Ροπή στρέψης και κινητήρες

Ροπή στρέψης (C&D 16, 3/1991)

Κείμενο: Δ. Χοϊδάς
Τι είναι, πώς μετριέται, ποια είναι η σχέση της με την ιπποδύναμη και πώς μπορεί να την υπολογίσει κανείς.
cd0.jpg
Οι «περί ροπής και ιπποδυνάμεως» αναλύσεις μέχρι τώρα έχουν μια ιστορία με περισσότερο από είκοσι χρόνια διάρκεια. Ο λόγος είναι απλός: σαν έννοια φυσικής, η ροπή είναι απόλυτα κατανοητή και - θεωρητικά - απόλυτα «κατακτημένη» από όλους τους απόφοιτους του κλασικού εξατάξιου γυμνασίου.
Από τη στιγμή όμως, που η έννοια αυτή συναντάται 03ς «ροπή στρέψεως» σε κινητήρα αυτοκινήτου, αρχίζει μια διαδικασία ημι-κατανόησης με μοναδικό αποτέλεσμα τη σύγχυση… Όλοι προσπαθούν να εξηγήσουν τι σημαίνει το τρίπτυχο «δύναμη-ροπή- ισχύς» και ποια ποιοτική επίδραση υπάρχει στην απόδοση του κινητήρα από την ποσοτική διαφοροποίησή τους. Τα πράγματα γίνονται πιο περίπλοκα από τη στιγμή που ο υποψήφιος αγοραστής βρίσκεται αντιμέτωπος με το «τόση ροπή στις τόσες στροφές» και με το «τόσοι ίπποι στις τόσες στροφές», προσπαθώντας μέσα από αυτά τα δύο ζεύγη στοιχείων να προβλέψει ποια θα είναι η συμπεριφορά του «υπ' όψιν» αυτοκινήτου, συγκριτικά με άλλα αυτοκίνητα που έχει - ή όχι… - οδηγήσει: πράγμα αρκετά δύσκολο για κάποιον που δεν έχει επαρκή «εποπτεία» του θέματος… Για να κάνουμε τα πράγματα όσο γίνεται πιο κατανοητά, θα καταπιαστούμε με το θέμα αρχίζοντας με τα απολύτως βασικά, σε θεωρητική «γυμνασιακή» βάση, για να καταλήξουμε στη σύνθετη, περίπλοκη πραγματικότητα.

ΔΥΝΑΜΗ-ΕΡΓΟ-ΙΣΧΥΣ

Είστε σε έναν οριζόντιο επίπεδο δρόμο με κατεστραμμένο ντιστριμπιτέρ. Το συνεργείο βρίσκεται ένα χιλιόμετρο μακριά και δεν υπάρχει διαθέσιμο όχημα να σας ρυμουλκήσει: πρέπει να σπρώξετε με τα χέρια το αυτοκίνητο σας που ζυγίζει 1000 κιλά. Αν υποθέσουμε ότι θα πιάσετε ένα σταθερό ρυθμό χωρίς στάσεις (και σπρώχνετε με μια μέση δύναμη 20 κιλών), μπορούμε να υπολογίσουμε ότι σε μια ώρα περίπου θα έχετε φτάσει (κάθιδρος…) στον προορισμό σας. Τα πράγματα θα ήταν ευκολότερα, αν το αυτοκίνητο σας ζύγιζε μόνο 500 κιλά. Στην περίπτωση αυτή, θα είχατε δύο εκδοχές: ή να βάλετε λιγότερη δύναμη για να μην κουράζεστε (και να φτάσετε στον ίδιο χρόνο στον προορισμό σας), ή να βάλετε την ίδια δύναμη και να φτάσετε πολύ συντομότερα στον προορισμό σας…
Είτε όμως το αυτοκίνητο σας ζυγίζει 500, είτε 1000 κιλά, αν το σπρώξετε με 20 κιλά δύναμη για διάστημα ενός χιλιομέτρου, το έργο θα είναι ακριβώς το ίδιο: η φυσική, σαφώς ορίζει ότι έργο=δύναμη Χ διάστημα. Απλά, θα διαφέρει ο χρόνος ολοκλήρωσης της προσπάθειας.
Αν εμφανιστεί τώρα κάποιος να σας βοηθήσει «προσθέτοντας» άλλα 20 κιλά ωστικής δύναμης, το αποτέλεσμα θα είναι να φτάσει το αυτοκίνητο νωρίτερα στον προορισμό του. Παρόλο που το αποτέλεσμα θα είναι το ίδιο (δηλαδή να μεταφερθεί το αυτοκίνητο από «εδώ» μέχρι «εκεί»), εντούτοις, για τη φυσική, το έργο έχει διπλασιαστεί: μια διπλάσια δύναμη έχει εφαρμοστεί για την ίδια απόσταση, άρα έχει διπλασιαστεί και το γινόμενο.
Το έργο θα ήταν ίδιο αν αποφασίζατε να «μοιράσετε» τη δύναμη για να μην κουράζεστε. Αν δηλαδή, αντί ο καθένας μόνος του να ασκεί 20 κιλά δύναμης, αποφασίζατε από κοινού να βάλετε από δέκα κιλά δύναμης ο καθένας. Μια άλλη έννοια που μας είναι χρήσιμη είναι η ισχύς. Με την ισχύ μπορούμε να εκφράσουμε ποσοτικά την ένταση μιας δραστηριότητας: άρα το ρυθμό παραγωγής έργου σε σχέση με το χρόνο. Σύμφωνα με τη φυσική, ισχύς=έργο/ χρόνος. Πάνω σε αυτό τον ορισμό, μπορούμε να κάνουμε μια αξιοπρόσεκτη παρατήρηση: καθώς το έργο είναι «δύναμη επί το διάστημα» κι η ταχύτητα είναι διάστημα δια του χρόνου, τότε ισχύς=δύναμη Χ ταχύτητα. Κι αυτός ο τελευταίος ορισμός θα μας είναι εξαιρετικά χρήσιμος όταν θα χρειαστεί να μιλήσουμε για «γραναζώματα» και σχέσεις μετάδοσης.

