Oavsett om du köper en ny bil eller bygger en varm stav i ditt garage, uppstår två faktorer när du bestämmer motorens prestanda: hästkraft och vridmoment. Om du är som de flesta DIY-mekaniker eller fordonsentusiaster, har du förmodligen en god förståelse för förhållandet mellan hästkrafter och vridmoment, men kan kämpa för att förstå hur dessa "fotpund" -nummer uppnås. Tro det eller inte, det är verkligen inte så komplicerat.
Innan vi blir för tekniska, låt oss bryta ner några enkla fakta och definitioner som gör det lättare att förstå varför både hästkrafter och vridmoment är viktiga faktorer att överväga. Vi bör börja med att definiera de tre elementen för mätning av prestanda hos en förbränningsmotor: hastighet, vridmoment och hästkraft.
Del 1 av 4: Förstå hur motorvarvtal, vridmoment och hästkraft påverkar övergripande prestanda
I en nyligen publicerad Hot Rod-tidningsartikel sågs en av de största mysterierna i motorprestanda äntligen genom att komma tillbaka till grunderna om hur hästkrafter faktiskt faktureras. De flesta antar att dynometrar (motor dynor) är konstruerade för att mäta motorns hästkrafter.
I praktiken mäter dynometrar inte hästkrafter, de mäter vridmoment. Den vridmomentfiguren multipliceras med RPM den mäts vid och divideras sedan med 5 252 för att producera en hästkraftsfigur.
I mer än 50 år kunde dynometrarna som används för att mäta vridmoment och motorvarvtal helt enkelt inte hantera den kraftfulla kraft som tillverkas av dessa motorer. Faktum är att en cylinder på dessa 500 kubikmeter förskjutning, nitrometanbrinnande Hemis producerar uppskattat 800 pund tryckkraft genom ett enda avgasrör.
Alla motorer, vare sig de är förbrända eller elektriskt drivna, arbetar med olika hastigheter. För det mesta, desto snabbare fyller en motor sin kraftslag eller cykel, desto mer kraft producerar den. När det gäller en förbränningsmotor är de tre elementen som påverkar den totala prestandan hos den motorn hastighet, vridmoment och hästkraft.
Hastighet definieras som hur snabbt motorn utför sitt arbete. När vi använder motorens varvtal till ett tal eller en måttenhet, mäter vi motorns varvtal i varv per minut eller varvtal. Det "arbete" som motorn utför är en kraft som appliceras över ett uppmätt avstånd. Vridmoment definieras som en speciell typ av arbete som ger rotation. Detta sker när en kraft verkar i en radie (eller, för en förbränningsmotor, svänghjulet) och mäts vanligtvis i fotpund.
Hästkrafter är den takt som arbetet uppnås med. I gamla dagar, om föremål behövdes flyttas, använde människor vanligen en häst för att flytta den. Det uppskattades att en häst kunde flytta cirka 33 000 fot pund per minut. Det här är var termen "hästkrafter" härstammar. Olika hastigheter och vridmoment, hästkrafter kan mätas i flera enheter, inklusive: 1 HP = 746 Watt, 1 HP = 2,545 BTU och 1 HP = 1,055 Joules.
Dessa tre element arbetar tillsammans för att producera motoreffekt. Eftersom vridmomentet förblir konstant förbli hastigheten och hästkraften proportionell. Men som motorns hastighet ökar ökar också hästkraften för att upprätthålla ett konstant vridmoment. Men där många människor blir förvirrade är det hur vridmoment och hästkrafter påverkar motorns fart. Helt enkelt, som vridmomentet och hästkraften ökar, så gör motorns hastighet. Det motsatta är också sant: när vridmomentet och hästkraften minskar, så gör motorns hastighet.
Del 2 av 4: Hur motorer är byggda för att maximera vridmomentet
Den moderna förbränningsmotorn kan ändras för att höja hästkrafter eller vridmoment genom att manipulera kopplingsstångens storlek eller längd och öka cylinderns borrning eller diameter. Detta kallas ofta som borr / slagförhållande.
Momentet mäts i Newton meter. I enkla termer betyder detta att vridmomentet mäts i en 360-graders cirkelrörelse. Vårt exempel tar två identiska motorer som har samma storlek borrning (eller förbränningscylinderns diameter). En av de två motorerna har dock en längre "stroke" (eller djupet på cylindern som produceras av en längre anslutningsstång). Motorn med längre slag har mer rak rörelse medan den roterar genom förbränningskammaren och har större hävstång för att uppnå samma uppgift.
