Moment obrotowy

Moment obrotowy to miara obrotowego, skręcającego wysiłku silnika, czyli siły, która faktycznie obraca wał korbowy, a przez skrzynię biegów i przekładnię główną także koła. Tam, gdzie moc opisuje tempo wykonywanej pracy, moment obrotowy opisuje wielkość siły dostępnej w danej chwili. W codziennym ujęciu jest tym, co kierowca odczuwa jako siłę uciągu: łatwością, z jaką samochód rusza z miejsca, ciągnie ładunek pod górę albo wyrywa do przodu podczas wyprzedzania bez potrzeby redukcji biegu. Silnik wytwarzający duży moment obrotowy w dole zakresu obrotów sprawia wrażenie mocnego i swobodnego, ponieważ obfity wysiłek jest na podorędziu, zanim silnik trzeba mocno zakręcić.

Mechanicznie moment obrotowy powstaje, gdy ciśnienie spalania popycha każdy tłok w dół cylindra, a ta siła liniowa działa na wał korbowy poprzez wykorbienie, czyli prostopadłą odległość między czopem korbowodu a osią wału korbowego. Dłuższy skok lub wyższe ciśnienie w cylindrze sprzyjają zatem większemu momentowi obrotowemu, dlatego silniki długoskokowe i doładowane ceni się za siłę uciągu. Standardową jednostką metryczną jest niutonometr (Nm); odpowiednikiem w układzie imperialnym jest funt-stopa (lb-ft), przy czym na każdy lb-ft przypada około 1,356 Nm. Współczesny turbodiesel o pojemności 2,0 litra może rozwijać około 320 do 400 Nm, podczas gdy duży osiągowy silnik V8 może przekroczyć 700 Nm.

Zależność między momentem obrotowym a mocą jest precyzyjna, a nie ogólnikowa: moc równa się momentowi obrotowemu pomnożonemu przez prędkość obrotową. W praktycznych jednostkach moc w kilowatach to w przybliżeniu moment obrotowy w niutonometrach razy prędkość obrotowa silnika w obr./min, podzielone przez 9550. Dlatego mały, szybko kręcący się silnik może dorównać mocą dużej, leniwej jednostce wytwarzającej znacznie większy moment przy niskich obrotach. Producenci podają zarówno wartość szczytową momentu obrotowego, jak i obroty albo zakres obrotów, przy których występuje; płaska, szeroka krzywa momentu utrzymująca się od niskich obrotów jest na ogół bardziej przydatna na drodze niż wysoki, lecz wąski szczyt.

Sposób dostarczania momentu obrotowego kształtuje charakter samochodu bardziej niż jakakolwiek pojedyncza liczba z nagłówka. Wolnossące silniki benzynowe zwykle budują moment stopniowo i osiągają szczyt dość wysoko w zakresie obrotów, nagradzając kręcenie. Silniki doładowane, zwłaszcza wysokoprężne, rozwijają mocny zastrzyk momentu obrotowego tuż powyżej obrotów biegu jałowego, dając swobodną elastyczność w średnim zakresie, lecz czasem bardziej gwałtowny sposób dostarczania mocy. Silniki elektryczne są znów inne, wytwarzając maksymalny moment obrotowy od zerowych obrotów, co tłumaczy natychmiastowy, płynny napór pojazdów elektrycznych.

Moment obrotowy na silniku to tylko część obrazu, ponieważ przekładnia go zwielokrotnia. Niski pierwszy bieg i przełożenie główne o wysokiej wartości liczbowej wymieniają samą prędkość na znacznie zwiększony moment obrotowy na kołach, dzięki czemu pojazd o skromnej mocy potrafi mimo to ciężko holować lub stromo wspinać się pod górę. Rozumienie momentu obrotowego obok mocy, mocy efektywnej i stosunku mocy do masy daje znacznie prawdziwszy obraz tego, jak samochód naprawdę będzie się prowadził i sprawował, niż jakakolwiek pojedyncza liczba z osobna.