Znowu mnie dopadło. Trafiłem na dyskusję kilku fanów motoryzacji o tym czy ważniejszy jest moment czy moc. Jako, że jestem wątłego zdrowia to odpuściłem sobie wzięcie udziału w dyskusji. Nie miałem po prostu siły. Jest to dyskusja w stylu: Co jest ważniejsze? Płuca czy serce? A jak myślisz?

Ponieważ lubię wsadzać kij w mrowisko, wyważać otwarte drzwi i wymyślać proch to zdecydowałem się zmierzyć z tematem i przedstawić wam moją interpretację tego jakże ważnego dla kierowców zagadnienia. No to co jest ważniejsze? Na tak postawione pytanie nie da się odpowiedzieć. Temat jest bardziej złożony. Zacznijmy jednak od prostych definicji i usystematyzowania pewnych spraw. Po pierwsze — co to jest moment obrotowy? Jest to w pełni mierzalna wartość. Bez wnikania w szczegóły — jest to siła wyrażona w niutonach działająca na ramieniu długości jednego metra. Specjalnie stosuję uproszczenie, bo wartości momentu obrotowego dla silników są u nas podawane w niutonometrach (Nm). Czyli jeśli silnik dysponuje 350 Nm to znaczy, że po sprzęgnięciu wału korbowego z belką o długości 1m obciążonej na końcu siłą 350 N silnik zatrzyma się. Mocno upraszczam, ale jak się nie zgodzimy na pewne skróty to was wywalą z roboty, bo kolejne 3 dni będziecie czytać ten tekst, a ja dzięki niemu obronię przewód doktorski. Czyli mamy moment. Co się z nim dzieje w samochodzie? Jest przekazywany poprzez układ przeniesienia napędu na koła. W wyniku tego koła się obracają, a w punkcie ich styku z podłożem pojawia się siła styczna, pozwalająca się naszemu autu „odepchnąć” i jechać. Dzięki temu jesteśmy w stanie na hamowni zmierzyć moment obrotowy silnika. Dopiero w wyniku pomiaru momentu, a następnie strat w układzie przeniesienia napędu, komputer przelicza wszystko w pamięci i rysuje nam wykresy momentu obrotowego i mocy w funkcji obrotów wału korbowego. To nam się za chwilę bardzo przyda.


A czym jest moc? Jest to ilość energii wygenerowanej przez silnik w jednostce czasu. Wynika ona bezpośrednio z momentu obrotowego i prędkości obrotowej wału korbowego. Jak widzicie jeden parametr bez drugiego nie istnieje i są one bardzo od siebie zależne. Chcąc obliczyć moc musimy pomnożyć wartość momentu obrotowego i prędkości obrotowej, a następnie podzielić przez 9549. Moment oczywiście podstawiamy w niutonach, a prędkość obrotową w radianach na sekundę. Dzielenie przez 9549 potrzebne jest do tego, żeby finalnie uzyskać wynik w kW (kilowatach).

