Ne každému je hned jasné, co se přesně myslí, když je řeč o tzv. točivém momentu (kterému se také říká kroutící moment) a výkonu motoru. Někdy je slyšet názor, že se jedná o jedno a totéž, jindy se zase tvrdí, že na točivém momentu přece nezáleží a že podstatný je pouze ten výkon. Jaký je však skutečný vztah mezi těmito dvěma proměnnými? V následujících řádcích bychom se rádi na toto téma podívali blíže a objasnili, co oba pojmy znamenají a co z toho vyplývá pro náš motor, a tedy i pro samotné auto.
Točivý moment – co to vlastně je?
Již v této fázi se mohou vyskytnout první otázky. A je třeba přiznat, že téma a koncept nejsou zrovna nejjednodušší. Naštěstí se dá točivý moment názorněji a snáze pochopit na konkrétním příkladu. Předpokládejme tedy, že máme svislou stěnu, do které je ve vodorovné poloze upevněn nosník. Tento nosník nebo trám je v našem příkladu tzv. pákou. Páka určuje, o kolik se zvětšuje či zmenšuje síla působící na konec nosníku. Dejme tomu, že trám je dlouhý 50 cm. Nyní na jeho vzdálený konec umístíme malou krabičku o hmotnosti 1 kg. Čekáme, ale nic se neděje, nosník stále drží. Pokud je naším cílem oddělit trám od stěny, máme nyní dvě zásadní možnosti. Můžeme A: zvýšit hmotnost a na konec položit třeba větší krabici o váze 3 kg, aby se trám odlomil. Nebo B: prodloužíme rameno páky a ponecháme závaží tak, jak je.
To je totiž ústřední aspekt celého konceptu – délka ramene páky. Neboť tato délka krát síla působící na její konec představuje točivý moment působící na příslušný bod. Pokud nám tedy není možné nosník prodloužit, můžeme ho místo toho zatížit, což je poměrně jednoduché. Vzpomeňme si však na jinou nám známou situaci, kdy chceme povolit matice ráfku a už jsme vynaložili téměř veškerou sílu a ono se stále nic neděje. V takovém okamžiku nám přijde vhod ta druhá část rovnice, a sice délka páky. Stačí jen nasadit na křížový klíč nástavec, abychom stejnou silou dosáhli mnohem vyššího točivého momentu a matici tak snáze povolili.
To byl ten teoretický základ, fajn, ale jak to teda souvisí s autem, ptáte se? Pokud jste toto všechno pochopili, snadno si všimnete něčeho, co charakterizuje způsob práce pístů. Správně, rovněž využívají točivý moment, neboť každý válec je propojen s klikovým hřídelem prostřednictvím ojnice a tyto tyče mu slouží jako páky. Když se tedy směs vzduchu a plynu v pístu zapálí, dojde k její rozpínání, čímž se píst stlačí směrem dolů a působí na něj určitá síla. Díky tomu se uvede do pohybu ojnice, která následně pohání hřídel, a nakonec se tak dostane síla až do vašich kol.
A co tedy znamená výkon?
K tomu nám chybí už jen poslední veličina, a to je čas. Když pohybujeme tělesem vynaložením síly, je podstatné, jak rychle to dokážeme učinit. Když se například vrátíme k matici kola, můžeme si položit otázku, jak dlouho někomu potrvá, než ji povolí vhodnou pákou a určitou aplikovanou silou. Vždyť výkon se výrazně liší, pokud člověk na stejnou práci potřebuje deset vteřin nebo pouhé tři. Vyjádříme-li to pomocí rovnice, získáme výkon vynásobením točivého momentu časem.
Abychom neztratili náš vůz ze zřetele, podívejme se na to, jak jej ovlivňuje teda faktor času. Tím se dostáváme přímo k otáčkám motoru, které by neměly být žádnému majiteli auta cizím pojmem. Platí totiž, že čím rychleji probíhá spalovací proces, tím častěji se pohybuje píst, a tudíž se zvyšuje i počet otáček motoru.
V technických příručkách často najdeme jisté poměry otáček motoru ke kilowattům nebo k newtonmetrům v rámci parametrů našeho vozidla. Jedná se o tzv. maximální hodnoty, tj. nejvyšší výkon či největší sílu v newtonmetrech, kterou může motor vyvinout.
A co je důležitější – točivý moment nebo výkon?
Jasná odpověď: záleží to na dané situaci. Pokud mluvíme o cílové maximální rychlosti, které chceme dosáhnout, pak potřebujeme maximalizovat výkon. Jelikož se točivý moment nemůže dále zvětšovat nad určitou hodnotu, musí se zvýšit otáčky motoru. Přitom se může dokonce stát, že se síla působící na ojnice sníží, zatímco ty se budou pohybovat nahoru a dolů rychleji. Tím se dá vysvětlit, proč můžeme na grafech pozorovat, jak s rostoucím výkonem a otáčkami klesá točivý moment. Zařadíme-li vyšší rychlostní stupeň, otáčky nejprve klesnou a my jim můžeme dovolit opět vzrůst, abychom maximalizovali výkon.
Nicméně z hlediska akcelerace je rozhodující, v jakém čase je motor schopen vyvinout vysoký točivý moment. Překvapivě je to pro většinu z nás mnohem podstatnější než (maximální) výkon motoru, pokud totiž chceme šetřit životní prostředí a naši peněženku a zároveň dokážeme ocenit, když naše auto rychle zareaguje, je klíčové, za jaký čas auto využije plný točivý moment.
A právě zde mají elektromotory obrovskou výhodu. Neboť mají k dispozici celý točivý moment hned od začátku. To také objasňuje, proč se elektromobily rozjíždějí tak charakteristicky plynule a bez cukání, jakmile sešlápneme plynový pedál.
A řekněme si to na rovinu: Co může být hezčího než zrychlit na sto za pouhých pár sekund?
Krátké shrnutí
Dozvěděli jsme se tedy, že točivý moment a výkon spolu úzce souvisejí. První je síla, která působí na určitý bod, druhý je rozšíření o čas, ve kterém se to uskuteční. Není tedy možné uvažovat o jednom bez druhého. Nemůžete však jednoduše dát tyto dvě hodnoty vedle sebe a porovnat je, spíše je třeba věnovat pozornost tomu, co přesně je pro vás za jízdy důležité (vysoká špičková rychlost, prudký rozjezd?), a také tomu, že na výkon má vliv i faktor času vyjádřený v otáčkách za minutu. Jde tedy o zajímavou souhru, kterou se inženýři snaží optimalizovat již desítky let. S nově nabytými znalostmi by pro vás při budoucí koupi auta mělo být snazší zjistit, jak interpretovat uvedené hodnoty.
Komentovat