Ogólne równanie mocy dla silnika czterosuwowego wygląda następująco

N=(pe*Vss*n)/120


Jak widać zależy ona od 3 parametrów
-pojemności skokowej Vss [dm^3]
-prędkości obrotowej n [obr/min]
-średnie ciśnienie indykowane pe [MPa]

Pojemność skokowa jest różnica miedzy minimalna pojemnością komory spalania (Vmin) gdy tłok jest maksymalnie w górze a jej pojemnością maksymalną(Vmax), gdy tłok jest na dole(rys1), pomnożoną przez ilość cylindrów. Natomiast stosunek Vmax do Vmin określa stopień sprężania w cylindrze.

rys1

Prędkość obrotowa…. Zwiększenie prędkości obrotowej powoduje wzrost częstotliwości suwów i tym samym w danej jednostce czasu silnik jest w stanie przenieść więcej momentu.
Np. Mający 300Nm przy 3000rpm silnik diesla, będzie miał mniejsza moc, niż mający „jedyne” 150Nm lecz przy 7000rpm silnik benzynowy. ( w danej jednostce czasu silnik diesla będzie przenosił na koła mniej momentu niż silnik benzynowy)


Średnie ciśnienie indykowane jest to różnica średniego ciśnienia użytecznego, czyli tego powstałego podczas spalania mieszanki i ciśnienia oporów mechanicznych, czyli tego potrzebnego do zassania mieszanki i następnie pozbycia się jej. Na końcową wartość wpływ ma ogromna ilość czynników takich jak
-sprawność napełnienia cylindrów powietrzem
-gęstość zasysanego powietrza
-skład paliwa
-wzrost gęstość powietrza, wskutek działania sprężarki, (jeśli taka jest)
-współczynnik składu mieszanki-lambda
-zużycie paliwa
Dodatkowo na każdy z tych czynników wpływają kolejne np.
na sprawność napełnienia wpływają : fazy rozrządu, stopień sprężania , kształt komory spalania, kształt, długość i średnica kanałów dolotowych i wylotowych, obciążenie i obroty silnika, stosunek skoku tłoka do średnicy cylindra itd.

Jak widać ze wzoru mamy 3 parametry które wpływają na moc a wiec 3 drogi na jej zwiększenie:
1. powiększenie pojemności skokowej silnika, w którego cylindrach znajdzie się większa ilość mieszanki paliwowej
2. - zwiększenie szybkobieżności silnika, czyli zwiększenie częstotliwości spalania mieszanki w cylindrach
3. - zwiększenie sprawności napełnienia cylindrów świeżym ładunkiem
Każdy ma oczywiście swoje wady i zalety:
Pierwszy prowadzi do zwiększenia masy, rozmiarów a co za tym idzie ceny, nie powoduje on jednak zwiększenia stopnia wysilenia silnika, przez co gwarantuje większą żywotność i tym samym nie wymaga zastosowania drogich materiałów
Zwiększenie szybkobieżności powoduje zwiększenie stopnia wysilenia a tym samym materiału konstrukcyjnego, powoduje również znaczny wzrost sił bezwładności na wale korbowym i wałkach rozrządu oraz spadek sprawności napełnienia, co częściowo niweczy wzrost mocy i powoduje spadek momentu obrotowego, nie powoduje jednak wzrostu masy i rozmiarów silnika. Z powodu wielu negatywnych sutków rozwiązanie to było praktycznie nie stosowane w silnikach samochodów osobowych. Sytuacje zmienił dopiero rozkwit technologii zmiennych faz rozrządu zapoczątkowany przez HONDĘ i system v-tec
Wyraźne zwiększenie sprawności napełnienia poprzez doładowanie wydaje się najbardziej uniwersalnym sposobem i obecnie bardzo rozpowszechnionym powoduje ono zwiększenie wysilenia silnika, lecz jest stosunkowo nie drogie oraz nie zwiększa znacznie masy ani wymiarów silnika.


Moment obrotowy ‘’Mo’’ dla silników 4 suwowych wyraża się wzorem
Mo=10^3*Vss*Pe/4pi[Nm]
Jak widać na wartość momentu obrotowego nie ma wpływu prędkość obrotowa silnika, jednak ma ona decydujący wpływ na sprawność napełnienia cylindrów, która to jest składową Pe. Dlatego wykres momentu obrotowego nigdy nie jest linią poziomą, choć dzięki nowoczesnym rozwiązaniom (zmienne fazy rozrządu, regulowany skok zaworów, regulowana długość kanałów dolotowych) uzyskuje się przebieg momentu coraz bliższy idealnemu.
Moment obrotowy jest ściśle związany z mocą a ich zależność wyrazić można wzorem
Mo=6*10^4*Ne/2pi*n
Znaczy to, że znając przebieg mocy możemy wyznaczyć przebieg momentu i odwrotnie.

Przykładowy wykres mocy i momentu obrotowego
Analizując wykres widzimy ze moc rośnie najszybciej w chwili, gdy rośnie moment obrotowy (punkt 1) następnie, gdy moment osiąga swoja wartość maksymalną i dalej już powoli spada, moc wciąż rośnie, lecz coraz wolnej (punkt 2). Dopiero w punkcie 3, kiedy procentowy wzrost obrotów jest coraz mniejszy a spadek momentu coraz większy, moc osiąga swoją maksymalną wartość i zaczyna maleć. Korzystając z wykresu możemy sprawdzić poprawność wcześniej napisanej zależności mocy od momentu i obrotów. Załóżmy, że nie znamy przebiegu mocy, lecz tylko wykres momentu, podstawiając do wzoru Ne=Mo*2pi*n/6*10^4 szukamy wartości mocy przy obrotach 1600, 2400,4000obr/min (punkty 1,2,3)

P1
Mo=około 140Nm
n=1600 obr/min
Ne=140*2*3.14*1600/60000=23,4kW

P2
Mo=około 148Nm
n=2400obr/min
Ne=148*3.14*2400/60000=37.2kW

P3
Mo=około 122Nm
n=4000obr/min
Ne=122*2*3.14*4000/60000=51.1kW


Na koniec warto dodać ze wartości mocy i momentu, jakie podaje nam producent samochodu mogą znacznie odbiegać od wartości mierzonych, dlatego w precyzyjnym opisie technicznym potrzebna jest jeszcze norma, według której dany pomiar został dokonany, np. moc maksymalna danego silnika może wynosić 100kW (PN)(polska norma) i 120kW(SAE) (stowarzyszenie inżynierów samochodowych USA), tak duża rozbieżność spowodowana jest tym, że polska norma przewiduje wyznaczanie mocy dla silnika pracującego z takim osprzętem z jakim pracuje w samochodzie a norma SAE przewiduje tylko taki osprzęt, jaki jest niezbędny do pracy na hamowni.