¿Por qué el torque de los motores de gas y la curva de potencia siempre se encuentran a 5252 RPM?

Estoy viendo un programa de televisión llamado Tech Garage y simplemente afirman que las curvas de par motor y potencia siempre se encuentran a 5252 RPM. Suponiendo que esto sea cierto, ¿por qué sucede esto? ¿Es algo diseñado en motores, o es solo cómo funciona la termodinámica?


Si es resultado del diseño, ¿qué pasa con el motor para que sea verdad?

Es solo matemática , y se debe a que la potencia se define (en términos de torque) como 550 pies · lb por segundo .

Un solo HP es 33,000 libras movido 1 pie en 1 minuto (según James Watt, ese es el promedio de lo que puede hacer un caballo real). Un RPM de un motor que mueve la misma libra viajaría ~ 6.283 pies (la circunferencia de un círculo de radio de 1 pie).

33,000 / 6.283 = 5252

Solo por diversión, hice un poco de matemática en google, para mostrar que este es un artefacto del sistema de la unidad que se usa para poner los números en torque y potencia.

El número 5252 se puede calcular como:

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

El número exacto es 16,500 / π (33,000 / τ)

Entonces, si las matemáticas se hicieran en unidades métricas (vatios y newton-metros para el par), obtendría:

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

Este número es 30 / π (o 60 / τ), debido a la cantidad de segundos en un minuto. Si midió la velocidad de rotación del motor en radianes / segundo, el número se convertiría en 1 . Lo mismo se aplicaría al sistema no métrico, si se usaran libras-pie en lugar de caballos de fuerza para medir la potencia del motor.

Donde las "curvas se encuentran" es completamente un artefacto de colocar ambas cantidades (medidas en caballos de fuerza y ​​libras-pie) en las mismas escalas numéricas en el eje de un gráfico. Si los graficara uno contra el otro en lugar de contra RPM, esto se mostraría en ese punto (correspondiente a 5252 RPM) en un punto donde la potencia en caballos de fuerza y ​​el torque en libras-pie son los mismos.

Solo agrego a Marks la gran respuesta anterior:

Aunque la potencia se define en términos de par, la potencia es la medida más útil de la potencia de un motor cuando se trata de averiguar qué tan rápido será su automóvil, suponiendo que tenga una transmisión adecuada. Una transmisión altera la salida de torque, pero deja la potencia sin cambios (descuidando las pérdidas por fricción, etc.). Por lo tanto, el viejo dicho "caballos de fuerza vende autos, el torque gana carreras" es en realidad completamente falso en teoría. Un motor hipotético que producía 1000 pies-lb de torque, pero que solo aceleraba a 10 RPM, resultaría en un automóvil extremadamente lento.

Sin embargo, para los autos reales, la gente rara vez discute las curvas de potencia o torque reales. Por lo general, solo hablan sobre la potencia máxima o el par máximo. Los automóviles con alto torque generalmente lo producen en el extremo inferior, y esto también aumenta la potencia en el extremo inferior. Debido a que los caballos de fuerza están relacionados con las RPM, la potencia máxima generalmente llega a altas RPM. Por lo tanto, un motor de 'alto par' puede tener el mismo pico de HP que un motor de 'bajo par', pero el motor de alto par tendrá más caballos de fuerza en el extremo inferior del rango de RPM. Debido a esto, el automóvil será más rápido, pero las personas que solo consideran los valores máximos dirán que esto se debe al torque, cuando realmente se debe a una amplia banda de potencia. Recuerde: cualquier motor puede, en teoría, producir una cantidad de par arbitrariamente grande después de pasar por una transmisión.

Para un ejemplo hipotético simple, considere un motor A con una curva de potencia típica, luego imagine un motor B con la misma curva de potencia exacta, pero escalado x2 en el eje RPM. Si el motor A produjera HP pico a 5,000 RPM, el motor B produciría HP pico a 10,000 RPM. Si el motor A produjera 90 HP a 2,000 RPM, el motor B produciría 90 HP a 4,000 RPM.

Ahora, imagine enrutar el motor B a través de una transmisión sin fricción con una relación de 2: 1. Esto ralentizará efectivamente el motor B, de modo que las características de la curva de potencia modificada de la transmisión ahora se producen a las mismas velocidades de rotación que el motor A. El motor B ahora produce el mismo par exacto y potencia de salida que el motor A después de la transmisión, a pesar de El hecho de que el motor B claramente tendría menos torque antes de la transmisión. (Nuevamente, vea la gran explicación de Marks sobre las matemáticas)