Torque do motor: o que é e como afeta o desempenho do seu motor

Quando vemos a publicidade que as diferentes marcas fazem dos seus carros nos meios de comunicação, podemos ver que, a nível técnico, costumam apresentar uma série de números relacionados com velocidade, consumo, aceleração... enfim, alguns números frios que também uma alta porcentagem de motoristas nunca será capaz de igualar. No entanto, há um facto físico de que todos os condutores gostam, que raramente é divulgado e que há poucos anos foi dada uma certa importância: a por motor.

Não muito tempo atrás, quando os carros ainda não haviam passado pela atual escalada de energia, o repetir do carro como a capacidade que ele tinha de ganhar velocidade. Esta afirmação popular, embora na hora de interpretar o que é reprís seja correta, Entenda o que é torque fica um pouco curto ou bastante impreciso

O que é torque?

O torque do motor, também conhecido como torque, é um magnitude física que mede o momento da força a ser aplicada a um eixo que gira sobre si mesmo a uma certa velocidade. Aplicado ao mundo automotivo e explicado de uma forma que todos possamos entender, pode ser definido como o força necessária para que o virabrequim do motor gire e, portanto, ser capaz de transmitir o referido movimento ao resto dos elementos mecânicos necessários para mover o veículo.

E é aí que observamos a primeira diferença entre realidade e costume; Quando nos referimos ao torque do motor para expressar a capacidade de aceleração de um veículo, não estamos realmente definindo o que é o torque do motor, estamos apenas descrevendo uma de suas aplicações. Isso ocorre porque o torque de um motor mede a potência necessária para que o motor gire um certo número de rotações, mas não leva em consideração a potência adicional que deve ser aplicada para modificar a velocidade angular do eixo ou virabrequim.

Um pouco de física para explicar o torque

Para te explicar o que é o torque do motor, fugindo dos princípios físicos, vou explicar a função do virabrequim e as forças que atuam sobre ele.

Uma máquina térmica gera poder nos cilindros. Especificamente, é no câmaras de combustão onde a mistura ar-combustível explode. É a energia liberada por essa explosão que gera um movimento linear ao empurrar o pistão na direção oposta à do cabeçote do motor. Os pistões dos diferentes cilindros são fixados ao Virabrequim por Rods e é justamente na união destes com o virabrequim que o movimento linear se transforma em movimento rotacional.

Vale a pena mencionar neste ponto a excepcional construção do motores rotativos, em que as câmaras circulares dos "cilindros" circundam diretamente um eixo central que gira sobre si mesmo movido pelas explosões produzidas nas câmaras, de modo que neste caso o movimento rotacional. De qualquer forma, os princípios físicos que atuam em relação ao torque do motor são os mesmos.

Mesmo sem entrar em um estudo excessivo, para simplificar a ideia de transformação de energia, pode-se dizer que os blocos rotativos geram torque em vez de potência. Nenhuma fé pode ser feita a esse respeito porque nem as câmaras nem o rotor dos motores rotativos são exatamente circulares e a ignição do combustível ocorre em uma parte da câmara, ao contrário dos motores convencionais de cilindros em que a mistura ar-combustível ocupa todo o seu volume .

Voltando à explicação física, a força exercida pelo pistão no virabrequim não é constante durante todo o processo de expansão. Isso porque dentro de cada cilindro o valor máximo de potência é gerado no momento da ignição do combustível. E com esses momentos de potência máxima vêm momentos de torque máximo.

O atraso entre o momento em que a potência máxima é gerada no cilindro e a máxima aplicada no virabrequim não é facilmente calculada. Isso ocorre porque os pistões não fazem um movimento puramente linear, mas sim, porque o virabrequim também não é completamente reto, eles fazem um movimento que combina o efeito linear do pistão com o efeito circular dos rolamentos da biela.

No entanto, esses momentos de potência máxima e torque máximo são de grande importância em termos de percepção de suavidade no funcionamento do motor.

