Kako izmeriti navor (moment) vašega avtomobila
Vsebina
Navor je sorazmeren s konjskimi močmi in se razlikuje glede na vozilo in njegove značilnosti. Velikost kolesa in prestavno razmerje vplivata na navor.
Ne glede na to, ali kupujete nov avto ali izdelujete hotrod v svoji garaži, pri določanju zmogljivosti motorja prideta v poštev dva dejavnika: konjske moči in navor. Če ste kot večina domačih mehanikov ali avtomobilskih navdušencev, verjetno dobro razumete razmerje med konjskimi močmi in navorom, vendar vam bo morda težko razumeti, kako se dosežejo te številke "foot-pound". Verjeli ali ne, pravzaprav ni tako težko.
Preden se lotimo tehničnih podrobnosti, razčlenimo nekaj preprostih dejstev in definicij, ki vam bodo pomagale razumeti, zakaj sta konjska moč in navor pomembna dejavnika, ki ju je treba upoštevati. Začeti moramo z opredelitvijo treh elementov merjenja zmogljivosti motorja z notranjim zgorevanjem: hitrost, navor in moč.
1. del od 4: Razumevanje, kako vrtilna frekvenca motorja, navor in moč vplivajo na splošno zmogljivost
V nedavnem članku v reviji Hot Rod je bila ena največjih skrivnosti o zmogljivosti motorja končno razrešena z vrnitvijo k osnovam, kako moč dejansko šteje. Večina ljudi misli, da so dinamometri (motorni dinamometri) namenjeni merjenju konjskih moči motorja.
Pravzaprav dinamometri ne merijo moči, ampak navor. Ta številka navora se pomnoži z vrtljaji na minuto, pri kateri je izmerjena, nato pa se deli s 5,252, da dobimo vrednost moči.
Več kot 50 let dinamometri, ki so se uporabljali za merjenje navora in vrtljajev motorja, preprosto niso mogli prenesti velike moči, ki so jo proizvajali ti motorji. Pravzaprav en valj na tem 500-kubičnem Hemisu, ki zgoreva nitro, proizvede približno 800 funtov potiska skozi eno samo izpušno cev.
Vsi motorji, bodisi motorji z notranjim zgorevanjem ali električni, delujejo z različnimi vrtilnimi frekvencami. Večinoma velja, da hitreje kot motor zaključi svoj takt ali cikel, več moči proizvede. Ko gre za motor z notranjim zgorevanjem, obstajajo trije elementi, ki vplivajo na njegovo celotno zmogljivost: hitrost, navor in moč.
Hitrost je določena s tem, kako hitro motor opravlja svoje delo. Ko uporabimo hitrost motorja za število ali enoto, merimo hitrost motorja v vrtljajih na minuto ali RPM. "Delo", ki ga opravi motor, je sila, ki deluje na merljivo razdaljo. Navor je opredeljen kot posebna vrsta dela, ki povzroči vrtenje. To se zgodi, ko deluje sila na polmer (ali, pri motorju z notranjim zgorevanjem, na vztrajnik) in se običajno meri v funtih.
Konjska moč je hitrost, s katero se delo opravlja. V starih časih, če je bilo treba predmete premakniti, so ljudje za to običajno uporabili konja. Ocenjeno je bilo, da bi se lahko en konj premikal s približno 33,000 čevljev na minuto. Od tod izvira izraz "konjske moči". Za razliko od hitrosti in navora lahko konjske moči merimo v več enotah, vključno z: 1 KM = 746 W, 1 KM = 2,545 BTU in 1 KM = 1,055 joulov.
Ti trije elementi skupaj proizvajajo moč motorja. Ker navor ostaja konstanten, ostajata hitrost in moč sorazmerni. Ko pa se vrtilna frekvenca motorja poveča, se poveča tudi moč, da ostane navor konstanten. Vendar pa je veliko ljudi zmedeno glede tega, kako navor in moč vplivata na hitrost motorja. Preprosto povedano, z večanjem navora in moči se povečuje tudi hitrost motorja. Velja tudi obratno: z manjšanjem navora in moči se zmanjšuje tudi število vrtljajev motorja.
2. del od 4: Kako so motorji zasnovani za največji navor
Sodobni motor z notranjim zgorevanjem je mogoče spremeniti za povečanje moči ali navora s spremembo velikosti ali dolžine ojnice in povečanjem izvrtine ali izvrtine valja. To se pogosto imenuje razmerje med vrtino in gibom.
Navor se meri v njutonmetrih. Preprosto povedano, to pomeni, da se navor meri v 360-stopinjskem krožnem gibanju. Naš primer uporablja dva enaka motorja z enakim premerom izvrtine (ali premerom cilindra z zgorevanjem). Vendar ima eden od obeh motorjev daljši "hod" (ali globino valja, ki jo ustvari daljša ojnica). Motor z daljšim gibom ima bolj linearno gibanje, ko se vrti skozi zgorevalno komoro in ima več vzvoda za opravljanje iste naloge.
