पावर बैंड

टॉर्की इंजन के प्रति शिखरी इंजन की शक्ति एवं टॉर्क की तुलना करने वाला आरेख

चार स्ट्रोक आंतरिक दहन इंजन 4T एवं 2T के लिए टर्निंग मोमेंट चित्र:
A) सेवन (4T); TDC (2T) पर पिस्टन प्रत्यावर्तन
B) संपीड़न (4T); PMI (2T) पर पिस्टन डिसेंट
C) विस्तार
D) निकास
α) समय औसत इंजन

आंतरिक दहन इंजन या विद्युत मोटर का पावर बैंड परिचालन गति की सीमा है, जिसके अंतर्गत इंजन या मोटर सबसे अधिक शक्ति (भौतिकी) का उत्पादन करने में सक्षम होता है, अर्थात समय की प्रति इकाई पर अधिकतम ऊर्जा होती है। सामान्यतः इसका तात्पर्य यह है कि इस बैंड के अंदर अधिक त्वरण प्राप्त किया जा सकता है। चूँकि इंजन एवं मोटरों में परिचालन गति की अधिक सीमा होती है, पावर बैंड सामान्यतः इंजन की गति की अत्यधिक अल्प सीमा होती है जो कुल इंजन गति सीमा का केवल अर्द्ध या उससे कम (विद्युत मोटर अपवाद हैं- नीचे विद्युत मोटरों पर अनुभाग देखें) होता है।

विशेष रूप से, पावर बैंड पीक पावर आउटपुट के निकट आरपीएम की सीमा है। आंतरिक दहन गैसोलीन ऑटोमोबाइल इंजन का पावर बैंड सामान्यतः सीमा इंजन की गति (लगभग 4,000 आरपीएम) से प्रारम्भ होता है, जहां अधिकतम टॉर्क का उत्पादन होता है और अधिकतम शक्ति (5,000 आरपीएम से ऊपर किन्तु 7,000 आरपीएम से कम) तक पहुंचने के पश्चात लाल रेखा के नीचे समाप्त होता है। कारों एवं अल्प ट्रकों में डीजल इंजन 5,000 आरपीएम से कम शक्ति शिखर के साथ 2,000 आरपीएम से नीचे अधिकतम टॉर्क विकसित कर सकते हैं।

अनुप्रयोग

विभिन्न गियर अनुपातों के चयन के साथ यांत्रिक संचरण को वाहन गति की पूर्ण श्रृंखला में संतोषजनक शक्ति उपलब्ध कराने के लिए डिज़ाइन किया गया है। गियर अनुपात के चयन का लक्ष्य इंजन को उसके पावर बैंड में निरंतर रखना है। बैंड जितना संकीर्ण होता है, उतने ही अधिक गियर की आवश्यकता होती है। सावधानीपूर्वक गियर चयन द्वारा इंजन को उसके पावर बैंड में सभी वाहन गति में संचालित किया जा सकता है। ऐसा उपयोग इंजन को अर्घ्य गति पर श्रम करने से बाधित करता है, या अनुशंसित परिचालन गति से अधिक करता है।

गति की विस्तृत श्रृंखला को कुशलता से प्राप्त करने के लिए संकीर्ण पावर बैंड को प्रायः क्लच या टॉर्क परिवर्त्तक जैसे पावर-स्प्लिटिंग डिवाइस द्वारा पारिश्रमिक दिया जाता है। इंजन को इष्टतम गति से निरंतर रखते हुए परिवर्तनशील संचरण संकीर्ण पावर बैंड के विषयो से भी बच सकता है।

आंतरिक दहन इंजन

वाहनों में प्राप्त होने वाले विशिष्ट दहन इंजनों में, निष्क्रिय गति पर टॉर्क कम होता है, 1,500 एवं 6,500 आरपीएम के मध्य अधिकतम मूल्य तक पहुंचता है, एवं रेडलाइन की ओर अर्घ्य या अत्यधिक तीव्रता से गिरता है। अधिकतम टॉर्क के आरपीएम के नीचे, संपीड़न आदर्श नहीं है। इस गति से ऊपर कई कारक जैसे घर्षण, वाल्व और दहन और अपर्याप्त सेवन प्रवाह को संवृत करने के लिए आवश्यक समय टॉर्क को सीमित करना प्रारम्भ करते हैं। कंपन और गर्मी के कारण बाह्य आरपीएम सीमा भी स्थापित हो सकती है। शक्ति टॉर्क का उत्पाद है जो घूर्णन गति से गुणा होता है (रैखिक प्रणाली में गति से गुणा बल के अनुरूप), इसलिए ऊपरी गति सीमा में पीक पावर का उत्पादन होता है जहां उच्च टॉर्क एवं उच्च आरपीएम दोनों होते हैं।

