Enten du kjøper en ny bil eller bygger en varm stang i garasjen din, kommer to faktorer til spill når du bestemmer motorens ytelse: hestekrefter og dreiemoment. Hvis du er som de fleste DIY-mekanikere eller bilentusiaster, har du sannsynligvis en god forståelse av forholdet mellom hestekrefter og dreiemoment, men kan slite på å forstå hvordan disse "fotpund" tallene oppnås. Tro det eller ei, det er egentlig ikke så komplisert.
Før vi blir for tekniske, la oss slå ned noen enkle fakta og definisjoner som gjør det lettere å forstå hvorfor både hestekrefter og dreiemoment er viktige faktorer å vurdere. Vi bør begynne med å definere de tre elementene i måleytelsen til en forbrenningsmotor: fart, dreiemoment og hestekrefter.
Del 1 av 4: Forstå hvordan motorturtall, dreiemoment og hestekrefter påvirker ytelsen
I en nylig Hot Rod-tidsskriftartikkel ble en av de største mysteriene i motoreffektiviteten endelig funnet ut ved å komme tilbake til grunnleggende om hvordan hestekrefter faktisk er fakturert. De fleste antar at dynometre (motor dynos) er konstruert for å måle hestekrefter til en motor.
I virkeligheten måler dynometre ikke hestekrefter, de måler dreiemoment. Det dreiemomentet tallet multipliseres med RPM det måles til og deles deretter med 5,252 for å produsere en hestekrefter.
I mer enn 50 år kunne dynometrene som brukes til å måle dreiemoment og motoromdreining, ikke klare den intense kraften som produseres av disse motorene. Faktisk, en sylinder på disse 500 kubikkmeter forskyvning, produserer nitrometanbrennende Hemis anslagsvis 800 pounds trykk gjennom et enkelt eksosrør.
Alle motorer, enten forbrenning eller elektrisk drevet, opererer med forskjellige hastigheter. For det meste, jo raskere en motor fullfører sin kraftslag eller syklus, jo mer kraft det produserer. Med hensyn til en forbrenningsmotor er de tre elementene som påvirker den generelle ytelsen til den motoren hastighet, dreiemoment og hestekrefter.
Hastighet er definert som hvor raskt motoren utfører sitt arbeid. Når vi bruker motorens hastighet til et nummer eller en måleenhet, måler vi motorens hastighet i omdreininger per minutt eller RPM. "Arbeidet" som motoren utfører, er en kraft påført over en målt avstand. Dreiemoment er definert som en spesiell type arbeid som gir rotasjon. Dette skjer når en kraft virker i en radius (eller for en forbrenningsmotor, svinghjulet) og er vanligvis målt i fotpund.
Hestekrefter er hvor mye arbeidet utføres. Tilbake i gamle dager, hvis gjenstander måtte flyttes, brukte mennesker vanligvis en hest til å flytte den. Det ble anslått at en hest kunne bevege seg rundt 33.000 fot pund per minutt. Det er her begrepet "hestekrefter" stammer fra. Ulike hastighet og dreiemoment kan hestekrefter måles i flere enheter, inkludert: 1 HP = 746 Watt, 1 HP = 2,545 BTU og 1 HP = 1,055 Joules.
Disse tre elementene samarbeider for å produsere motorkraft. Ettersom momentet forblir konstant, forblir hastigheten og hestekrefter proporsjonal. Men da motoren øker hastigheten, øker også hestekrefter for å opprettholde et konstant dreiemoment. Hvor mange mennesker blir forvirret, er imidlertid hvordan dreiemoment og hestekrefter påvirker motorens fart. Ganske enkelt, som momentet og hestekrefter øker, det gjør også motorens fart. Det motsatte er også sant: når dreiemomentet og hestekrefter reduseres, det gjør også motorens hastighet.
Del 2 av 4: Hvordan motorer er bygget for å maksimere dreiemoment
Den moderne forbrenningsmotoren kan endres for å øke hestekraften eller dreiemomentet ved å manipulere stangens størrelse eller lengde og øke sylinderens diameter eller diameter. Dette refereres ofte til som bore / slagforhold.
Dreiemoment er målt i Newton meter. Enkelt sagt betyr dette at dreiemomentet måles i en 360-graders sirkulær bevegelse. Vårt eksempel tar to identiske motorer som har samme størrelse boring (eller diameteren av forbrenningssylinderen). Imidlertid har en av de to motorene en lengre "slag" (eller sylinderens dybde som produsert av en lengre tilkoblingsstang). Motoren med lengre slag har mer rett bevegelse mens den roterer gjennom forbrenningskammeret og har mer innflytelse for å oppnå samme oppgave.