ΡΟΠΗ

Όλα όσα είπαμε μέχρι τώρα αφορούν φαινόμενα που συμβαίνουν στην ευθεία. Όλα όμως γυρίζουν: η Γη, οι ρόδες, οι κινητήρες. Η δύναμη είναι το αίτιο που μεταβάλλει την κινητική κατάσταση ευθυγράμμως κινουμένων (ή έστω, εκτρεπομένων από την ευθεία) σωμάτων. Τι είναι όμως, αυτό που τα εξαναγκάζει να περιστρέφονται; Η απάντηση είναι - κι εδώ - η δύναμη. Στην περίπτωση, όμως, αυτή, δεν μας αρκεί μόνο η γνώση του μεγέθους της δύναμης και η διεύθυνσή της: εξίσου σημαντική είναι και η απόσταση της επενεργούσας δύναμης από τον άξονα περιστροφής.
Αυτός είναι κι ο λόγος που στη φυσική υπάρχει ο όρος της ροπής από μαθηματικής πλευράς:
ροπή=δύναμη x απόσταση
Από το σημείο αυτό και μετά, τα πράγματα, όσον αφορά σώματα που περιστρέφονται, είναι ανάλογα με αυτά που ήδη συζητήσαμε για σώματα που κινούνται ευθύγραμμα. Μόνο που εκεί που μιλούσαμε για δύναμη θα μιλούμε για ροπή, ενώ εκεί που μιλούσαμε για ταχύτητα θα μιλούμε για γωνιακή ταχύτητα (ή για συχνότητα περιστροφής).
Θυμάστε, λίγο πριν, που λέγαμε ότι η ισχύς είναι ίση με το γινόμενο της δύναμης που ασκείται σε ένα - ευθύγραμμα κινούμενο - σώμα επί την ταχύτητα του σώματος; Στην περίπτωση της περιστροφής ισχύει ένας πολύ σημαντικός τύπος, εξαιρετικά χρήσιμος όσον αφορά τους κινητήρες:
ισχύς=ροπή x συχνότητα περιστροφής