प्रचुर मात्रा में टॉर्क की क्षमता वाले टर्बोचार्ज्ड एवं सुपरचार्ज्ड इंजनों में, सेवन दबाव विनियमन प्रणाली प्रायः इंजन पर तनाव को कम करने एवं पीक पावर को कम किए बिना निरंतर सेवा प्रदान करने के लिए इंजन की गति सीमा में टॉर्क को लगभग स्थिर तथ्यांक तक सीमित कर देता है।

गैसोलीन इंजन

पावरबैंड मोटरसाइकिलों एवं कुछ रेसिंग ऑटोमोबाइल्स में 14,000 आरपीएम को पार कर सकते हैं, जैसे कि फ़ॉर्मूला वन इंजन 2006–2013 जड़ता को अर्घ्य करने के लिए पिस्टन एवं छोटे स्ट्रोक के साथ कनेक्टिंग छड़ का उपयोग करके उच्च गति प्राप्त की जाती है और इस प्रकार भागों पर बल दिया जाता है। वाल्व प्रौद्योगिकी में प्रगति इसी प्रकार वाल्व फ्लोट को गति से अर्घ्य करती है। जैसे-जैसे इंजन बड़ा होता है (विशेष रूप से इसका स्ट्रोक), इसका पावर बैंड अर्घ्य गति की ओर विस्तृत होता है।

अधिक सामान्य अनुप्रयोगों में, आधुनिक, उपयुक्त प्रकार से डिज़ाइन किया गया एवं इंजीनियर ईंधन इंजेक्टेड, इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण इकाई है। कंप्यूटर नियंत्रित, बहु-वाल्व एवं वैकल्पिक रूप से परिवर्तनीय वाल्व समय सुसज्जित गैसोलीन इंजन उपयुक्त ईंधन का उपयोग करके ऑटोमोबाइल अनुप्रयोगों में नम्यता प्राप्त कर सकता है। अर्घ्य इंजन गति पर भी पर्याप्त टॉर्क एवं 1,500 से 6,500 आरपीएम तक अपेक्षाकृत समान विद्युत उत्पादन, साधारण परिभ्रमण एवं अर्घ्य गति वाले व्यवहार को क्षमा करने की अनुमति देता है। चूंकि, शक्तिशाली त्वरण या उच्च गति के लिए अधिकतम शक्ति प्राप्त करने के लिए अभी भी उच्च आरपीएम की आवश्यकता होती है। चूंकि, पावर बैंड अधिकांश परिचालन आरपीएम सीमा को कवर करता है, विशेष रूप से प्रथम गियर में (चूंकि नीचे करने के लिए कोई निचला गियर नहीं है, एवं कोई समतल स्थान नहीं है जिसमें इंजन कोई शक्ति उत्पन्न नहीं करता है), प्रभावी बैंड परिवर्तन ऊपरी छोर पर या तो लिमिटर अथवा पीक पावर और रेडलाइन के मध्य स्थित बिंदु द्वारा सीमित होता है, जहां विद्युत संवृत हो जाती है, एवं निचले शीर्ष पर इंजन की निष्क्रिय गति होती है।

डीजल इंजन

विशिष्ट (उच्च-गति) डीजल में संकीर्ण बैंड होता है, जो अर्घ्य आरपीएम (प्रायः 1,500-2,000 आरपीएम) पर पीक टॉर्क उत्पन्न करता है, किन्तु इसके नीचे तीव्र अवनति और लगभग 3500-4500 आरपीएम के निकट पीक शक्ति तक पहुँचने के पश्चात यह पुनः तीव्रता से इस गति से अधिक शक्ति लुप्त कर देता है। टर्बो लैग के साथ टर्बोचार्ज्ड डीजल इंजन (अधिकतम टर्बोचार्ज्ड इंजनों के लिए संकीर्ण, अतिरंजित पावर बैंड आंतरिक) इस विशेषता को अधिक स्पष्ट रूप से प्रदर्शित कर सकते हैं। इसलिए, उपलब्ध शक्ति का सर्वोत्तम उपयोग करने से बचने के लिए निर्माता की गियरिंग की रूचि और उपलब्ध अनुपात का उचित उपयोग अधिक महत्वपूर्ण है।