Quanto mais cilindros o veículo tiver, mais vezes por minuto existirá aquele momento de força máxima e mais homogênea será a percepção do motorista sobre o bom funcionamento do motor.

Isso se deve ao fato de que em um motor de 2 cilindros, haverá um único momento de força máxima a cada 360º de rotação do virabrequim, em um motor de três cilindros acontecerá a cada 240º, em um dos seis a cada 120º e em breve. É claro que isso deve ser interpretado como pura teoria, pois hoje os fabricantes se esforçam para tornar seus motores o mais suaves possível em termos de operação.

este fator também influencia o fato de que em marcha lenta um motor gera mais vibrações e que também são mais perceptíveis: a 1.000 rotações por minuto há metade dos momentos de força máxima do que a 2.000 rotações. Por exemplo, a partir de uma marcha lenta média de 850 rotações por minuto, um motor de três cilindros gerará menos de dez momentos de força por segundo, enquanto um bloco de seis cilindros gerará quase vinte.

Se levarmos em conta que o humano "normal", diante de uma força intermitente de aplicação contínua, reconhece melhor os intervalos superiores a um décimo de segundo do que os inferiores, eis a explicação banal pela qual o público em geral reconhece as vibrações de os motores de dois ou três cilindros: porque o intervalo entre os momentos de máximo exterior é superior a um décimo de segundo.

Qual torque seu motor entrega?

Em muitas publicações sobre o mundo automobilístico, geralmente é medido o torque que o motor de um veículo “fornece”. Esta afirmação, por definição, não é correta desde que entendamos que o par é um força aplicada e nenhum força resultante. No entanto, também devido ao princípio físico de ação-reação, quando um momento de força é aplicado a um eixo que gira sobre si mesmo, outro momento de força é gerado automaticamente com a mesma intensidade e direção, mas na direção oposta ao original (Terceira lei de Newton).

Como Calcular o Torque do Motor - Carga do Motor

O torque do motor pode ser medido, mas seu cálculo é extremamente complicado e quase impossível para os mortais, por isso é mais fácil deixá-lo para profissionais capazes de lidar com máquinas modernas e programas de computador muito complexos, embora à primeira vista vejamos apenas um banco de rolos.

Como decorre da sua definição, num motor de combustão O torque é uma variável que depende da potência gerada nas câmaras do cilindro e do número de rotações em que o motor está girando naquele momento específico, de modo que seu valor pode ser calculado a partir da fórmula P = T · ω onde P é a potência expressa em watts ou watts , T é o torque expresso em Newton metros e ω é a velocidade radial de rotação expressa em radianos por segundo.

No entanto, existem outros fatores que afetam os valores teóricos que poderiam ser obtidos a partir da aplicação direta da fórmula, como o fricção interna do motor. Esses atritos internos significam que uma parte da potência obtida pelo motor não pode ser utilizada externamente, mas sim “perdida” no mesmo processo de movimento do motor, normalmente na forma de calor. Lembre-se disso energia não é criada, nem criada, nem destruída, ela apenas transforma.

Há também fatores externos que podem afetar a potência gerada por um motor, mesmo em situações que podem ser internamente comparáveis. Por exemplo, o mesmo motor girando a uma velocidade constante de 2.000 rotações por minuto gerará mais potência ao dirigir em uma estrada plana do que descer uma ladeira. Embora o número de rotações seja constante e, portanto, também a velocidade angular do virabrequim, o valor diferente da potência gerada em cada momento também se traduz em um valor diferente do torque aplicado ao virabrequim.

Muitos de vocês vão se perguntar como isso pode ser e a explicação é muito simples. Como todos sabemos, o movimento é gerado graças à ignição do mistura estequiométrica de combustível-ar nas câmaras do cilindro e se for necessária menos potência a solução é injetar uma mistura mais pobre em combustível e mais rica em ar. Esta é também a razão pela qual os computadores em nossos carros marcam um consumo instantâneo menor ou até zero quando baixamos uma porta.

