Mitől függ az, hogy az autó milyen fordulatnál kapja meg a maximális nyomatékot? Milyen az ideális motor ebből a szempontból?

A motor karakterisztikájától, az meg a tervezési jellegtől és a technológiai sajátosságoktól.

Ideális motorról pedig általánosságban nem tudunk beszélni, alapvetően nem létezik ideális motor, az adott jármű felhasználási követelményeihez vannak optimalizálva.

Például teljesen más egy M3-as BMW vagy RS Audi motorjának karakterisztikája mint egy utcai H Astráé, vagy egy nyergesvontatóé.

A maximális nyomatékot helye több tényezőtől is függ. Általánosságban elmondható, hogy a motor ott adja le a maximális nyomatékát, ahol a henger töltése a legjobb, egy fordulat alatt a lehető legjobban megtelik friss keverékkel és a legtökéletesebb módon eltávozik belőle az elégett keverék. A nyomaték ugyanis úgy ébred, hogy a motor az égés során jó alaposan meglöki lefelé a dugattyút, az meg a hajtókaron át csavarja a főtengelyt. Az erőkar (hajtókar) állandó, tehát akkor a legnagyobb a nyomaték, ha az égésből a lehető legnagyobb erőt sikerül kihozni. Ez pedig akkor van meg, ha a lehető legtöbb keveréket préseltük be a hengerbe gyújtás előtt és nem maradt benn kipufogógáz, mert az nem ég.

Ez a legfontosabb, ezt módosítják különböző tényezők. Ebből a különböző veszteségek a legjelentősebbek. A szelepvezérlés a fordulatszám növelésével egyre több energiát emészt fel (gondolj csak bele: a jó erős szeleprugókat percenként akár több százszor is össze kell nyomni), a súrlódási veszteség is a fordulattal együtt nő. Úgyhogy előfordulhat, hogy a maximális nyomaték nem pontosan az optimális hengertöltéshez tartozó fordulatszámnál van, hanem kicsit alacsonyabb fordulaton.

Az, hogy milyen fordulaton a legjobb a henger töltése, a motor belső kialakításától függ. A fizikaórán tanított motorműködést nagyjából el is lehet felejteni, az csak alacsony fordulaton működik. A szívás nem olyan, mint ahogy tanítják: az iskolában a dugattyú elindul FHP-ról (felső holtpont), légritka teret hoz létre odabent, nyit a szívószelep, majd AHP-nál (alsó holtpont) zár. Na, ehhez képest a valóságban a szívószelep már FHP előtt nyit, mikor a dugattyú még felfelé tart és épp kipufogás van, mert ilyenkor a szélvészgyorsan kifelé döngető kipufogógáz "meghúzza" a hengerben a levegőt. Úgy működik, mint a kályha és a kémény: a kéményen megy kifelé a füst, ettől a kályhában is huzat van. A hengerben is huzat van, ettől aztán több friss keverék fér be, mintha csak a két holtpont közt szívna a motor. Ráadásul a szívószelep nem AHP-ban zár, hanem megvárja, míg elindul felfelé a dugattyú, csak utána záródik, vagyis sűrítés közben is nyitva van. Ugyanis a felgyorsult keverék nem fog megállni attól, hogy benn nagyobb a nyomás a légkörinél. Az bizony - tehetetlenségénél fogva - be fog áramlani, kicsit túltöltve a hengert. A kipufogás sem olyan ám, hogy a dugattyút az égés letaszajtja FHP-ból AHP-ba, majd visszafelé úton kitolja a keveréket. A kipufogó már AHP előtt nyit, mikor a dugattyú lefelé tart. Ekkor a munkaütem nyomáshulláma rettenetesen megtolja kifelé a kipufogógázt, sokkal gyorsabban megy, mint egyébként. Aztán a kipufogás nem is fejeződik be FHP-ban: már visszafelé tart a dugattyú, rég szívóütem van, mire bezárul a kipufogó. Ez azért van, amit szívóütemnél írtam: a kifelé döngető kipufogógáz húzza maga után a friss keveréket. Azt, mikor egyszerre van nyitva a szívó- és kipufogószelep, szelepösszenyitásnak nevezzük és a fokokban mért értéke sok mindent elmond a motorról.

Na de ezek nem egyszerű dolgok ám: alapjáraton lassú a gázáramlás, a kipufogóban alig van huzat, szelepösszenyitás alatt az FHP előtt nyitó szívószelepen át visszaáramlik a kipufogógáz, néha még lángok is elindulnak a szívóoldal irányába. A szívóoldalon befelé tartó keverék sem gyorsul fel, mert nem nagy a motor légnyelése, ezért az AHP után záró szelepen át visszatolja a dugattyú a keveréket. A kevés kipufogógáz lassan áramlik a kipufogóban, nem csinál elegendő huzatot a friss keveréknek és lehet, hogy nem is hagyja el a hengert a kipufogószelep zárásáig, ott, benn kering továbbra is. És mivel nem éghető, rontja a motor hatásfokát. Magasabb fordulaton szépen "kijön" a gázlengés: a kipufogógáz pontosan olyan gyors, hogy jól meghúzza a hengert, a friss keverék pont jól áramlik, nem tolja vissza a dugattyú, minden a helyén van. Na, ekkor van nyomatékmaximuma a motornak. Magasabb fordulaton meg minden túlságosan felgyorsul: a kipufogó túl nagyot húz a hengeren, a friss keverék egy része is megy vele, a túlságosan gyorsan érkező keverék nagyon megtölti a hengert, az AHP után is nyitva tartó szívószelepen át visszaáramlik.

Na és a dolog nem is annyira egyszerű, hogy csak úgy, egyenesen bedönget a friss keverék, annak bizony örvénylenie kell, az örvénylést biztosító felépítés meg csak adott gázsebességnél működik jól. Ha túlságosan kicsi az örvénylés vagy túl erős, a benzincseppek nem szakadnak szét eléggé apróra. És ha turbós motorról van szó, akkor is borul a képlet: a kívülről bepréselt levegő másképp áramlik, mint amit a motor szív, a kipufogóoldali turbina visszafogja a kipufogógázokat... Na, nem bonyolítom még ennél is jobban (igazából ez is sok), de innen is látszik, hogy a maximális nyomaték mennyi mindentől függ: vezérlési szögek, hengerfejcsatornák átmérője (mert ugye ugyanannál a motornál, ugyanolyan fordulat mellett a nagyobb csatornában lassabb az áramlás), a szívó- és kipufogóoldal áramlástani hangolása (szívócsőhossz, szívócső geometriája, leömlőhossz, leömlőgeometria). De a keverékképzés módja sem mindegy (alacsony fordulaton a karburátor rosszul porlaszt, így a befecskendezősök nyomatékosabbak), a gyújtásszög sem közömbös (ha sikerül mindig úgy elkapni, hogy az égés FHP-ban legyen a legintenzívebb, az a legjobb, de ehhez sok változót kell egyszerre figyelni). Így lehet, hogy egyes motorok alacsony fordulaton adják le a nyomatékukat, míg másokat ehhez üveghangig kell pörgetni. Minden attól függ, hogyan alakítják ki az ügyes és okos mérnökök az áramlási viszonyokat a henger belsejében.

S hogy milyen az ideális motor ebből a szempontból? Nos, ideális motor nincs. Mindig megvan, hogy milyen karakterisztikájú erőforrásra van szükség, ezt próbálják elérni a motor hangolásával.