O que vem a baixo é que existem trade offs. No caso do motor, é a saída de torque e a massa giratória versus a velocidade do motor ... continue lendo.
Primeiro, não é o poder que é necessário, mas o torque para manter um motor funcionando. Nos primeiros dias dos motores, cada um tinha um cilindro e não funcionava muito rápido. Para mantê-lo funcionando, tinha um volante muito grande preso a ele. Uma vez que o motor estava funcionando, ele continuou rodando porque há uma pequena declaração física que diz algo como "massa em movimento tende a permanecer em movimento" e, inversamente, "massa em repouso tende a ficar em repouso". O volante fornece a massa da qual estou falando.
( NOTA: Este é um motor a vapor monocilíndrico, mas o mesmo princípio se aplica.)
(Este motor monocilíndrico a gás tem duas massas volantes, uma de cada lado.)
Os motores de hoje não são diferentes dos antigos. Eles ainda exigem que a massa continue correndo. Sem algum tipo de volante, eles vão parar de correr. Uma transmissão manual tem um volante regular, que é a massa do seu motor. Uma transmissão automática tem um conversor de torque, que é a massa do seu motor. Sem isso, o motor vai morrer porque não há massa suficiente para mantê-lo entre as queimas do pistão. A massa do volante fornece o torque necessário para mantê-lo funcionando.
Mesmo com isso em mente, para manter um motor funcionando em velocidades mais baixas, é necessário que o motor produza mais torque. Pense em uma grande embarcação oceânica com um motor a diesel. O Wartsila-Sulzer RTA96-C é supostamente o maior motor a diesel do mundo. Ele funciona, cheio, a 127 rpm (que normalmente é 1/7 da velocidade do seu motor de carro médio). Como ele fica correndo nessa velocidade? Dois motivos: massa e torque. A massa total do motor é enorme ... eles não anunciam diretamente o que é a massa giratória (virabrequim, volantes, etc) do motor, mas se você olhar para o vídeo, você verá do que estou falando. A segunda parte é o torque. Eles anunciam que a saída KW para seu motor de 14 cilindros @ 127rpm é 80.080 KW. Se você executar isso através de alguns cálculos, 80.080 KW converte para 107,389.03 cavalos de potência, que no RPM determinado é 4,441,001.46 ft lbs de torque. Seu carro padrão de quatro cilindros é colocado na vizinhança de 150-180 pés de torque máximo, ou seja, a uma rotação muito mais alta, digamos entre 2500-6000. ( NOTA:Alguns motores de 4 cilindros podem ultrapassar isso, digamos, cerca de 300 ft lbs ou até mais. Eu estou apenas usando os números como uma diretriz geral.) É preciso uma quantidade mínima de torque para manter o motor funcionando. Eu nem acho que Jay Leno pensaria em colocar um motor Wartsila em um carro (embora aposto que isso não o impede de pensar no motor, lol).
A massa do volante só pode fazer muito. Assim que o virabrequim atingir um limiar baixo de rpm, o motor irá parar de funcionar. Quando um motor fica abaixo desse limite e tenta continuar a funcionar, uma grande quantidade de tensão é colocada sobre os componentes internos do motor. Pense no objeto imóvel (pistões e hastes) encontrando a força irresistível (a mistura ar / combustível explodindo). Quando o motor desacelera o suficiente, sua massa (assim como a massa do carro) atinge o ponto em que ele quer descansar (a outra extremidade do movimento de massa em movimento). Algo tem que dar e isso dá geralmente vem ao custo de pistão / vara. Quando você diminui a velocidade de um veículo enquanto mantém a transmissão em 5ª marcha, você fará o que é chamado de arrastar o motor. Você começará a sentir o motor sacudindo fortemente até parar de funcionar. Este sentimento repugnante é o que eu estava falando quando eu disse que seu motor vai começar a experimentar estresse extremo. Se isso for feito por tempo suficiente, o motor pode sofrer estresse suficiente para causar uma falha catastrófica. Mesmo feito por curto período de tempo pode ocorrer dano.
Portanto, o resultado final é que um mecanismo exige muita saída de torque para mantê-lo funcionando. À medida que o motor desacelera, esse requisito de torque sobe para mantê-lo funcionando. Em algum momento, um pequeno motor simplesmente não tem a massa necessária, nem pode produzir o torque necessário para mantê-lo funcionando.