ΡΟΠΗ-ΙΠΠΟΔΥΝΑΜΗ ΚΑΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

Ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης δε είναι τίποτε άλλο από ένας μετατροπέα ενέργειας: παραλαμβάνει χημική ενέργεια (στη μορφή καυσίμου) και αποδίδει μηχανική ενέργεια στην έξοδο του στροφαλοφόρου άξονα και θερμική ενέργεια που αποβάλλεται στο περιβάλλον υπό μορφή απωλειών. Η απόδοση του κινητήρα εξαρτάται από δύο παράγοντες: από το πόσο μεγάλη είναι η ποσότητα της χημικής ενέργεια! που μπορεί να «διαχειριστεί» και από το πόσο σωστά γίνεται η «διαχείριση» της χημικής ενέργειας, έτσι ώστε να μεγιστοποιηθεί το μηχανικό αποτέλεσμα και να ελαχιστοποιηθούν οι θερμικές απόκλειες. Τρεις είναι οι παράμετροι που εκφράζουν την απόδοση ενός κινητήρα η ισχύς, η ροπή στρέψης και η ειδική κατανάλωση καυσίμου. Οι δυο πρώτες εκφράζουν αποκλειστικά το μηχανικό αποτέλεσμα, ενώ η τρίτη είναι εξίσου μεγάλης σημασίας, αφού μας πληροφορεί για την αποτελεσματικότητα του κινητήρα στο να μετατρέψει σε μηχανικό έργο την ενέργεια που του παρέχουμε υπό μορφή καυσίμου: η έννοια γραμμάρια καυσίμου ανά ίππο και ώρα είναι ένας πρακτικός-έμμεσος-τρόπος για να εκφράσουμε το βαθμό απόδοσης του κινητήρα.
cd1.jpg
Σχ. 1. Κινητήρας σχετικά αργόστροφος: στόχος εδώ η επίτευξη της μέγιστης ιπποδύναμης σε χαμηλές στροφές λειτουργίας, έστω και σε βάρος της απόλυτης τιμής της. Ένας κινητήρας ο οποίος βγάζει υψηλή ροπή στρέψης στις «λίγες» στροφές λειτουργίας, αλλά χαμηλή στις υψηλότερες.
cd2.jpg
Σχ. 2. Κινητήρας πολύστροφος. Με το δεδομένο ότι η ισχύς προκύπτει από τον πολλαπλασιασμό της ροπής επί τον αριθμό στροφών, η επίτευξη υψηλής ιπποδύναμης επιτυγχάνεται με τη διατήρηση μιας «μέτριας» τιμής ροπής, αλλά σε υψηλό ρυθμό περιστροφής.
cd3a.jpg cd3b.jpg
Σχ. 3. Δύο περιπτώσεις εφαρμογής ίδιας ροπής στρέψης. Αριστερά, ο μικρός μοχλοβραχίονας απαιτεί μεγάλη δύναμη- δεξιά, η αύξηση του μήκους επιτρέπει την άσκηση μικρότερης δύναμης για το ίδιο αποτέλεσμα.

