Uanset om du køber en ny bil eller bygger en varm stang i din garage, kommer to faktorer til spil, når du bestemmer motorens ydeevne: hestekræfter og drejningsmoment. Hvis du er som de fleste DIY mekanikere eller bilindustrien entusiaster, har du sandsynligvis en god forståelse af forholdet mellem hestekræfter og drejningsmoment, men kan kæmpe for at forstå, hvordan disse "fodpund" tal opnås. Tro det eller ej, det er virkelig ikke så komplekst.
Før vi bliver for tekniske, lad os nedbryde nogle enkle fakta og definitioner, der gør det lettere at forstå, hvorfor både hestekræfter og drejningsmoment er vigtige faktorer at overveje. Vi skal begynde med at definere de tre elementer i måling af ydeevne af en forbrændingsmotor: hastighed, drejningsmoment og hestekræfter.
Del 1 af 4: Forstå, hvordan motorens hastighed, drejningsmoment og hestekræfter påvirker den samlede ydelse
I en nylig Hot Rod-tidsskriftartikel blev en af de største mysterier i motorens ydeevne endelig udtænkt ved at komme tilbage til det grundlæggende om, hvordan hestekræfter faktisk er faktureret. De fleste mennesker antager, at dynometre (motor dynos) er designet til at måle hestekræfterne hos en motor.
I virkeligheden måler dynometre ikke hestekræfter, de måler drejningsmoment. Det drejningsmoment tal multipliceres med det omdrejningstal, det måles til og divideres derefter med 5.252 for at producere en hestekræfter.
I mere end 50 år kunne dynometrene, der bruges til at måle drejningsmoment og motoromdrejningstal, simpelthen ikke klare den intense effekt, der produceres af disse motorer. Faktisk producerer en cylinder på disse 500 kubikmeter forskydning, nitromethanbrændende Hemis en anslået 800 pund stødkraft gennem et enkelt udstødningsrør.
Alle motorer, uanset om de er forbrændt eller elektrisk drevet, arbejder med forskellige hastigheder. For det meste, jo hurtigere en motor fuldender sin strømslag eller cyklus, jo mere strøm producerer den. Med hensyn til en forbrændingsmotor er de tre elementer, der påvirker den samlede ydelse af den pågældende motor, hastighed, drejningsmoment og hestekræfter.
Hastighed defineres som, hvor hurtigt motoren udfører sit arbejde. Når vi anvender motorens hastighed til et tal eller en måleenhed, måler vi motorens hastighed i omdrejninger pr. Minut eller omdrejningstal. Det "arbejde", som motoren udfører, er en kraft påført over en målt afstand. Drejningsmoment er defineret som en særlig type arbejde, der frembringer rotation. Dette sker, når en kraft virker i en radius (eller for en forbrændingsmotor, svinghjulet) og er typisk målt i fodpund.
Hestekræfter er den hastighed, hvormed arbejdet udføres. Tilbage i gamle dage, hvis genstande skulle flyttes, brugte mennesker typisk en hest til at flytte den. Det anslås, at en hest kunne flytte ca. 33.000 fod pund pr. Minut. Det er her, hvor udtrykket "hestekræfter" stammer fra. Forskellige hastigheder og drejningsmoment kan hestekræfter måles i flere enheder, herunder: 1 HP = 746 Watt, 1 HP = 2,545 BTU'er og 1 HP = 1.055 Joules.
Disse tre elementer arbejder sammen om at producere motoreffekt. Da momentet forbliver konstant, forbliver hastigheden og hestekræfterne forholdsmæssige. Men da motorens hastighed stiger, øges hestekræfterne også for at opretholde et konstant drejningsmoment. Hvor mange mennesker bliver forvirrede, er imidlertid, hvordan drejningsmoment og hestekræfter påvirker motorens hastighed. Helt enkelt, som momentet og hestekræfterne øges, det gør også motorens hastighed. Det modsatte er også sandt: Når momentet og hestekræfterne falder, det gør også motorens hastighed.
Del 2 af 4: Hvordan motorer er bygget for at maksimere drejningsmoment
Den moderne forbrændingsmotor kan ændres for at forbedre hestekræfter eller drejningsmoment ved at manipulere stangens størrelse eller længde og øge cylinderens boring eller diameter. Dette omtales ofte som bore / slagforholdet.
Drejningsmoment måles i Newton meter. Det betyder simpelthen, at drejningsmomentet måles i en 360-graders cirkulær bevægelse. Vores eksempel tager to identiske motorer, der har samme størrelse boring (eller diameteren af forbrændingscylinderen). Imidlertid har en af de to motorer en længere "slag" (eller dybden af cylinderen som produceret af en længere forbindelsesstang). Motoren med længere slag har mere lige bevægelse, mens den roterer gennem forbrændingskammeret og har større gearing til at udføre den samme opgave.
