Optymalne obroty silnika

Jest wiele czynników, jakie należy uwzględnić przy określaniu optymalnych obrotów silnika. Dwa z nich są najważniejsze: wielkość zużycia paliwa i szybkość zużycia elementów silnika. Zużycie paliwa jest tym mniejsze, im większa jego część zostanie całkowicie spalona od chwili zapłonu do momentu, gdy zakończy się spalanie i zacznie dopalanie. Wynika z tego zjawisko charakterystyczne dla silników z zapłonem iskrowym, a polegające na tym, że ich obroty maksymalne są większe od obrotów mocy maksymalnej. W silnikach z zapłonem samoczynnym zjawisko to nie występuje. Istnieje za to inne niekorzystne zjawisko, występujące także w silnikach z zapłonem iskrowym. Po przekroczeniu pewnej prędkości obrotowej zwiększają się opory przepływu przez zawór ssący i napełnienie cylindra staje się coraz gorsze, co powoduje dość gwałtowny spadek mocy.

Duża prędkość obrotowa powoduje konieczność stosowania bardzo silnych sprężyn, zamykających zawory. Wynika to z ich bezwładności. Przy pewnej prędkości zawory nie zdążą się w odpowiednim momencie zamykać, co owocuje spadkiem mocy silnika. Większe prędkości obrotowe to także szybsze zużycie wielu elementów silnika nie tylko wskutek ich gorszego smarowania, ale także w wyniku gorszego odprowadzania ciepła. Elementy rozgrzane od spalającej się mieszanki mają zbyt mało czasu żeby oddać ciepło kadłubowi silnika lub jego głowicy.

Równie szkodliwe dla silnika są niskie obroty. Podobnie, jak przy wysokich, smarowanie nie jest dostateczne. Na dodatek wzrasta w znaczący sposób obciążenie układu korbowego, powodujące „wybijanie” panewek i szybsze zużycie sworzni tłokowych wraz z ich łożyskowaniem oraz czopów korbowodowych.

Istotnym parametrem silnika jest prędkość obrotowa, przy której występuje maksymalny moment obrotowy. Im ta prędkość jest mniejsza, tym, większy jest zakres użytecznych obrotów silnika, czyli tym bardziej jest on elastyczny. Silnik taki osiąga bardzo szybko dostatecznie dużą moc potrzebną do normalnej pracy, po czym ta moc stopniowo rośnie wraz z obrotami, by w pewnym momencie osiągnąć swoje maksimum. Zwiększanie mocy skutkuje większym zapotrzebowaniem na paliwo, a więc większym zużyciem jednostkowym.

Mając powyższe na uwadze, można przyjąć, że zakres optymalnych obrotów silnika nie jest wielkością stałą, lecz zależy m. in. od niezbędnej mocy minimalnej, niezbędnej dla wykonania danej czynności, np. szybkiego rozpędzania się lub jazdy do góry stromą drogą. Ze względów ekonomicznych najkorzystniejsza jest eksploatacja silnika nieco powyżej obrotów maksymalnego momentu obrotowego, pozwalająca na jazdę ciągłą przy najmniejszym możliwym zapotrzebowaniu na paliwo przez silnik oraz umożliwiająca przyspieszanie bez potrzeby redukowania biegów.

Zobacz też: Układ korbowy silnika