Dreiemoment måles i pund-føtter eller hvor mye "vridningskraft" brukes for å fullføre en oppgave. For eksempel, tenk deg at du prøver å løsne en rusten bolt. La oss anta at du har to forskjellige rørnøkler, den ene er 2 'lang, den andre er 1' lang. Forutsatt at du bruker samme mengde kraft (i dette tilfellet 50 pund trykk) bruker du faktisk 100 fot pund av dreiemoment for de to fotnøkkelene (50 x 2) og kun 50 kg. av dreiemoment (1 x 50) med den ene fotnøkkel. Hvilken skruenøkkel hjelper deg å løsne bolten lettere? Svaret er enkelt - det med mer dreiemoment.
Ingeniører utvikler en motor for å produsere et høyere dreiemoment til hestekrefter for kjøretøyer som trenger ekstra "kraft" for akselerasjon eller for klatring. Vanligvis ser du høyere dreiemomentkarakteristika for tunge lastebiler som brukes til bugsering eller høyytelsesmotorer der akselerasjon er kritisk (for eksempel NHRA Top Fuel Engine-eksempelet som er nevnt ovenfor).
Derfor fremhever bilprodusentene ofte det høye dreiemomentpotensialet til motorer i lastebilannonser. Motorturtall kan også forsterkes ved å endre tenntid, justere luft til drivstoffblandinger, og til og med manipuleres for å øke dreiemomentutgangen under visse scenarier.
Del 3 av 4: Forstå andre variabler som påvirker total dreiemoment på en motor
Når det gjelder å måle dreiemomentet, er det tre unike variabler innen forbrenningsmotoren som du må vurdere:
Kraften opprettet ved et bestemt RPM: Dette er den høyeste hestekrefter til motoren produsert ved et ønsket RPM. Når en motor accelererer, er det en RPM eller hestekrefter. Når motoren økes, øker også hestekrefter til den når et maksimalt nivå.
Avstanden: Dette er lengden på tilkoblingsstangslaget: jo lengre strekningen, jo større dreiemoment blir opprettet som vi forklarte ovenfor.
Momentets konstant: Dette er et matematisk nummer som tilordnes alle motorer, 5252 eller konstant RPM hvor hestekrefter og dreiemoment er balansert. Nummeret 5252 ble hentet fra observasjonen at en hestekrefter var lik 150 pund som dekket 220 fot på ett minutt. For å uttrykke dette i fotpund med dreiemoment ble en matematisk formel innført av James Watt, som oppfant den første dampmotor.
Formelen er som følger:
Forutsatt at kraften på 150 pounds blir brukt på en fot av en radius (eller en sirkel som finnes i en forbrenningsmotors sylinder, for eksempel), må du konvertere dette til fotpund med dreiemoment.
220 fot på ett minutt må ekstrapoleres i omdreininger per minutt. For å gjøre dette, ville du ta to ganger Pi (eller 3,141593) som tilsvarer 6,283186 fot. Ta 220 fot og divisjon med 6,28 og vi får et RPM på 35.014 for hver revolusjon.
Ta 150 fot og multipliser ganger 35.014 og du får 5252.1 - som er vår konstant som er innregnet i å måle fotpund av dreiemoment.
Del 4 av 4: Hvordan beregne momentet til et kjøretøy
Formelen for å finne ut dreiemoment er dreiemoment = hestekraft på motoren x 5252, som deretter deles av RPM.
Problemet med dreiemoment er imidlertid at det måles på to forskjellige steder: direkte fra motoren og til drivhjulene. Andre mekaniske komponenter enn å øke eller redusere dreiemomentkarakteristikkene til hjulene inkluderer: svinghjulsstørrelse, girkasseforhold, drivaksel girforhold og dekk / hjulomkrets.
For å finne ut dreiemomentet til hjulet, må alle disse elementene være innregnet i ligningen, som er best igjen til et datastyrt program som er inkludert i en performance dyno. På denne typen utstyr er bilen plassert på et stativ og dekkene er plassert ved siden av en rekke ruller. Motoren er koblet til en maskinleser som overvåker motorens omdreiningstid, drivstoffkurve og girforhold. Disse tallene er beregnet med hjulhastighet, akselerasjon og shift RPM, ettersom kjøretøyet kjøres på dynoen i ønsket lengde.
Beregningen av momentet til motoren er mye lettere å bestemme. Ved å følge formelen ovenfor er det klart å se hvordan dreiemomentet til motoren er proporsjonalt med hestekrefter og motorenes RPM som forklart i første del. Ved å bruke denne formelen kan du finne ut dreiemoment og hestekrefter på hvert punkt i RPM-kurven. Du må ha motorens hestekrefter som produseres av motorprodusenten for å beregne dreiemomentet.
MomentkalkulatorNoen bruker en online kalkulator, som tilbys av MeasureSpeed.com, som krever at du skriver inn motorens maksimale hestekrefter (levert av produsenten eller ferdigstilt under en profesjonell motordyno-trekk) og ønsket RPM.
Hvis du oppdager at motorens ytelse kjempes for å akselerere og ikke har den kraften du tror det burde ha, må en av Vermin-Clubs sertifiserte mekanikere utføre en inspeksjon for å bestemme kilden til problemet.