Todos esses parâmetros que modificam a operação e os resultados teóricos de um mecanismo são chamados carga do motor, que pode ser definido como a quantidade de torque que um motor deve produzir para vencer as resistências que se opõem ao seu movimento.

Como vimos, a carga do motor depende tanto de causas internas do motor, como o atrito de suas diferentes partes móveis, quanto de agentes externos, como o atrito dos pneus ou a própria aerodinâmica do carro. Dei estes dois exemplos totalmente externos à mecânica do veículo porque em ambos os casos geram forças contrárias e constantemente variáveis ​​ao movimento do veículo, o que também repercute na valor de carga do motor será um parâmetro também constantemente variável.

A carga do motor também nos afeta durante a condução de uma forma muito clara que todos os motoristas apreciam. Se continuarmos com o mesmo exemplo de um veículo viajando a uma velocidade constante e a uma rotação constante do motor, por que é mais difícil para o carro ganhar velocidade em uma subida do que em uma descida? Bem, devido à variação da carga do motor.

Entrando novamente em um mundo teórico, quando um carro circula com velocidade constante em uma estrada plana, ele possui duas forças externas que se opõem ao seu movimento: aerodinâmica e arrasto. Quando o veículo começa a circular em um trecho ascendente, se mantivermos a velocidade constante, podemos considerar que a força aerodinâmica contrária ao movimento se mantém, mas o atrito se modifica no sentido de que é uma força gravitacional e no momento que o veículo começa a subir, haverá uma parte do atrito que "puxará" o carro para trás.

Se quisermos girar muito bem, também podemos colocar em jogo energia cinética e energia potencial. A energia cinética depende da massa e da velocidade do veículo e da energia potencial da massa e da altura. À medida que a altura aumenta, pelo princípio da conservação da energia, a energia cinética será transformada em energia potencial.

Neste caso de estrada para cima, somando o conjunto de forças externas que se opõem ao movimento, podemos dizer que a carga do motor aumenta e, portanto, a quantidade de torque "utilizável" do motor diminui, podendo-se observar várias situações:

• Se queremos manter a rotação constante do motor devemos exigir mais potência pressionando com mais força o acelerador para injetar uma mistura mais rica de combustível nas câmaras do cilindro.
• Se a inclinação da estrada aumenta, pode chegar o momento em que o veículo começa a perder velocidade. Isso se deve ao fato de que a carga do motor (forças contrárias ao movimento) é maior que o torque capaz de ser gerado no motor (forças positivas ao movimento).

• ficando potência e torque constantes, e aumentando a carga do motor, menos potência estará disponível para aumentar a velocidade do veículo porque a aceleração é proporcional à força aplicada: menos potência significa menos potência de aceleração.

Torque do motor e caixa de velocidades

No entanto, a física também é capaz de modificar o comportamento de corpos submetidos a diferentes forças e, no caso do virabrequim do motor do nosso carro, pode-se dizer que é capaz de enviar o torque que recebe dos cilindros para outras peças do veículo, como a caixa de velocidades.

O torque vem do motor para a caixa de câmbio na forma de movimento rotacional através do eixo de entrada. É por isso que quando um fabricante fala sobre seu catálogo de mudanças, sempre fala sobre limitações de torque e não de potência. No interior da caixa de velocidades existe um transformação de torque para força tangencial e de volta para torque. Como?

No interior da caixa de velocidades existem vários rodas dentadas que transmitem o movimento entre si simplesmente pelo engrenamento dos dentes entre si. Essas coroas dentadas, que se referem ao número de marchas que a transmissão possui, possuem um tamanho ou “relação de transmissão” diferente, por isso às vezes pode-se ler que uma transmissão possui x velocidades ou x relações; é o mesmo.