Ας δούμε τώρα πώς όλα αυτά συσχετίζονται με τη λειτουργία του κινητήρα.
Στο σχήμα 4 έχουμε ένα σύστημα στροφάλου-μπιέλας με το έμβολο σε διαδοχικές θέσεις μέσα στον κύλινδρο. Όπως μπορούμε να δούμε, η πίεση που τα αέρια της καύσης ασκούν στην κεφαλή του εμβόλου «μετατρέπονται» σε δύναμη που μεταφέρεται κατά μήκος της μπιέλας. Η απόσταση της δύναμης αυτής από το κέντρο του στροφάλου δημιουργεί τη ροπή που τον στρέφει μια ροπή που, διερχόμενη από το κιβώτιο ταχυτήτων, πολλαπλασιάζεται ή υποπολλαπλασιάζεται (ανάλογα με τη σχέση) και μεταφέρεται στους τροχούς. Κατά τη διάρκειά της προς τα κάτω κίνησης του εμβόλου (στη φάση της καύσης και εκτόνωσης), η πίεση στην κεφαλή του δεν είναι σταθερή, αλλά παρουσιάζει μια αυξομείωση. Εξίσου μη σταθερή είναι κι η απόσταση της δύναμης της μπιέλας από το κέντρο του στροφάλου: αυτή η απόσταση μεταβάλλεται ανάλογα με τη γωνία της μπιέλας ως προς το στρόφαλο, στη διάρκεια που το έμβολο κατεβαίνει προς το Κάτω Νεκρό Σημείο. Το συμπέρασμα είναι ότι η παραγόμενη ροπή στο στρόφαλο δεν είναι σταθερή σε μέγεθος!
Η ροπή στρέψης του κινητήρα δεν είναι τίποτε άλλο από τη ροπή που εκφεύγει από το σφόνδυλο μετά την «εξομάλυνσή» της από τα «πάνω» και «κάτω» των τιμών της στις διάφορες «εσωτερικές» φάσεις της λειτουργίας του κινητήρα.
Βέβαια, ο κινητήρας του αυτοκινήτου δεν έχει μια «στατική» λειτουργία σε σταθερό αριθμό στροφών: από τις 750- 1000 στροφές του ρελαντί του μέχρι τις 6500-7000 στροφές που είναι και το όριο ασφαλούς λειτουργίας του, μεσολαβεί ένα ολόκληρο φάσμα στροφών στο οποίο η απόδοσή του μεταβάλλεται σε μεγάλο βαθμό.
Αυτό που συμβαίνει λοιπόν, στην πράξη, είναι ότι, σε διαφορετικές στροφές λειτουργίας, ο κινητήρας δίνει στην έξοδό του διαφορετική ροπή: η πλήρης γνώση της απόδοσης ενός κινητήρα, όσον αφορά τη ροπή που αποδίδει, απαιτεί να έχουμε τις τιμές της ροπής για όλο το φάσμα λειτουργίας του κινητήρα: με άλλα λόγια, το διάγραμμα κατανομής της ροπής σε συνάρτηση με τις στροφές. Παρατηρώντας ένα τέτοιο διάγραμμα (βλέπε σχήμα 5) διαπιστώνει κανείς ότι, στις λίγες στροφές, η ροπή έχει μια σχετικά χαμηλή τιμή, που συνεχούς αυξάνεται όσο οι στροφές του κινητήρα πλησιάζουν στην περιοχή της καλύτερης απόδοσης. Σε ένα κάποιο σημείο, η ροπή κορυφώνεται για ν' αρχίσει αμέσους μετά η «κάθοδος», καθώς, όσο αυξάνονται οι στροφές, αυξάνονται και οι τριβές (είτε μηχανικές, είτε ροϊκές). Η τιμή της ροπής στο σημείο που το διάγραμμα κορυφώνεται λέγεται μέγιστη ροπή στρέψης και είναι ακριβώς η τιμή που αναφέρεται στα προσπέκτους, σε συσχετισμό με τον αριθμό στροφών στις οποίες εμφανίζεται. Η τιμή αυτή (όπως βέβαια και όλες οι υπόλοιπες τιμές που συνθέτουν την καμπύλη της ροπής στρέψης) μετριέται σε ειδικά όργανα (δυναμόμετρα) με τέρμα γκάζι. Στο σημείο αυτό αξίζει να κάνουμε δύο αρκετά σημαντικές παρατηρήσεις.
Αν μετρήσουμε τη ροπή στρέψης, όχι με τέρμα γκάζι, αλλά με τα 3/4 του μέγιστου, το 1/2, το 1/4 κ.ο.κ., θα έχουμε μια σειρά από αντίστοιχες καμπύλες που θα παρουσιάζουν ένα κοινό σημείο: η κορύφωσή τους θα γίνεται στις ίδιες ή παραπλήσιες στροφές με αυτές της καμπύλης ροπής σε τέρμα γκάζι!
Στις στροφές όπου εμφανίζεται η μέγιστη ροπή στρέψης ελαχιστοποιείται η ειδική κατανάλωση.
Το συμπέρασμα που βγαίνει είναι απλό: στην περιοχή της μέγιστης ροπής στρέψης έχουμε την οικονομικότερη λειτουργία του κινητήρα. Ανεξάρτητα από το αν πατούμε το γκάζι τέρμα ή όχι, ο κινητήρας μας αξιοποιεί τη βενζίνη που του «δίνουμε» με τον καλύτερο τρόπο.
Σε τι μας χρειάζεται το διάγραμμα ροπής στρέψης; Σε τίποτα! Το μόνο που πραγματικά μας είναι χρήσιμο είναι η μέγιστη τιμή της ροπής και οι στροφές στις οποίες εμφανίζεται. Για παράδειγμα, μια διαφορά της τάξης του ενός χιλιογραμμομέτρου ροπής ανάμεσα σε δύο κινητήρες, στις 2000 στροφές, μεταφράζεται σε κάτι λιγότερο από 3 ίππους διαφοράς στην ιπποδύναμη. Η ίδια όμως διαφορά στις 6500 σημαίνει 9 ίππους (!), κάτι που γίνεται αμέσως εμφανές σε ένα διάγραμμα ιπποδύναμης,