Drejningsmoment måles i pundfødder, eller hvor meget "vridningskraft" anvendes til at fuldføre en opgave. For eksempel forestil dig, at du forsøger at løsne en rusten bolt. Lad os antage, at du har to forskellige rørnøgler, den ene er 2 'lang, den anden er 1' lang. Forudsat at du anvender samme mængde kraft (i dette tilfælde 50 pund tryk) bruger du faktisk 100 fod pund af drejningsmoment for de to fodnøgler (50 x 2) og kun 50 pund. af drejningsmoment (1 x 50) med den ene fodnøgle. Hvilken skruenøgle hjælper dig med at løsne bolten lettere? Svaret er nemt - den med mere drejningsmoment.
Ingeniører udvikler en motor til at producere et højere moment til hestekræfter for køretøjer, der har brug for den ekstra "kraft" til acceleration eller til klatring. Normalt ser du højere drejningsmomentindstillinger for tunge lastvogne, der anvendes til bugsering eller højprestandemotorer, hvor acceleration er kritisk (f.eks. NHRA Top Brændstofmotoreksempel nævnt ovenfor).
Derfor fremhæver bilfabrikanterne ofte det højdemomentpotentiale hos motorer i truckreklamer. Motormoment kan også forstærkes ved at ændre tændingstiming, justere luft til brændstofblandinger og endda manipuleres for at øge momentudgangen under bestemte scenarier.
Del 3 af 4: Forståelse af andre variabler, der påvirker det samlede drejningsmoment på en motor
Når det drejer sig om at måle momentet, er der tre unikke variabler inden for forbrændingsmotoren, som du skal overveje:
Kraften skabt ved en bestemt omdrejningstal: Dette er den maksimale hestekræfter for motoren produceret ved et ønsket omdrejningstal. Når en motor accelererer, er der en omdrejningstal eller hestekræfterskurve. Efterhånden som motoromdrejningen øges, øges også hestekræfterne, indtil den når et maksimalt niveau.
Afstanden: Dette er længden af forbindelsesstangslaget: Jo længere slag er, desto mere drejningsmoment oprettes som vi forklarede ovenfor.
Momentets konstant: Dette er et matematisk nummer, der er tildelt til alle motorer, 5252 eller den konstante omdrejningstal, hvor hestekræfter og drejningsmoment er afbalanceret. Nummeret 5252 blev afledt af den observation, at en hestekræft svarede til 150 pund, som dækkede 220 fod om et minut. For at udtrykke dette i mund pund af drejningsmoment blev en matematisk formel introduceret af James Watt, der opfandt den første dampmotor.
Formlen er som følger:
Hvis man antager en kraft på 150 pounds, påføres den ene fod af en radius (eller en cirkel, der findes inden for en forbrændingsmotorens cylinder), så skal du konvertere dette til fodpund af drejningsmoment.
220 fod på et minut skal ekstrapoleres i omdrejninger pr. Minut. For at gøre dette, ville du tage to gange Pi (eller 3,141593), hvilket svarer til 6.283186 fødder. Tag 220 fod og divider med 6,28, og vi får en omdrejningstal på 35.014 for hver revolution.
Tag 150 fod og multiplicere gange 35.014, og du får 5252.1 - hvilket er vores konstant, der er beregnet til at måle fodpund af drejningsmoment.
Del 4 af 4: Sådan beregnes et køretøjs drejningsmoment
Formlen til at bestemme drejningsmoment er drejningsmoment = motorens hestekræfter x 5252, som derefter divideres med RPM'erne.
Problemet med drejningsmoment er imidlertid, at det måles på to forskellige steder: direkte fra motoren og til drivhjulene. Andre mekaniske komponenter end kan øge eller mindske drejningsmomentindstillingerne til hjulene omfatter: svinghjulstørrelse, gearkasseforhold, gearkasseforhold og dæk / hjulomkreds.
For at finde ud af drejningsmomentet til hjulet skal alle disse elementer indregnes i ligningen, hvilket er bedst forladt til et edb-program, der er inkluderet i en performance dyno. På denne type udstyr er bilen anbragt på et stativ, og dækene er placeret ved siden af en række ruller. Motoren er tilsluttet en computer udlæst, der overvåger motorens omdrejningstal, brændstofkurve og gearforhold. Disse tal er kendetegnet ved hjulhastighed, acceleration og shift RPM, da køretøjet køres på dynoen i en ønsket længde af tiden.
Beregningen af motorens drejningsmoment er meget lettere at bestemme. Efter ovenstående formel er det tydeligt at se, hvordan motorens moment er proportional med hestekræfterne og motorens omdrejningstal som forklaret i første afsnit. Ved at bruge denne formel kan du finde ud af drejningsmoment- og hestekræfterne på hvert punkt i omdrejningstalskurven. Du skal have motorens hestekræfter, som fremstilles af motorfabrikanten for at beregne drejningsmomentet.
Torque calculatorNogle mennesker bruger en online-regnemaskine, der tilbydes af MeasureSpeed.com, som kræver, at du indtaster motorens maksimale hestekræfter (leveret af producenten eller afsluttet under en professionel motor dyno pull) og den ønskede omdrejningstal.
Hvis du bemærker, at din motorens ydeevne kæmper for at accelerere og ikke har den kraft, du tror, burde det, skal en af dine mekaniske certificerede mekanikere foretage en inspektion for at bestemme kilden til problemet.