De qualquer forma, esse tamanho diferente das coroas é o que varia o torque de entrada e saída também pelo Princípio físico da conservação da energia: Quando duas rodas giram em malha (teoricamente) elas conservam energia, então o produto do torque pela velocidade angular deve ser mantido constante.

Explicando o princípio básico que afeta o torque, as velocidades mais baixas têm rodas dentadas maiores que as das marchas mais altas e sua lógica física é muito fácil de entender com um exemplo porque é algo que todos os motoristas percebem e sabem. aproveite, então continuamos com o mesmo carro circulando a 2.000 rotações por minuto, gerando potência e torque constantes.

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circulando em primeira marcha, o eixo de entrada de entrada está torcendo a caixa de engrenagens com uma determinada velocidade angular, mas está engatado. engrenagem de anel maior que irá girar a uma velocidade menor do que o eixo de entrada. Como a potência permanece constante na engrenagem, À medida que a velocidade angular de rotação diminui, o torque aumenta..

Se, por outro lado, circularmos na engrenagem mais alta, com a coroa ainda menor que a do eixo de entrada primário, acontecerá exatamente o contrário: a coroa da engrenagem mais alta girará em maior velocidade e, portanto, o o torque de saída diminuirá.

Essa variação de torque diante de uma constância teórica tanto da eficácia do bloco quanto da carga do motor é responsável pelo comportamento diferenciado que pode ser observado no carro ao ganhar velocidade. Porque todos sabem que dirigindo em velocidade constante, é mais fácil aumentar a velocidade do motor em marcha baixa do que em marcha longa, mesmo que a potência e o torque gerados no motor sejam os mesmos.

A razão é que em uma marcha mais alta, menos torque atinge as rodas motrizes. A razão é que na mesma rpm, os pneus vão girar mais rápido quanto maior a marcha. É por isso que às vezes podemos subir uma rampa bastante íngreme em primeira marcha a 1.500 rotações por minuto e outras vezes, dirigindo em 5ª ou 6ª, a menor inclinação nos faz reduzir uma marcha para não perder velocidade mesmo se dirigirmos em uma velocidade mais alta regime de revoluções.

Logicamente, estamos mais uma vez em um mundo teórico porque, na prática, à medida que a velocidade aumenta, aumenta também a força aerodinâmica que tende a desacelerar o carro, o perdas de energia por exemplo, devido ao maior aquecimento dos pneus... Em suma, uma série de agentes externos que geram forças contrárias ao movimento e que simplesmente vale a pena soar um pouco familiar para você entender melhor o torque do motor.

Torque em motores elétricos

Assim como nos motores rotativos, motores elétricos gerar diretamente movimento rotacional e, portanto, torque em vez de potência entendida como tal. Isso ocorre porque o princípio de funcionamento de um motor elétrico é baseado em um Princípio básico do magnetismo onde cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais opostos se atraem.

La base construtiva de um motor elétrico, explicado grosseiramente, por ser um cilindro magnetizado atravessado por um rotor que gira sobre si mesmo graças às constantes mudanças de carga do cilindro externo. O exemplo mais básico seria o da bússola: se não for tocada aponta para o norte magnético da Terra, mas se aproximarmos um ímã e o fizermos girar em movimentos circulares ao redor da bússola, sua agulha girará sobre si mesma na velocidade com que estamos movendo o ímã.

Há uma diferença básica quando se trata da qualidade do par obtido: es casos constante. Enquanto em um motor térmico o valor do torque pode variar dependendo do número de rotações em que o bloco gira, em um motor elétrico o torque é casos constante. Isso se deve ao princípio básico de funcionamento desses tipos de motor e a tecnologia aplicada hoje.

Como mencionei, a rotação do rotor de um motor elétrico é devido ao polarização contínua do estator que se torna um pequeno campo magnético capaz de girar o rotor pela alternância de forças de atração e forças de repulsão e é neste ponto que os avanços técnicos atuais permitem que as forças gravitacionais geradas no rotor tenham um torque máximo quase constante.