Vridmoment mäts i pundfot eller hur mycket "vridningskraft" tillämpas för att slutföra en uppgift. Tänk dig att du försöker lossa en rostig bult. Låt oss anta att du har två olika rörnycklar, en är 2 'lång, den andra är 1' lång. Förutsatt att du tillämpar samma mängd kraft (i detta fall 50 pund tryck) applicerar du faktiskt 100 fot pund vridmoment för de två fotnycklarna (50 x 2) och endast 50 kg. vridmoment (1 x 50) med en fotnyckel. Vilken skiftnyckel hjälper dig att lossa bulten lättare? Svaret är enkelt - det med mer vridmoment.
Ingenjörer utvecklar en motor för att producera ett högre vridmoment till hästkraftsförhållande för fordon som behöver extra kraft för acceleration eller för klättring. Vanligtvis ser du högre vridmomentvärden för tunga lastbilar som används för bogseringsapplikationer eller högpresterande motorer där acceleration är kritisk (till exempel NHRA Top Bränsle Engine-exempel som nämns ovan).
Därför framhäver bilfabrikanter ofta motorns höga vridmomentpotential i lastbilsreklam. Motorns vridmoment kan också förstärkas genom att ändra tändtid, justera luft till bränsleblandningar, och till och med manipuleras för att öka vridmomentutmatningen under vissa scenarier.
Del 3 av 4: Förstå andra variabler som påverkar det totala vridmomentet för en motor
När det gäller mätning av vridmomentet finns tre unika variabler inom förbränningsmotorn som du måste överväga:
Kraften skapad vid en specifik RPM: Detta är den högsta hästkraften hos motorn som produceras vid en önskad RPM. När en motor accelererar finns en rpm eller hästkraftskurva. När motorns varvtal ökar ökar också hästkraften tills den når en maximal nivå.
Avståndet: Det här är längden på anslutningsstångslaget: ju längre stroke är, desto mer vridmoment skapas som vi förklarat ovan.
Momentets konstant: Detta är ett matematiskt tal som tilldelas alla motorer, 5252 eller den konstanta varvtalet där hästkrafterna och vridmomentet är balanserade. Numret 5252 härleddes från observationen att en hästkraft motsvarade 150 pund som täckte 220 fot på en minut. För att uttrycka detta i fotpund av vridmoment introducerades en matematisk formel av James Watt, som uppfann den första ångmotorn.
Formeln är följande:
Om du antar att kraften på 150 pund appliceras på en fot av en radie (eller cirkel som finns i en förbränningsmotors cylinder), så måste du konvertera detta till fotpund av vridmoment.
220 meter på en minut måste extrapoleras i varv per minut. För att göra detta skulle du ta två gånger Pi (eller 3,141593) vilket motsvarar 6,283186 fot. Ta 220 meter och dela med 6,28 och vi får en RPM på 35.014 för varje revolution.
Ta 150 fot och multiplicera tider 35.014 och du får 5252.1 - vilket är vår konstant som är inblandad i att mäta fotpund av vridmoment.
Del 4 av 4: Hur man beräknar vridmomentet hos ett fordon
Formeln för att räkna ut vridmomentet är vridmomentet = motorns hästkrafter x 5252, som sedan divideras med varvtalet.
Problemet med vridmoment är emellertid att det mäts på två olika ställen: direkt från motorn och drivhjulen. Andra mekaniska komponenter än vad som kan öka eller minska vridmomentvärdena till hjulen är: svänghjulsstorlek, växellådsförhållanden, drivaxelväxel och däck / hjulomkrets.
För att räkna ut vridmomentet till hjulet måste alla dessa föremål införas i ekvationen, vilket bäst överlämnas till ett datoriserat program som ingår i en prestationsdyno. På denna typ av utrustning placeras bilen på ett ställ och drivdäcken placeras bredvid en serie rullar. Motorn är ansluten till en datorläsning som övervakar motorns varvtal, bränslekurva och växelförhållanden. Dessa siffror är faktiska med hjulhastighet, acceleration och shift RPM, eftersom fordonet körs på dynon under önskad tid.
Beräkningen av motorns vridmoment är mycket lättare att bestämma. Efter ovanstående formel är det tydligt att se hur motorns vridmoment är proportionellt mot hästkraften och motorns varvtal enligt vad som förklaras i det första avsnittet. Genom att använda denna formel kan du räkna ut vridmoment- och hästkraftsvärdena vid varje punkt i RPM-kurvan. Du måste ha motorns hästkraftsfigurer som tillverkas av motortillverkaren för att beräkna vridmomentet.
MomenträknareVissa använder sig av en onlinekalkylator, som erbjuds av MeasureSpeed.com, som kräver att du matar in motorns höga hästkraftsvärderingar (levereras av tillverkaren eller färdigställd under en professionell motordynodragning) och önskad varvtal.
Om du märker att din motorprestanda kämpar för att påskynda och inte har den kraft du tror det borde ha, har en av Vermin Clubs certifierade mekaniker utför en inspektion för att bestämma källan till problemet.