I co teraz? Co jest ważniejsze? Moc czy moment? Tak naprawdę ważny jest przebieg krzywej momentu. On tu rozdaje karty. Im wyższy będzie moment i w im szerszym zakresie prędkości obrotowych będzie dostępny tym ładniej będzie wyglądał wykres mocy i tym szybciej będzie jeździło auto. No, bo skoro moc to iloczyn momentu i prędkości obrotowej to… im wyżej będzie się kręcił silnik i im więcej będzie momentu tym więcej będzie mocy. Jak widzicie moment i moc są jak płuca i serce. Jak jajko i kura. No może ze wskazaniem na jajko i serce ;-).
No to dlaczego w takim razie diesle mające wysoki moment i moc, mają gorszy wynik do setki od benzyny? Bo taka ich natura. Wolnossący silnik diesla nie jest w stanie osiągać wysokich obrotów ze względu na ograniczenia konstrukcyjne. Silnik benzynowy może. Wynika to głównie ze sposobu spalania paliwa w cylindrach. Ale o tym kiedy indziej. Zrobiono więc tak. Dołożono do diesla turbosprężarkę. To pozwoliło osiągnąć wyższy moment, a co za tym idzie wyższą moc. Ale… zawsze jest jakieś ale. Ale obroty użytecznie niewiele się zwiększyły. Co to znaczy? Znaczy to, że diesel jest mocny, ale krótko. I teraz dochodzimy do porównania osiągów dwóch silników. Temat również bardzo modny i nośny.
Chcąc być sprawiedliwym porównujmy dwa silniki doładowane. To co nam się rzuci w oczy to mniejsza rozpiętość w silniku benzynowym między mocą, a momentem. Druga rzecz to wartość obrotów przy jakich uzyskiwane są maksymalne wartości. Przyjmijmy, że maksymalny moment obrotowy diesel uzyskuje przy 2500 obr/min, a benzyna przy 5000 obr/min. To znaczy, że przy rozpędzaniu w dieslu trzeba będzie wcześniej zmienić bieg. Jakie będą skutki takiego działania? Pamiętacie jak pisałem na początku, że na koła przenoszony jest moment obrotowy? Przez co jest przenoszony? Między innymi przez skrzynię biegów. Skrzynia realizuje zmianę przełożenia. Co to znaczy? Na pierwszym, drugim i trzecim biegu mamy na styku koła z podłożem większy moment niż ten wygenerowany przez silnik. Dlaczego? Bo te biegi redukują prędkość obrotową, a co za tym idzie zwiększa się moment obrotowy na przekazywany na koło. Moc jest cały czas taka sama. Jeśli więc ruszają dwa auta równocześnie to ten z silnikiem diesla będzie musiał wcześniej zmienić bieg, co obniży jego zdolność „odpychania” się od drogi. W związku z tym zacznie wolniej przyśpieszać. A kierowca w benzyniaku jeszcze ciągnie do odcinki przy 5000 obr/min.

No to moc czy moment? Jak najwyższy moment w jak najszerszym zakresie prędkości obrotowych. Jeśli ten warunek spełnimy to i moc będzie duża. Ideałem byłby silnik, którego wykres momentu przebiega wysoko i płasko. Wtedy moc będzie rosła w miarę liniowo. Jak tego dokonać? Potrzebny jest nieduży lekki silnik o małym skoku tłoka z doładowaniem zapewniającym wysokie ciśnienie w szerokim zakresie obrotów. A teraz popatrzcie na silnik bolidu F1. Można? Można. Takie rozwiązanie sprawdzi się jedynie wtedy kiedy chcemy szybko jeździć. Chyba nikt nie ma wątpliwości, że silnik z F1 słabo sprawdziłby się w czterdziestotonowej ciężarówce. Tam potrzebny jest bardzo wysoki moment obrotowy, niekoniecznie w szerokim zakresie obrotów. Jego niedobory załatwia się skrzynią biegów o 16 przełożeniach.

Jak widzicie, ważna jest zarówno moc jak i moment. Ale najważniejsze są obroty, przy których osiągane są wartości maksymalne. Im wyższe tym lepiej. Tylko jak to zniesie silnik? O tym jak go zabezpieczyć przy maksymalnym obciążeniu opowie Michał Izdebski, ekspert działu technicznego Castrol:
Choć brzmi to paradoksalnie, dla większości elementów silnika wyższa prędkość obrotowa jest korzystniejsza, ze względu na tworzenie się trwalszego tzw. klina smarnego. Okazuje się, że jednostkowe zużycie podczas jednego obrotu wału korbowego silnika jest mniejsze przy prędkości np. 6000 obr./min. niż przy 1000 obr./min.
Wydatek pompy oleju (ilość przetłoczonego oleju) zależy nie tylko od obrotów, ale też od samego oleju. Jeśli producent silnika zaprojektował układ smarowania na olej SAE 5W-30 to przy zastosowaniu oleju 5W-40 opory pracy silnika przy 100°C (jest to najczęstsza temperatura pracy oleju), jak i pompy oleju będą większe. Skutkować to będzie większym zużyciem paliwa lub mniejszą mocą silnika oraz mniejszą ilością przepompowanego oleju przez węzły tarcia, co z kolei może doprowadzić do pogorszenia ochrony przeciwzużyciowej silnika i jego uszkodzenia.
Wpis powstał w wyniku współpracy z marką Castrol.
232