Moment obrotowy silnika (maksymalny moment obrotowy) to jedna z najważniejszych wartości, jakie opisują możliwości silnika spalinowego i elektrycznego. Co to jest moment obrotowy? Jak moment obrotowy wpływa na właściwości jezdne i możliwości samochodu?

Co to jest moment obrotowy?

Moment obrotowy silnika to siła, jaką dysponuje jednostka napędowa. W przypadku silników spalinowych (zasilanych benzyną lub olejem napędowym) moment obrotowy jest mierzony na wale korbowym. W przypadku silników elektrycznych, moment obrotowy jest mierzony na wale wirnika.

Definicja fizyczna: moment obrotowy to siła pomnożona przez długość ramienia w ruchu obrotowym. Moment obrotowy wyrażany jest w niutonometrach Nm (1 Niuton na 1 metr).

W niutonometrach określa się również moment dokręcenia śrub, nakrętek, świec zapłonowych, świec żarowych itd.

Jak obliczyć moment obrotowy silnika?

Załóżmy, że promień obrotu wału korbowego wynosi 0,25 metra. Tłoki poprzez korbowody naciskają na wał korbowy z siłą 50 N. Moment obrotowy takiego silnika wynosi 50 x 0,25 czyli 12,5 Nm.

Maksymalny moment obrotowy: dostępność momentu obrotowego

W danych technicznych, opisujących daną jednostkę napędową, umieszcza się określenie “maksymalny moment obrotowy”. Trzeba zwracać uwagę na dodatkowe dane, które mają kluczowe znaczenie dla określenia momentu obrotowego.

• Przykład 1: silnik wysokoprężny 2.0 (1997cm3) HDi FAP. Moc 163 KM. Maksymalny moment obrotowy 340 Nm przy 2000 obr/min.
• Przykład 2: silnik benzynowy 2.0 (1987cm3) Dual VVT-iE. Moc 173 KM. Maksymalny moment obrotowy 208 Nm przy 4300 – 5200 obr/min.

Moment obrotowy silnika, w przypadku silników tłokowych, nie jest wartością stałą. Jest on dostępny tylko w określonych warunkach.  Podobnie jak moc silnika.

A zatem: w przypadku przykładowego silnika diesla, najwyższy moment obrotowy, jaki można uzyskać, to 340 Nm. Jest on dostępny tylko wtedy, gdy prędkość obrotowa silnika wynosi 2000 obr/min.

W przypadku przykładowego silnika benzynowego, najwyższy moment obrotowy, jaki można uzyskać, to 208 Nm. Taki moment jest dostępny, gdy prędkość obrotowa silnika znajduje się w zakresie od 4300 do 5200 obr/min.

Jak to wygląda w przypadku silnika elektrycznego?

W przypadku silników elektrycznych, maksymalny moment obrotowy jest dostępny w niemalże całym zakresie obrotów silnika.

• Przykład: silnik elektryczny o mocy 92 KM, montowany w Renault ZOE (silnik produkowany w latach 2017 – 2019). Maksymalny moment obrotowy wynosi 220 Nm i jest dostępny w zakresie od 250 obr/min do 2500 obr/min.

Szybka i szeroka dostępność momentu obrotowego w samochodach elektrycznych sprawia, że cechują się one dobrym przyspieszeniem. W napędach hybrydowych, spalinowo – elektrycznych, stała dostępność wysokiej mocy silnika elektrycznego sprawia, że samochód zużywa mniej paliwa. Zastosowany w napędzie hybrydowym silnik spalinowy nie musi osiągać wysokich obrotów, albowiem jest wspomagany przez silnik elektryczny. Ma to z kolei wpływ na niskie zużycie paliwa.

Jak moment obrotowy wpływa na jazdę samochodem?

Wysoki moment obrotowy, dostępny przy niskich obrotach silnika zapewnia dobrą elastyczność. Im wyższy moment obrotowy przy określonej prędkości obrotowej silnika, tym bardziej dostępna jest możliwość szybkiego ruszania z miejsca i sprawne wyprzedzanie na trasie.

W silnikach z turbodoładowaniem, moment obrotowy przyrasta wraz z obrotami silnika zdecydowanie szybciej, niż w silnikach wolnossących (bez turbosprężarki albo kompresora).

W silnikach benzynowych dostępność wysokich wartości momentu obrotowego jest szersza niż w silnikach diesla (patrz wcześniejszy przykład: w silniku benzynowym maksymalny moment obrotowy był dostępny w zakresie prędkości od 4300 do 5200 obr/min, w dieslu tylko przy 2000 obr/min). W silnikach diesla moment obrotowy jest wysoki przy wysokich obrotach silnika, a przy niskich bardzo szybko spada.

Silniki mające wysoki moment obrotowy, ale małą moc, są idealne do ciężkiej pracy. Doskonale nadają się np. do aut/pojazdów, wykorzystywanych do przewozu towarów albo ciągnięcia przyczep. Jednak niezwykle ospale reagują na naciśnięcie pedału gazu.

Silniki mające bardzo wysoką moc, ale mały moment obrotowy, bardzo szybko reagują na wciśnięcie gazu. Jednak nie nadają się do jazdy w górach czy ciągnięcia przyczepy. Za to są świetne np. do wyścigów.

Można zatem przyjąć, że samochód najbardziej zbliżony do ideału, powinien oferować zbliżone wartości momentu obrotowego i mocy (zazwyczaj z przewagą momentu obrotowego).

Jeśli samochód (pojazd specjalistyczny) ma być wykorzystywany do jazdy w górach, ciągnięcia przyczep, albo ciężkiej pracy (przewóz towarów, jazda w terenie), jeśli auto jest bardzo ciężkie, to jego napęd powinien charakteryzować się bardzo wysokim momentem obrotowym.

• Przykład: samochody ciężarowe i dostawcze. Ich silniki generują bardzo wysoki moment obrotowy, ale moc silnika w stosunku do pojemności może być niewielka.
• Przykład: silnik benzynowy z Mitsubishi Pajero (montowany w latach 2006 – 2017) ma bardzo dużą pojemność: aż 3,8 l. Jednostka napędowa generuje maksymalną moc 250 KM przy bardzo wysokich obrotach: 6000 obr/min. Jednak maksymalny moment obrotowy 329 Nm dostępny jest już przy prędkości obrotowej 2750 obr/min.
• Przykład 2. Silniki samochodów ciężarowych Scania V8 DC 16 116 520 KM i DC 16 117 580 KM. Ogromny moment obrotowy dostępny jest już przy bardzo niskich prędkościach obrotowych.
  W silniku o mocy 520 KM, maksymalny moment obrotowy 2700 Nm dostępny jest już w zakresie prędkości obrotowych silnika od 1000 do 1300 obr/min.
  W silniku o mocy 580 KM, maksymalny moment obrotowy 3000 Nm dostępny jest już w zakresie prędkości obrotowych silnika od 950 do 1350 obr/min.

Moment obrotowy a moc silnika

Moc silnika to moment obrotowy pomnożony przez obroty silnika (prędkość obrotowa w danym momencie).