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ

Αν ξέρουμε τη ροπή που αποδίδει ένας κινητήρας σε κάποιο ρυθμό περιστροφής μπορούμε εύκολα να βρούμε πόσοι ίπποι αποδίδονται εκείνη τη στιγμή: χοντρικά, πολλαπλασιάζοντας την τιμή της ροπής (σε χιλιογραμμόμετρα) επί τον αριθμό στροφών (ανά λεπτό) και επί τον διορθωτικό συντελεστή 14/10.000, βρίσκουμε την ισχύ που αντιστοιχεί σε αυτό τον αριθμό στροφών. Για παράδειγμα, αν ξέρουμε για κάποιον κινητήρα ότι αποδίδει 8 χγμ. στις 3000 σ.α.λ. και 7 στις 6000, μπορούμε πανεύκολα να βρούμε ποια είναι η ιπποδύναμη στις δύο αυτές συχνότητες περιστροφής:
Στις 3000 σ.α.λ., έχουμε:
Ισχύς (HP)=8x3000x 14/10000=33.6
Στις 6000 σ.α.λ., έχουμε:
Ισχύς (HP)=7x6000x 14/10000=58.8
cd4.jpg
Σχ. 4. Σε ένα σύστημα εμβόλου-μπιέλας- στροφάλου η ροπή συνεχώς διαφοροποιείται καθώς περιστρέφεται ο κινητήρας, η εξομάλυνσή της επιτυγχάνεται από το σφόνδυλο.
  1. Άνω Νεκρό Σημείο: η καύση μόλις έχει αρχίσει και η πίεση βρίσκεται σε χαμηλά επίπεδα. Επειδή όμως η κάθετη απόσταση της μπιέλας από το στρόφαλο είναι μηδενική, το γινόμενο «δύναμη χ απόσταση» (δηλαδή, η ροπή) είναι μηδενική.
  2. Το σημείο όπου η «στιγμιαία ροπή» βρίσκεται κοντά στο μέγιστό της: η καύση έχει ολοκληρωθεί, η πίεση στο έμβολο βρίσκεται λίγο «μετά» το μέγιστό της, ενώ η απόσταση της μπιέλας από το κέντρο περιστροφής είναι επαρκής για να μεγιστοποιηθεί το γινόμενο «δύναμη επί απόσταση».
  3. Η μπιέλα έχει τη μέγιστη απόσταση από το κέντρο του στροφάλου- η πίεση όμως στο έμβολο έχει μειωθεί πολύ. Η στιγμιαία ροπή έχει αρχίσει πάλι να μειώνεται…
cd5.jpg
Σχ. 5. Τυπικό διάγραμμα ροπής. Στον κάθετο άξονα ο κατασκευαστής δίνει τις τιμές, είτε σε χιλιογραμμόμετρα, είτε σε «νιουτόμετρα», όπως τείνει να καθιερωθεί τελευταία. Θυμίζουμε ότι ένα χιλιογραμμόμετρο ισούται με δέκα περίπου νιουτόμετρα.

Αντίστροφα, αν ξέρουμε σε κάποιες στροφές την ιπποδύναμη που αποδίδει ο κινητήρας, μπορούμε να βρούμε τη ροπή (σε χγμ.) που αντιστοιχεί, αν πολλαπλασιάσουμε την ισχύ (σε HP) με το 10000 και διαιρέσουμε το αποτέλεσμα με το δεκατετραπλάσιο του αριθμού στροφών.
Για παράδειγμα, η ροπή που παράγει ένας κινητήρας στις 4800 σ.α.λ., όταν εκεί αποδίδει 60 ίππους, είναι:
Μ (χγμ.)=10.000 x60/(14χ4800)=600.000/67.200=8.9
Σε τι όμως χρησιμεύουν όλοι αυτοί οι υπολογισμοί; Σε κάτι πολύ απλό: στην αποφυγή παρεξηγήσεων!