Navor se meri v funt-čevljih ali koliko "navora" se uporabi za dokončanje naloge. Na primer, predstavljajte si, da poskušate odviti zarjavel vijak. Recimo, da imate dva različna ključa za cevi, enega dolgega 2 metra in drugega 1 čevelj. Ob predpostavki, da uporabljate enako količino sile (v tem primeru 50 lb tlaka), dejansko uporabljate 100 ft-lbs navora za dvometrski ključ (50 x 2) in samo 50 lbs. navor (1 x 50) z enokrakim ključem. S katerim ključem boste lažje odvili vijak? Odgovor je preprost – tisti z večjim navorom.
Inženirji razvijajo motor, ki zagotavlja višje razmerje med navorom in konjskimi močmi za vozila, ki potrebujejo dodatno "moč" za pospeševanje ali vzpenjanje. Običajno opazite višje vrednosti navora pri težkih vozilih, ki se uporabljajo za vleko, ali visoko zmogljivih motorjih, kjer je pospeševanje ključnega pomena (kot je zgornji primer NHRA Top Fuel Engine).
Zato proizvajalci avtomobilov v oglasih za tovorna vozila pogosto poudarjajo potencial motorjev z visokim navorom. Navor motorja je mogoče povečati tudi s spreminjanjem časa vžiga, prilagoditvijo mešanice goriva in zraka in celo povečanjem izhodnega navora v določenih scenarijih.
3. del od 4: Razumevanje drugih spremenljivk, ki vplivajo na skupni nazivni navor motorja
Ko gre za merjenje navora, je pri motorju z notranjim zgorevanjem treba upoštevati tri edinstvene spremenljivke:
Sila, ustvarjena pri določenem vrtljaju: To je največja moč motorja, ustvarjena pri danem vrtljaju. Ko motor pospeši, pride do vrtljajev na minuto ali krivulje konjskih moči. Z naraščanjem števila vrtljajev motorja se povečuje tudi moč, dokler ne doseže največje ravni.
Razdalja: To je dolžina giba ojnice: daljši kot je hod, večji je navor, kot smo pojasnili zgoraj.
Konstanta navora: To je matematična številka, ki je dodeljena vsem motorjem, 5252 ali konstanten RPM, kjer sta moč in navor uravnotežena. Število 5252 je bilo izpeljano iz ugotovitve, da je ena konjska moč enaka 150 funtom, ki potujejo 220 čevljev v eni minuti. Da bi to izrazil v funtih navora, je James Watt predstavil matematično formulo, s katero je izumil prvi parni stroj.
Formula izgleda takole:
Ob predpostavki, da na en čevelj polmera deluje sila 150 funtov (ali krog, ki je na primer v valju motorja z notranjim zgorevanjem), bi morali to pretvoriti v čevlje funtov navora.
220 fpm je treba ekstrapolirati na RPM. Če želite to narediti, pomnožite dve števili pi (ali 3.141593), kar je enako 6.283186 čevljev. Vzemite 220 čevljev in delite s 6.28 in dobimo 35.014 vrt/min za vsak obrat.
Vzemite 150 čevljev in pomnožite s 35.014 in dobite 5252.1, našo konstanto, ki šteje v čevljih funtov navora.
Del 4 od 4: Kako izračunati navor avtomobila
Formula za navor je: navor = moč motorja x 5252, ki je nato deljeno z RPM.
Težava z navorom pa je, da se meri na dveh različnih mestih: neposredno od motorja in do pogonskih koles. Druge mehanske komponente, ki lahko povečajo ali zmanjšajo navor na kolesih, vključujejo: velikost vztrajnika, razmerja prenosa, razmerja pogonske osi in obseg pnevmatike/kolesa.
Za izračun kolesnega navora je treba vse te elemente vključiti v enačbo, ki jo je najbolje prepustiti računalniškemu programu, vključenemu v dinamično preskusno napravo. Pri tej vrsti opreme je vozilo postavljeno na nosilec, pogonska kolesa pa so nameščena ob vrsti valjev. Motor je povezan z računalnikom, ki odčitava vrtljaje motorja, krivuljo porabe goriva in prestavna razmerja. Te številke se upoštevajo pri hitrosti kolesa, pospeševanju in vrtljajih na minuto, ko se avto želeno dolgo časa vozi na dino.
Izračun navora motorja je veliko lažji za določitev. Če sledite zgornji formuli, postane jasno, kako je navor motorja sorazmeren z močjo motorja in vrtljaji, kot je razloženo v prvem razdelku. S to formulo lahko določite navor in konjske moči na vsaki točki na krivulji vrtljajev. Za izračun navora morate imeti podatke o moči motorja, ki jih je zagotovil proizvajalec motorja.
Nekateri ljudje uporabljajo spletni kalkulator, ki ga ponuja MeasureSpeed.com, ki od vas zahteva, da vnesete največjo nazivno moč motorja (ki jo zagotovi proizvajalec ali izpolnite med profesionalnim dinamometrom) in želeno število vrtljajev na minuto.
Če opazite, da je zmogljivost vašega motorja težko pospešiti in nima moči, za katero mislite, da bi jo moral imeti, naj eden od certificiranih mehanikov AvtoTachki opravi pregled, da ugotovi izvor težave.
