WARUM geht ein Motor aus? (Schaltgetriebe)

Bevor Sie meine Frage als eine Frage abschreiben, die bereits eine Million Mal beantwortet wurde, möchte ich klarstellen. Ich verstehe, dass der Motor eine bestimmte Drehzahl haben muss, und wenn Sie versuchen, die Kupplung sofort aus dem Stand heraus einzurücken, hat der Motor nicht genug Leistung, um das Fahrzeug bei dieser Drehzahl zu bewegen, und der Motor geht dann aus. Meine Frage ist, WARUM muss der Motor mit einer Mindestdrehzahl laufen? Zur Verdeutlichung möchte ich zwei spezifische Szenarien diskutieren:

1.) Angenommen, Sie gehen vom Punkt 1 in den Punkt 1 über. Sie schalten die Kupplung zu schnell ein. Der Motor versucht, das Fahrzeug zu bewegen, wodurch die Drehzahl zu niedrig wird und das Fahrzeug zum Stillstand kommt. Warum können Motoren nicht so niedrig ausgelegt werden, dass sie nicht einem abgewürgten Motor entsprechen? Liegt es daran, dass der Motor überhitzt und dies als Schutzmaßnahme dient?

2.) Angenommen, Sie fahren mit 120 km / h und dann fahren Sie im 5. Gang mit 30 km / h langsamer. In dieser Situation (das habe ich noch nie getan, aber ich rate nur) wird der Motor wahrscheinlich zum Stillstand kommen, weil der Motor eine bestimmte Drehzahl erreichen möchte, aber im 5. Gang muss der Motor langsamer als seine Mindestdrehzahl und der Motor sein hat nicht genug Kraft, um das Auto zu beschleunigen. Ist das richtig?

Danke für eure Hilfe! Ich lerne gerade, wie man einen Stick fährt, und ich möchte verstehen, wie alles auch unter der Motorhaube funktioniert :)

Worauf es ankommt, ist, dass es Kompromisse gibt. Im Falle des Motors ist es Drehmoment und drehende Masse im Verhältnis zur Motordrehzahl ... lesen Sie weiter.

Erstens wird nicht Leistung benötigt, sondern Drehmoment , um einen Motor am Laufen zu halten. In den frühen Tagen der Motoren hatte jeder einen Zylinder und lief nicht sehr schnell. Um es am Laufen zu halten, war ein sehr großes Schwungrad daran befestigt. Sobald der Motor lief, lief er weiter, weil es eine kleine physikalische Aussage gibt, die so etwas wie "Masse in Bewegung neigt dazu, in Bewegung zu bleiben" und umgekehrt "Masse in Ruhe neigt dazu, in Ruhe zu bleiben". Das Schwungrad liefert die Masse, von der ich spreche.

( HINWEIS: Dies ist eine Einzylinder-Dampfmaschine, es gilt jedoch dasselbe Prinzip.)

(Dieser Einzylinder-Gasmotor hat zwei Schwungmassen, eine auf jeder Seite.)

Die heutigen Motoren unterscheiden sich nicht von den alten. Sie benötigen immer noch die Masse, um weiterzulaufen. Ohne eine Art Schwungrad hören sie auf zu laufen. Ein Schaltgetriebe hat ein reguläres Schwungrad, das die Motormasse darstellt. Ein Automatikgetriebe hat einen Drehmomentwandler, der die Masse für seinen Motor ist. Ohne sie stirbt der Motor, weil nicht genug Masse vorhanden ist, um ihn zwischen den Kolbenzündungen in Gang zu halten. Die Schwungmasse liefert das Drehmoment, das erforderlich ist, um sie in Gang zu halten.

Auch in diesem Sinne muss der Motor mehr Drehmoment erzeugen, um einen Motor bei niedrigeren Drehzahlen laufen zu lassen. Stellen Sie sich ein großes Hochseeschiff mit Dieselmotor vor. Der Wartsila-Sulzer RTA96-C ist angeblich der größte Dieselmotor der Welt. Es läuft mit 127 Umdrehungen pro Minute (das ist in der Regel 1/7 der Geschwindigkeit eines durchschnittlichen Automotors). Wie bleibt es bei dieser Geschwindigkeit laufen? Zwei Gründe: Masse und Drehmoment. Die Gesamtmasse des Motors ist riesig ... sie geben nicht direkt an, wie groß die rotierende Masse (Kurbelwelle, Schwungräder usw.) des Motors ist, aber wenn Sie sich das Video ansehenSie werden sehen, wovon ich spreche. Der zweite Teil ist das Drehmoment. Sie geben an, dass die KW-Leistung ihres 14-Zylinder-Motors bei 127 U / min 80.080 KW beträgt. Wenn Sie das durch ein paar Berechnungen laufen lassen, wandelt sich 80.080 KW in 107.389,03 PS um, was bei der angegebenen Drehzahl 4.441.001,46 ft lbs Drehmoment entspricht. Ihr normales 4-Zylinder-Auto erreicht nur ein maximales Drehmoment von 150-180 ft lbs, und das bei einer viel höheren Drehzahl, beispielsweise zwischen 2500-6000. ( HINWEIS:Einige 4-Zylinder-Motoren können darüber hinaus noch mehr Leistung bringen, zum Beispiel 300 ft lbs oder mehr. Ich verwende die Zahlen nur als allgemeine Richtlinie.) Es ist ein minimales Drehmoment erforderlich, um den Motor am Laufen zu halten. Ich glaube nicht, dass Jay Leno darüber nachdenken würde, einen Wartsila-Motor in ein Auto zu stecken (obwohl ich wette, dass ihn das nicht davon abhält, über den Motor nachzudenken, lol).

