Quando trocar de marcha: depois do pico de torque

O pico de torque é o lugar errado para trocar de marcha. A marcha seguinte multiplica o torque por um número menor e leva as rotações a um ponto mais baixo da curva. O que conta é a força nas rodas antes e depois da troca. Esta publicação encontra o ponto em que as duas são iguais, usando o motor inventado de a publicação sobre o gráfico do dinamômetro e duas marchas inventadas. Nada disso são dados de um carro em um jogo.

A regra

A força nas rodas é proporcional ao torque do motor multiplicado pela relação de marcha total (a marcha vezes a relação do diferencial final, como em post sobre relações de marcha). Perdas e o raio do pneu se aplicam às duas marchas igualmente, então se cancelam.

Subir de uma marcha para a seguinte na rotação r do motor faz as rotações caírem para r × (relação seguinte ÷ relação atual). O melhor momento para trocar é quando a força depois é igual à força antes:

torque em r × relação atual = torque em (r × relação seguinte ÷ relação atual) × relação seguinte

Antes desse ponto, manter a marcha atual dá mais força. Depois dele, é a marcha seguinte que dá. O ponto está onde se cruzam as duas curvas de força nas rodas.

Um exemplo de par de marchas

Tome o motor do gráfico do dinamômetro (torque de 220, 260, 290, 300, 280 e 240 lb-ft entre 2,000 e 7,000 rpm, unidos por linhas retas) e um diferencial final de 3.42 com pneus de 26 polegadas. A marcha A tem relação 1.30 e a marcha B relação 1.15, ambas inventadas. As relações totais são 1.30 × 3.42 = 4.45 e 1.15 × 3.42 = 3.93, então passar de A para B faz as rotações caírem para 1.15 ÷ 1.30 = 0.885 do seu valor. A linha vermelha é 7,000 rpm. A velocidade na estrada em mph = rpm × 26 ÷ (relação total × 336).

Resolvendo o cruzamento

Entre 6,000 e 7,000 rpm, o torque do exemplo cai em linha reta, 280 − 0.04 × (rpm − 6,000). Igualando os dois lados da regra, a troca ocorre em 6,898 rpm na marcha A. As rotações então caem para 6,898 × 0.885 = 6,102 rpm na marcha B. Confira:

• Marcha A em 6,898 rpm: 244.1 lb-ft × 4.446 = 1,085.2.
• Marcha B em 6,102 rpm: 275.9 lb-ft × 3.933 = 1,085.2.
• Ambas correspondem a 120.1 mph.

O pico de torque está em 5,000 rpm. O cruzamento fica 1,898 rpm acima dele, então a melhor troca está bem depois do pico de torque. Também está depois do pico de potência, que, com retas entre os pontos, fica em cerca de 6,500 rpm (a publicação sobre o gráfico do dinamômetro mostra que ele fica entre 6,000 e 7,000).

Por que força igual significa potência igual

Em uma velocidade na estrada, as rodas giram na mesma taxa em qualquer marcha, então a força nas rodas é proporcional à potência que o motor entrega. No cruzamento, o motor produz 244.1 × 6,898 ÷ 5,252 = 320.6 hp na marcha A e 275.9 × 6,102 ÷ 5,252 = 320.6 hp na marcha B. Então a regra pode ser lida em uma curva de cavalos-força: troque quando a potência nas rotações reduzidas for igual à potência que você está deixando. As duas rotações ficam de cada lado do pico de potência.

O que uma troca precoce custa

Aqui está a força logo antes e logo depois de uma troca em quatro rotações do motor na marcha A, trocando para a marcha B:

• 5,000 rpm (pico de torque): cai para 4,423 rpm, 1,334 vira 1,157, uma perda de 13.2%.
• 6,000 rpm: cai para 5,308 rpm, 1,245 vira 1,156, uma perda de 7.2%.
• 6,500 rpm (cerca do pico de potência): cai para 5,750 rpm, 1,156 vira 1,121, uma perda de 3.0%.
• 7,000 rpm (linha vermelha): cai para 6,192 rpm, 1,067 vira 1,071, um ganho de 0.4%.

Quanto mais tarde a troca, menos ela custa, até o cruzamento. Depois dele, manter a marcha A abre mão de força.

Quando o cruzamento fica além da linha vermelha

O espaçamento entre as marchas decide. A caixa de quatro marchas da publicação sobre relações de marcha tem saltos de 2.80 para 1.80, que levam as rotações a 0.64 do seu valor. Conferindo com este motor, as curvas não se cruzam em lugar nenhum abaixo de 7,000 rpm: o motor fica sem rotação antes. O movimento certo ali é trocar no limitador. Marchas próximas, como as 1.30 e 1.15 acima, trazem o cruzamento para a faixa.

Limites do método

• A própria troca leva tempo. A comparação supõe que não há intervalo de tração, e uma troca real custa um instante sem nenhum empuxo.
• A aderência pode limitar a força. Se os pneus não conseguem transmitir a força, relação extra só adiciona patinagem. O texto sobre a rotação de largada trata desse limite.
• A curva real se curva. Retas entre seis pontos são uma aproximação, então trate 6,898 rpm como uma estimativa.

Usando isso no jogo

Pink Slip Kings tem controles de troca manual, um dinamômetro que compara cavalos-força e torque, e relações de marcha e diferencial final ajustáveis. Estime onde caem as rotações reduzidas, depois confira o resultado em time slip. What suits any particular car in the game is outside this post.