Torque do motor elétrico vs. torque do motor térmico

Eu comentei que o par é casos constante para um pormenor muito específico e que explica de certa forma as limitações dos carros eléctricos nas auto-estradas ou vias rápidas mas também as suas vantagens no trânsito urbano. Ao contrário de um motor térmico, os motores elétricos geram torque do motor desde o início da volta e eles o mantêm constante até que o nível de potência máxima seja atingido, ponto em que o valor do torque cai. Para citar um exemplo, o BMW i3 oferece potência máxima 170cv e um torque máximo de 250 Nm, mas vamos ver como ele é distribuído:

• O motor elétrico do BMW i3 oferece um torque constante de 250 Nm de quase 0 rotações do motor a aproximadamente 4.500 rotações do motor por minuto.
• Neste intervalo de 0 a 4.500 rotações por minuto a potência aumenta de 0 a 170 cavalos (127kw).
• A partir de 4.500 rotações por minuto, tanto o torque quanto a potência começam a diminuir.
• A 8.000 rotações por minuto, o motor do BMW i3 oferece aproximadamente 150 cavalos de potência e um torque de 125 Nm.

Que leitura pode ser feita dessas figuras? Bem, no caso do motor BMW i3, pode-se dizer que está equipado com um motor muito alegre até 4.500 rpm, o que torna este carro muito rápido na aceleração em baixa velocidade. De facto, atinge os 100 km/h a partir da paragem em apenas 7 segundos, o que lhe permite desafiar-se face a face com os BMW 120i.

No entanto, de 4.500 revoluções Tanto a potência quanto o torque começam a diminuir e afetam negativamente tanto a capacidade de aceleração quanto o consumo, que pode dobrar em relação aos valores aprovados. É também por isso que muitos carros elétricos têm um "Modo Eco que limita sua velocidade máxima a 90 ou 100km/h, justamente quando um carro como o BMW 120i poderia obter, mantendo a velocidade constante, consumo muito baixo.

Aliás, há outra vantagem muito marcante e interessante dos carros equipados com motores elétricos: eles mostram menos sensível à condução desportiva ou ao trânsito urbano e o aumento do consumo de energia não é tão pronunciado como seria em um veículo com motor térmico equivalente. Isso porque ao oferecer um torque tão alto e relativamente constante, pode-se dizer que o motor tem mais fácil aumentar a velocidade de rotação do motor ou que exija menor aumento de torque para aumentar sua velocidade de rotação.

Torque da gasolina vs. torque diesel vs. torque de sobrealimentação

Neste trecho não é aconselhável ir muito longe porque as diferenças entre o torque obtido de um bloco movido a gasolina e outro movido a diesel devem-se ao características de construção particulares um do outro e o energia liberada pela ignição de seus respectivos combustíveis.

Se atendermos a uma leitura clássica dessas figuras, entendendo como tal uma comparação entre blocos atmosféricos alimentados por injeção ou o que seria mais ou menos um salto para o anos 80, os blocos movidos a diesel ofereciam mais torque e menor rpm em relação ao blocos de gasolina, mas aos olhos de hoje, seus níveis de poder podem até ser ridículos.

A este respeito podemos recordar o início do artigo onde expliquei que a potência teórica do veículo é proporcional ao binário e à velocidade angular de rotação. Um veículo atmosférico a gasolina tem margem real de uso aproximadamente entre 1.000 e 5.500 rotações por minuto e um diesel atmosférico entre 1.000 e 4.000 rotações por minuto. No mundo real, o margem prática de uso Varia entre 2.000 e 4.000 rotações por minuto para motores a gasolina e entre 1.500 e 3.000 rotações para mecânica a diesel.