लोकोमोटिव में बड़े डीजल इंजन एवं कुछ जलयान डीजल-विद्युत ड्राइव का उपयोग करते हैं। यह अत्यधिक अर्घ्य गियरिंग की जटिलताओं को समाप्त करता है, जैसा कि नीचे वर्णित है।

अत्यधिक बड़ा (अर्घ्य गति वाला) डीजल-भूमि पर बड़े जनरेटर एवं समुद्र में समुद्री डीजल-20-30 आरपीएम की निष्क्रिय गति के साथ केवल सैकड़ों आरपीएम या उससे भी अर्घ्य पर घूम सकते हैं। ये इंजन सामान्यतः दो स्ट्रोक डीजल इंजन होते हैं।

विद्युत मोटर

विद्युत मोटर कई अभिप्रायो में विशेष रूप से पावर बैंड में अद्वितीय होते हैं। विद्युत मोटर के प्रकारों के साथ त्रुटिहीन विशेषताएं अधिक भिन्न होती हैं। यूनिवर्सल मोटर (वैक्यूम क्लीनर, छोटी मशीनें, ड्रिल, स्टार्टर मोटर) का अधिकतम टॉर्क शून्य घूर्णन दर (जब स्थिर हो जाता है) पर होता है एवं उच्च आरपीएम के लिए गिरता है। निश्चित आवृत्ति एसी स्रोत (बड़े अनुप्रयोगों में सबसे साधारण) से जुड़े प्रेरण मोटर्स के लिए अधिकतम टॉर्क सामान्यतः सिंक्रोनस आरपीएम के नीचे होता है जो इस आरपीएम के लिए शून्य हो जाता है एवं इसके ऊपर नकारात्मक हो जाता है (प्रेरण जनरेटर); अर्घ्य आरपीएम पर टॉर्क सामान्यतः अर्घ्य होता है। सिंक्रोनस मोटर का उपयोग केवल एसी स्रोत तुल्यकालिक वेग पर किया जा सकता है। आधुनिक अनुप्रयोगों में, आवृत्ति के इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण के साथ सिंक्रोनस एवं प्रेरण मोटर का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, ब्रशलेस डीसी विद्युत मोटर इस स्थिति में, जब तक बाह्य सीमाएं प्रारम्भ नहीं होती हैं, अर्घ्य आरपीएम पर अधिकतम टॉर्क प्राप्त किया जाता है।

उदाहरण के लिए, टेस्ला रोडस्टर (2008) में पाई जाने वाली एसी मोटर 0 से लगभग 6000 आरपीएम तक निरंतर अधिकतम टॉर्क का उत्पादन करती है, जबकि अधिकतम शक्ति लगभग 10000 आरपीएम पर होती है, जब टॉर्क गिरना प्रारम्भ हो जाता है। रोडस्टर की रेडलाइन 14000 आरपीएम होती है। अन्य विद्युत मोटर वास्तव में सम्पूर्ण परिचालन सीमा में अधिक टॉर्क का उत्पादन कर सकते हैं, चूंकि उनकी अधिकतम परिचालन गति उत्तम विश्वसनीयता के लिए सीमित हो सकती है।

गैस टर्बाइन

गैस टर्बाइन तुलनात्मक रूप से अत्यधिक उच्च आरपीएम पर कार्य करते हैं जो संकीर्ण पावरबैंड, निकृष्ट थ्रॉटलेबिलिटी एवं थ्रॉटल प्रतिक्रिया प्रदर्शित करते हैं।

यह भी देखें

• संयुक्त डीजल-इलेक्ट्रिक एवं गैस
• संयुक्त डीजल या गैस
• संयुक्त गैस या गैस
• निरंतर परिवर्तनशील संचरण
• इंजन ट्यूनिंग
• ओवरड्राइव (यांत्रिकी)
• शिफ्ट किट
• पाली का समय