ΕΠΙ ΤΟΥ ΠΡΑΚΤΕΟΥ

Το ερώτημα είναι υπαρκτό και μας το έχουν θέσει αρκετοί αναγνώστες μέχρι τώρα: «Μου αρέσει το Α αυτοκίνητο που αποδίδει 90 ίππους στις 6000 στροφές και 13 χιλιογραμμόμετρα μέγιστης ροπής στις 3500. Επειδή, όμως, κινούμαι στα βουνά με τροχόσπιτο και χρειάζομαι "τράβηγμα" στις λίγες στροφές, σκέφτομαι να αγοράσω το Β που αποδίδει τη μέγιστη ροπή του (12 χιλιογραμμόμετρα) στις 2500 σ.α.λ., έστω κι αν η μέγιστη ιπποδύναμη περιορίζεται στους 60 ίππους στις 5200.
Τι λέτε να κάνω;»
Σε μια τέτοια περίπτωση, η καλύτερη λύση θα ήταν να έβρισκε ο ενδιαφερόμενος τα διαγράμματα ιπποδύναμης των δύο κινητήρων (θεωρώντας τα «ειλικρινή», έστω και με επιφύλαξη), να τα βάλει το ένα πάνω στο άλλο και να διαπιστώσει επακριβώς σε ποια περιοχή στροφών είναι ισχυρότερος ο ένας κινητήρας και σε ποια ο άλλος. Επειδή, όμως, ελάχιστοι κατασκευαστές έχουν τόσο ενημερωτικά προσπέκτους, είναι αναγκασμένος να καταφύγει σε προσεγγιστικούς υπολογισμούς, κάνοντας τη «χονδρική» παραδοχή ότι οι καμπύλες ιπποδύναμης έχουν περίπου ευθύγραμμο σχήμα ανάμεσα στα σημεία μέγιστης ισχύος και ροπής.
Ακολουθώντας τις οδηγίες που δώσαμε, μπορούμε να υπολογίσουμε πόση ισχύς αποδίδεται στα σημεία που τα δύο αυτοκίνητα αποδίδουν το μέγιστο της ροπής τους.
Έτσι, για το Α έχουμε (στις 3500 σ.α.λ.):
Ρα(ΗΡ)=13 Χ 3500 Χ 14/10000=63
Ενώ για το Β έχουμε (στις 2500 σ.α.λ.):
ΡΒ(ΗΡ)=12x2500 χ 14/10000=36
Όπως μπορούμε να δούμε στο συγκριτικό διάγραμμα (σχ. 8) που σχηματίσαμε, υπάρχει μια μεγάλη πιθανότητα ο συγκριτικά «πολύστροφος» κινητήρας Α να είναι ισχυρότερος από τον «αργόστροφο» Β ακόμα και στις χαμηλές στροφές. Υπάρχουν όμως περιπτώσεις που η «υποθετική» σύγκριση δύο κινητήρων δεν είναι τόσο απλή και τότε χρειάζονται αναλυτικές καμπύλες δυναμομέτρησης για να επιλεγεί ο πραγματικά αποδοτικότερος: πάρτε για παράδειγμα το σχ. 9, όπου οι κινητήρες Α και Β έχουν την ίδια μέγιστη ροπή στις ίδιες στροφές, μόνο που ο Α αποδίδει 5 ίππους περισσότερους από τον Β και μάλιστα σε 200 σ.α.λ. χαμηλότερο ρυθμό περιστροφής. Αν και θα περίμενε κανείς ο Α να είναι «προτιμητέος», το πιθανότερο είναι το αυτοκίνητο με τον κινητήρα Β να έχει ισχυρότερες επιδόσεις, αν και τα δύο έχουν το ίδιο αμάξωμα και το ίδιο κιβώτιο ταχυτήτων. Την αιτία αναζητήστε τη στο γεγονός ότι ο Β, στο μεγαλύτερο φάσμα στροφών, έχει υπέρτερη ισχύ, εκτός από το ελάχιστο εκείνο κομμάτι όπου αυτή μεγιστοποιείται.

