Warum treffen sich die Drehmoment- und PS-Kurve eines Gasmotors immer bei 5252 U / min?

Es ist nur Mathematik und liegt daran, dass Pferdestärken (in Bezug auf Drehmoment) als 550 ft·lbs pro Sekunde definiert sind .

Ein einzelnes HP sind 33.000 Pfund, die 1 Fuß in 1 Minute bewegt werden (laut James Watt ist das der Durchschnitt dessen, was ein echtes Pferd tun kann). Eine Drehzahl eines Motors, der dasselbe 1 Pfund bewegt, würde ~ 6,283 Fuß zurücklegen (der Umfang eines Kreises mit einem Radius von 1 Fuß).

33.000 / 6,283 = 5252

Nur zum Spaß habe ich in Google nachgerechnet, um zu zeigen, dass dies ein Artefakt des Einheitensystems ist, das verwendet wird, um Drehmoment und Leistung mit Zahlen zu versehen.

Die Zahl 5252 kann wie folgt berechnet werden:

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

Die genaue Zahl ist 16.500/π (33.000/τ)

Wenn die Berechnung stattdessen in metrischen Einheiten durchgeführt würde (Watt und Newtonmeter für das Drehmoment), würden Sie Folgendes erhalten:

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

Diese Zahl ist zufällig 30/π (oder 60/τ), aufgrund der Anzahl der Sekunden in einer Minute. Wenn Sie die Motordrehzahl in Radiant/Sekunde messen würden, würde die Zahl 1 werden . Dasselbe würde für das nicht metrische System gelten, wenn Fuß-Pfund anstelle von Pferdestärken verwendet würden, um die Motorleistung zu messen.

Wo sich die "Kurven treffen", ist ausschließlich ein Artefakt der Platzierung beider Größen (gemessen in Pferdestärken und Pfund-Fuß) auf den numerisch gleichen Skalen auf der Achse eines Diagramms. Wenn Sie sie gegeneinander und nicht gegen die Drehzahl grafisch darstellen, würde sich dies stattdessen dadurch zeigen, dass ein Punkt (entsprechend 5252 U/min) an einem Punkt angezeigt wird, an dem die Leistung in Pferdestärken und das Drehmoment in Pfund-Fuß gleich sind.

Ich füge nur Marks großartige Antwort oben hinzu:

Obwohl PS als Drehmoment definiert wird, ist PS das nützlichere Maß für die Motorleistung, wenn es darum geht, herauszufinden, wie schnell Ihr Auto sein wird, vorausgesetzt, Sie haben ein geeignetes Getriebe. Ein Getriebe verändert die Drehmomentabgabe, lässt aber die Pferdestärken unverändert (unter Vernachlässigung von Reibungsverlusten usw.). Daher ist das alte Sprichwort „Pferdestärken verkaufen Autos, Drehmoment gewinnt Rennen“ in der Theorie eigentlich völlig falsch. Ein hypothetischer Motor, der 1000 ft-lbs Drehmoment erzeugt, aber nur auf 10 U / min dreht, würde zu einem schmerzhaft langsamen Auto führen.

Bei echten Autos wird jedoch selten über die tatsächlichen PS- oder Drehmomentkurven gesprochen. Sie sprechen normalerweise nur von Spitzenleistung oder Spitzendrehmoment. Autos mit hohem Drehmoment erzeugen es normalerweise am unteren Ende, und dies erhöht auch die PS am unteren Ende. Da die Pferdestärke mit der Drehzahl zusammenhängt, kommt die Spitzenleistung normalerweise bei hohen Drehzahlen. Daher kann ein Motor mit „hohem Drehmoment“ die gleiche Spitzenleistung wie ein Motor mit „niedrigem Drehmoment“ haben, aber der Motor mit hohem Drehmoment hat mehr Pferdestärken am unteren Ende des Drehzahlbereichs. Dadurch wird das Auto schneller – aber wer nur Spitzenwerte betrachtet, wird sagen, dass das am Drehmoment liegt, wenn es eigentlich an einem breiten PS-Band liegt. Denken Sie daran - jeder Motor kann theoretisch ein beliebig großes Drehmoment erzeugen, nachdem er durch ein Getriebe geleitet wurde.

Betrachten Sie als einfaches hypothetisches Beispiel einen Motor A mit einer typischen PS-Kurve und stellen Sie sich dann einen Motor B mit genau der gleichen PS-Kurve vor, aber auf der Drehzahlachse x2 skaliert. Wenn Motor A Spitzen-PS bei 5.000 U/min erzeugen würde, würde Motor B Spitzen-PS bei 10.000 U/min erzeugen. Wenn Motor A 90 PS bei 2.000 U/min leisten würde, würde Motor B 90 PS bei 4.000 U/min leisten.

Stellen Sie sich nun vor, Motor B durch ein reibungsfreies Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 2:1 zu leiten. Dadurch wird Motor B effektiv verlangsamt, so dass die Merkmale der getriebemodifizierten PS-Kurve nun bei denselben Drehzahlen wie Motor A auftreten. Motor B erzeugt nun trotz des Getriebes genau das gleiche Drehmoment und die gleiche PS-Leistung wie Motor A nach dem Getriebe die Tatsache, dass Motor B vor dem Getriebe deutlich weniger Drehmoment hätte. (Siehe noch einmal Marks großartige Erklärung der Mathematik)