Die Schwungmasse kann nur so viel. Sobald die Kurbelwelle eine niedrige Drehzahl erreicht, stoppt der Motor. Wenn ein Motor diese Schwelle unterschreitet und versucht, weiterzulaufen, werden die inneren Komponenten des Motors stark beansprucht. Denken Sie an den unbeweglichen Gegenstand (Kolben und Stangen), der der unwiderstehlichen Kraft (dem Aufblasen des Luft-Kraftstoff-Gemisches) ausgesetzt ist. Sobald der Motor genug verlangsamt ist, erreicht seine Masse (sowie die Masse des Autos) den Punkt, an dem er ruhen möchte (das andere Ende des Mass-in-Motion-Deals). Etwas muss geben und das gibt in der Regel auf Kosten des Kolbens / der Stange. Wenn Sie ein Fahrzeug aus der Geschwindigkeit heraus bremsen, während Sie das Getriebe im 5. Gang halten, werden Sie das tun, was als Schleppen des Motors bezeichnet wird. Sie werden spüren, wie der Motor stark ruckelt, bis er aufhört zu laufen. Über dieses Ruckeln habe ich gesprochen, als ich sagte, dass Ihr Motor unter extremer Belastung steht. Wenn dies lange genug getan wird, kann der Motor genug Stress erfahren, um einen katastrophalen Ausfall zu verursachen. Auch kurzzeitige Beschädigungen können auftreten.

Unterm Strich benötigt ein Motor also so viel Drehmoment, um am Laufen zu bleiben. Wenn der Motor langsamer wird, steigt die Drehmomentanforderung, um ihn am Laufen zu halten. Irgendwann hat ein kleiner Motor weder die erforderliche Masse noch kann er das Drehmoment erzeugen, das erforderlich ist, um ihn am Laufen zu halten.

Der Motor ist so optimiert, dass er bei hohen oder niedrigen Drehzahlen effizient ist (Rennmotor oder Betonmischer-Design), aber er kann nicht bei jeder möglichen Drehzahl effizient sein, sodass es dem Fahrer überlassen bleibt, den besten Gang und die beste Geschwindigkeit zu wählen die Leistungsfähigkeit des Motors, dh, die Drehzahl muss für die von diesem Motortyp geforderten Drehzahlen / Drehmomente angemessen sein.

Es gibt einige Probleme beim Versuch, einen Verbrennungsmotor langsam laufen zu lassen.

Bei einem Viertakt-Verbrennungsmotor durchläuft der Zylinder vier Takte.

Saugen-Squeeze-Bang-Blow

Nur beim "Bang" -Hub erzeugt der Zylinder ein Drehmoment. Während der anderen Hübe, insbesondere des Quetschhubs und der Übergänge zwischen den Hüben, verbraucht der Zylinder Drehmoment. Wenn wir vier oder weniger Zylinder haben, müssen wir uns daher auf die Trägheit verlassen, um den Motor am Laufen zu halten. Unterhalb einer bestimmten Geschwindigkeit funktioniert dies nicht und der Motor stoppt.

Wenn wir mehr als vier Zylinder haben, vermeiden wir dieses Problem. Es gibt immer mindestens einen Zylinder im "Bang" -Hub, aber wir haben ein anderes Problem.

Damit der Motor insgesamt Kraft aufbringen kann, müssen die Zylinder im "Knall" -Hub mehr Kraft aufbringen, als die Zylinder im Quetschhub verbrauchen. Ein Großteil dieser Kraft wird durch Wärmeausdehnung der Gase erzeugt, aber die Wärmeausdehnung ist ein vorübergehender Vorgang. Wenn die Gase in den "Knall" -Zylindern abkühlen, können sie nicht mehr genügend Kraft aufbringen, um die Kraft aus den "Quetsch" -Zylindern und die Reibung im Motor zu überwinden.

Dampfmaschinen sind eine andere Sache. Verbrennung und Dampferzeugung sind kontinuierliche Prozesse, unabhängig von der Drehzahl. Vorausgesetzt, der Motor verfügt über genügend Zylinder, kann er in jeder Position ein Drehmoment bei Drehzahl Null erzeugen.