ΣΕ ΤΙ ΧΡΗΣΙΜΕΥΕΙ Η ΙΠΠΟΔΥΝΑΜΗ;

Ξέρουμε από τη φυσική ότι η επιτάχυνση ενός σώματος είναι ίση με τη δύναμη που ασκείται στο σώμα, διαιρεμένη με τη μάζα του σώματος.
cd6.jpg
Σχ. 6. Επιλέγοντας ορισμένα σημεία της καμπύλης ροπής, με τους κατάλληλους υπολογισμούς μπορούμε να διαμορφώσουμε προσεγγιστικά την καμπύλη ιπποδύναμης.
cd7.jpg
Σχ. 7. Με μόνο εφόδιο τις μέγιστες τιμές ροπής και ιπποδύναμης, μπορούμε να έχουμε κάποια ποιοτικά (και όχι ποσοτικά) κριτήρια για τις καμπύλες ιπποδύναμης δύο κινητήρων.
cd8.jpg
Σχ 8 Ο κινητήρας «Α» αποδίδει 5 ίππους περισσότερους, ενώ η ιπποδύναμή του κορυφώνεται200σ.α.λ. «νωρίτερα» απ' ό,τι του Β. Παρ' όλ' αυτά, ο «Β» είναι ισχυρότερος σε ένα ευρύ φάσμα στροφών: το πιθανότερο είναι ότι το αυτοκίνητο στο οποίο ανήκει να έχει καλύτερες επιδόσεις απ' ό,τι το «Α»!

Έχοντας ήδη αναφερθεί στο γεγονός ότι η ισχύς που αναλίσκεται σε ένα σώμα είναι ίση με τη δύναμη που ασκείται σε ένα σώμα, πολλαπλασιασμένη με την ταχύτητα που κινείται, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι: Η δύναμη που ασκείται σε ένα σώμα (για να το επιταχύνει ή για να υπερνικηθούν οι τριβές στην κίνησή του) είναι ίση με την ισχύ που διατίθεται στο σώμα διαιρεμένη με την ταχύτητά του.
Τι σημαίνουν τα παραπάνω; Απλούστατα: σε μια ταχύτητα Α χλμ./ ώρα, η αύξηση κατά ένα ποσοστό της ιπποδύναμης αντιστοιχεί σε αύξηση κατά το ίδιο ποσοστό της επιτάχυνσης! Αυτό το ενδιαφέρον συμπέρασμα ισχύει για όλες τις ταχύτητες, εκτός από την τελική. Στην περιοχή της τελικής ταχύτητας, τα κέρδη από μια αύξηση στην ιπποδύναμη εμφανίζονται διαφοροποιημένα από τον παραπάνω «αναλογικό» κανόνα: αυτό όμως είναι ένα θέμα που θα συζητηθεί σε μελλοντικό «αεροδυναμικό» άρθρο…

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Η ροπή στρέψης δεν εκφράζει την απόδοση του αυτοκινήτου, αλλά την «ποιότητα» και «ένταση» της καύσης σε κάθε κύκλο.
Η ιπποδύναμη εκφράζει το συνολικό έργο που αποδίδεται από τον αριθμό κύκλων του κινητήρα που επιτυγχάνονται στη μονάδα του χρόνου. Η μέγιστη ροπή στρέψης εκφράζει το σημείο όπου έχουμε την αποδοτικότερη λειτουργία του κινητήρα, άρα και τη μέγιστη οικονομία καυσίμου. Η μέγιστη ιπποδύναμη εκφράζει την υψηλότερη δυνατή ταχύτητα που μπορεί να επιτευχθεί από ένα αμάξωμα όταν ο συγκεκριμένος κινητήρας συνδυαστεί με το απολύτως «ταιριαστό» κιβώτιο ταχυτήτων, διαφορικό και διάμετρο τροχών. Η μορφή της καμπύλης ιπποδύναμης (μέχρι και το μέγιστο σημείο της) εκφράζει την ικανότητα του κινητήρα να επιταχύνει. Σε συνδυασμό με την κλιμάκωση του κιβώτιου ταχυτήτων, μας ενδιαφέρει απόλυτα η μορφή της καμπύλης ιπποδύναμης λίγο πριν και μετά το μέγιστο σημείο της, έτσι ώστε να επιλεχθεί ο αριθμός στροφών που θα πρέπει να «κρατηθεί» κάθε ταχύτητα πριν την αλλαγή της, ώστε να έχουμε τι ς καλύτερες επιταχύνσεις. Όλα τα παραπάνω ισχύουν (σαν αριθμοί και αποτελέσματα) μόνο στην περίπτωση της οδήγησης με τέρμα γκάζι. Σε όλες τις άλλες περιπτώσεις, μόνο το σημείο της εμφάνισης της μέγιστης ροπής μένει - περίπου - σταθερό.