Se deixarmos uma das variáveis ​​constante, por exemplo, o giro a 2.000 rotações por minuto, obteremos menos potência no motor diesel, mas ao mesmo tempo nos oferecerá mais torque. Do que se trata? Bem, é simples, o torque do motor é causado pelo movimento linear dos pistões de acordo com a ignição do combustível nas câmaras do cilindro e a potência que é gerada dependendo se gasolina ou diesel é queimada é diferente. No entanto, a explicação mecânica é válida para ambos os casos.

Eletrônica e superalimentação

Até hoje, o que acabei de lhe explicar fica para a memória dos mais nostálgicos. Na verdade, muitos de vocês devem ter notado que às vezes um fabricante oferece veículos com diferentes valores de torque e potência extraídos do mesmo bloco do motor. Ou mesmo um veículo que tenha um "Modo Eco capaz de modificar esses números simplesmente pressionando um botão, como é o caso, por exemplo, do Fiat Panda CrossTwinAir: em modo normal oferece 90cv e 145Nm e em modo “ECO” fica em 78cv e 100Nm.

Isso é devido ao Avanços técnicos e sobretudo eletrônica aplicada ao mundo automotivo. Hoje já não nos surpreendemos ao ouvir falar do variador de fase para veículos com cabeçotes multiválvulas, motores diesel e gasolina com a mesma taxa de compressão ou mesmo motores de compressão variável, mas se há algo que representou um passo de gigante no que diz respeito ao números de torque e potência de um veículo é o superalimentação.

Embora sua explicação mecânica possa se tornar muito complicada, o Noções básicas de superalimentação é muito simples: aumentar a pressão dentro das câmaras do cilindro para aumentar a força gerada na ignição do combustível, o que torna os pistões descer com mais força e, portanto, mais torque atinge o virabrequim.

Como esperado, sua implementação mecânica é um pouco mais complicada e requer muito estudo de sua correta localização dentro do capô de um carro, novos coletores de entrada e saída, reforços específicos nos pistões, bielas, virabrequim... aumentar a pressão dentro da câmara do cilindro e é isso que importa relacioná-la com o torque de um motor.

A sobrealimentação pode ser acionada diretamente pela rotação do motor ou pela pressão dos gases de escape. Hoje em dia, a eletrônica também atingiu a sobrealimentação e o novo Audi SQ7 TDI estreou o primeiro turbo elétrico do mercado e os resultados não poderiam ser mais espetaculares: 435cv constante entre 3.750 e 5.000 rotações por minuto e 900 Nm constante entre 1.000 e 3.250 rotações por minuto.

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O torque ontem e hoje

Até poucos anos atrás, apenas os mais experientes sabiam que um carro com cilindros quadrados (diâmetro = curso) era o mais equilibrado para dirigir, que se o curso fosse menor que o diâmetro, seria um carro poderoso, mas com um valor de torque modesto e que se o curso fosse maior que o diâmetro seria justamente o contrário, mais silencioso e com mais torque.

Hoje em dia a maioria dos motores pertence a famílias modulares, que permite aos fabricantes oferecer blocos com mais ou menos cilindros e gasolina ou diesel com relativa facilidade e mudanças mínimas, as variações de torque e potência são dadas pelo uso e combinação de diferentes aplicações técnicas e eletrônicas que o fabricante deseja utilizar.

Apesar de tudo isso que expliquei neste artigo, a realidade supera a teoria em todos os aspectos. No mercado atual podemos encontrar motores de seis cilindros com a potência de um dos oito, motores de três cilindros tão suaves ou mais do que outros motores de quatro cilindros de cilindrada semelhante ou mesmo motores a diesel com a mesma taxa de compressão que os a gasolina e que é Hoje tudo é possível.

La Razão fundamental deste artigo foi explicar de forma compreensível o que é o torque ou torque do motor, que você consiga reconhecer como isso afeta a condução diária e que você perceba que a potência de um carro, se não estiver relacionada ao torque do motor, Não é um valor muito indicativo de seu comportamento. Espero ter conseguido.