wir nun die erzwungene Induktion. Mit einem leistungsfähigen Kompressor (entweder Kompressor oder Turbolader) ist eine Ladung mit variabler Masse über den Drehzahlbereich möglich. Aus einer Reihe von Gründen begrenzen Umgehungs-/Abblasventile, Wastegates, Kupplungen und ähnliche Vorrichtungen die Menge auf einen bekannten Wert, der typischerweise auf dem Druck basiert (z. B. 21 psi). Wenn wir bei diesem Druck eine konstante Temperatur annehmen können (was wir in der Praxis nicht können), würde dies eine theoretisch konstante Luftmasse ergeben, die mit ausreichendem Schub in die Zylinder eintritt. Mit einer eingestellten Luftmasse und einer ECU, die eine entsprechende Kraftstoffmenge einspritzt, erzeugt der Motor ein konstantes Drehmoment .

Jedes Detonationsereignis erfährt den Expansionsdruck dieser eingestellten Menge an Luftmasse und Kraftstoff, und Ihre Drehmomentlinie wird flach, wenn 21 psi Luft konstant durch den unter Druck stehenden Einlass gedrückt werden (im Gegensatz zum variablen Ansaugen der natürlichen Aspiration). Dies wird nicht "flach" sein, wenn der Kompressor nicht mehr Druck als die regulierte Menge erzeugen kann, was sowohl passiert, wenn der Kompressor nicht schnell genug dreht (zu niedrige Drehzahl) als auch wenn die Luftmenge den Motor durchströmt erfordert bei einer Drehzahl, die größer ist, als der Kompressor liefern kann (zu hohe Drehzahl).

Zwangsinduktion (ungeregelt)

Theoretisch könnten Sie, wenn Ihre Motorkomponenten überbaut würden, um viel mehr Drehmoment zu bewältigen, als sie sonst benötigen würden, das Wastegate-/Kupplungssystem entfernen und den Spitzendruck deregulieren, wodurch die Strömungseigenschaften des Kompressors im Wesentlichen die Definition jeder Spitze ermöglichen produzieren könnte, bis der Kompressor so außerhalb seiner Effizienz ist, dass er die Luftladung so stark erwärmt (und somit ausdehnt), dass er entweder eine Vordetonation verursacht, zum Versagen von Komponenten führt oder die effektive Luftmasse selbst bei höherem Druck verringert , oder eine Kombination davon.

Zwangsinduktion - Theorie vs. Praxis

Beachten Sie auch, dass es einen großen Unterschied zwischen einem „theoretischen“ Dyno-Diagramm mit perfekt flachen/glatten Linien und einem „echten“ Dyno-Diagramm wie in der Praxis gibt. Selbst bei einem perfekt geregelten Zwangsansaugsystem bei einem eingestellten Druck (21 psi im obigen Beispiel, 7,5 psi in der Grafik unten) treten aufgrund der Temperatur- und Strömungseigenschaften des Einlass- und Nockensystems bei verschiedenen Drehzahlen geringfügige Abweichungen auf. was zu Steigungen und kleinen Gipfeln/Tälern in der „flachen“ Region führen kann.

Warum flaches Drehmoment?

Theoretisch wäre es möglich, künstliche Variablenbeschränkungen in einen Saugmotor einzuführen, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen, aber es wäre nur Verschwendung. Wenn Sie alternativ ein perfektes stufenloses Nocken- und Ansaugsystem entwerfen könnten, könnte dieses System (theoretisch) vielleicht eine konstante Luftmasse und damit eine flache Kurve erreichen.

Der Grund, warum die Druckregulierung mit Zwangsansaugung erfolgt, hat normalerweise mit Konstruktionsbeschränkungen zu tun, wie z. B. dem Preis für den Überbau der Komponenten zur Bewältigung der kurzen Drehmomentspitze, einschließlich möglicherweise allem, von der Dimensionierung der Kraftstoffeinspritzdüsen über die Metallurgie von Kolben und Stangen bis hin zum entsprechenden Schlag das wird in Zuverlässigkeit für sehr kleine Gewinne genommen.

PS = (Drehmoment * U/min) / 5252 immer.

Typischerweise müssen Motoren ihre Luft und ihren Kraftstoff ansaugen, sodass sie nur in einem bestimmten Bereich eine optimale Menge ansaugen können. Mit einem Turbo zwingen Sie die Luft hinein, sodass der Motor über einen größeren Bereich mehr Drehmoment erzeugen kann. Wenn der Hersteller ein maximales Drehmoment einstellen möchte (für die Drehmomentbegrenzung am Getriebe/Antriebsstrang), kann er eine Verstärkungsbegrenzung festlegen, sodass eine flache Drehmomentlinie vorhanden ist. Shelby hat dies mit dem GLHS gemacht, sie haben ein maximales Drehmoment über einen Bereich von 2000 U / min erreicht.

Das ist kein realistisches Flat-Torque-Diagramm. In der realen Welt sollte es eher wie folgt aussehen:

Obwohl Sie feststellen würden, dass die Leistung in PS gegen das Drehmoment zutrifft, wenn Sie die Berechnung an einem beliebigen Punkt im Drehzahlband anwenden.