Ako zmerať krútiaci moment (krútiaci moment) vášho auta

Krútiaci moment je úmerný výkonu a mení sa v závislosti od vozidla a jeho vlastností. Veľkosť kolies a prevodový pomer ovplyvňujú krútiaci moment.

Či už kupujete nové auto alebo staviate hot rod v garáži, pri určovaní výkonu motora vstupujú do hry dva faktory: výkon a krútiaci moment. Ak ste ako väčšina domácich mechanikov alebo automobilových nadšencov, pravdepodobne dobre rozumiete vzťahu medzi konskými silami a krútiacim momentom, ale môže byť pre vás ťažké pochopiť, ako sa tieto čísla „stop-libra“ dosahujú. Verte alebo nie, v skutočnosti to nie je také ťažké.

Skôr než sa dostaneme k technickým detailom, poďme si rozobrať niekoľko jednoduchých faktov a definícií, ktoré vám pomôžu pochopiť, prečo sú výkon aj krútiaci moment dôležité faktory, ktoré je potrebné zvážiť. Musíme začať definovaním troch prvkov merania výkonu spaľovacieho motora: rýchlosť, krútiaci moment a výkon.

Časť 1 zo 4: Pochopenie toho, ako otáčky motora, krútiaci moment a výkon ovplyvňujú celkový výkon

V nedávnom článku v časopise Hot Rod bola jedna z najväčších záhad výkonu motora konečne vyriešená návratom k základom toho, ako sa vlastne počíta výkon. Väčšina ľudí si myslí, že dynamometre (motorové dynamometre) sú určené na meranie výkonu motora.

V skutočnosti dynamometre nemerajú výkon, ale krútiaci moment. Toto číslo krútiaceho momentu sa vynásobí otáčkami za minútu, pri ktorých sa meria, a potom sa vydelí číslom 5,252, čím sa získa údaj výkonu.

Viac ako 50 rokov dynamometre používané na meranie krútiaceho momentu motora a otáčok jednoducho nezvládali vysoký výkon, ktorý tieto motory generovali. V skutočnosti jeden valec na tomto 500 kubických palcových nitro spaľujúcich Hemise produkuje zhruba 800 libier ťahu cez jediné výfukové potrubie.

Všetky motory, či už spaľovacie alebo elektrické, pracujú pri rôznych otáčkach. Väčšinou platí, že čím rýchlejšie motor dokončí svoj zdvih alebo cyklus, tým viac energie vyprodukuje. Pokiaľ ide o spaľovací motor, existujú tri prvky, ktoré ovplyvňujú jeho celkový výkon: rýchlosť, krútiaci moment a výkon.

Rýchlosť je určená tým, ako rýchlo motor vykonáva svoju prácu. Keď aplikujeme rýchlosť motora na číslo alebo jednotku, meriame rýchlosť motora v otáčkach za minútu alebo RPM. „Práca“, ktorú motor vykonáva, je sila aplikovaná na merateľnú vzdialenosť. Krútiaci moment je definovaný ako špeciálny druh práce, ktorý vytvára rotáciu. K tomu dochádza, keď na polomer (alebo v prípade spaľovacieho motora zotrvačník) pôsobí sila a zvyčajne sa meria v stopách-librách.

Konská sila je rýchlosť, ktorou sa práca vykonáva. V dávnych dobách, ak bolo potrebné premiestniť predmety, ľudia na to zvyčajne používali koňa. Odhaduje sa, že jeden kôň sa môže pohybovať rýchlosťou asi 33,000 1 stôp za minútu. Odtiaľ pochádza pojem „konská sila“. Na rozdiel od rýchlosti a krútiaceho momentu možno konské sily merať v niekoľkých jednotkách vrátane: 746 k = 1 W, 2,545 hp = 1 BTU a 1,055 k = XNUMX joulov.

Tieto tri prvky spolupracujú pri vytváraní výkonu motora. Keďže krútiaci moment zostáva konštantný, rýchlosť a výkon zostávajú proporcionálne. S rastúcimi otáčkami motora sa však zvyšuje aj výkon, aby bol krútiaci moment konštantný. Mnohí ľudia sú však zmätení v tom, ako krútiaci moment a výkon ovplyvňujú otáčky motora. Jednoducho povedané, so zvyšujúcim sa krútiacim momentom a výkonom rastú aj otáčky motora. Platí to aj naopak: s poklesom krútiaceho momentu a výkonu sa znížia aj otáčky motora.

Časť 2 zo 4: Ako sú motory navrhnuté pre maximálny krútiaci moment

Moderný spaľovací motor je možné upraviť na zvýšenie výkonu alebo krútiaceho momentu zmenou veľkosti alebo dĺžky ojnice a zväčšením vŕtania alebo vŕtania valca. Toto sa často označuje ako pomer vŕtania a zdvihu.

Krútiaci moment sa meria v newtonmetroch. Zjednodušene to znamená, že krútiaci moment sa meria v 360 stupňovom kruhovom pohybe. Náš príklad používa dva rovnaké motory s rovnakým priemerom vŕtania (alebo priemerom spaľovacieho valca). Jeden z dvoch motorov má však dlhší „zdvih“ (alebo hĺbku valca vytvorenú dlhšou ojnicou). Motor s dlhším zdvihom má lineárnejší pohyb, keď sa otáča cez spaľovaciu komoru a má väčšiu páku na splnenie rovnakej úlohy.

Krútiaci moment sa meria v librových stopách alebo koľko "krútiaceho momentu" sa použije na dokončenie úlohy. Predstavte si napríklad, že sa pokúšate uvoľniť hrdzavú skrutku. Predpokladajme, že máte dva rôzne hasáky, jeden 2 stopy dlhý a druhý 1 stopu dlhý. Za predpokladu, že použijete rovnaké množstvo sily (v tomto prípade tlak 50 lb), v skutočnosti aplikujete krútiaci moment 100 ft-lb na dvojstopový kľúč (50 x 2) a iba 50 libier. krútiaci moment (1 x 50) pomocou jednonožového kľúča. Ktorý kľúč vám pomôže ľahšie odskrutkovať skrutku? Odpoveď je jednoduchá – ten s väčším krútiacim momentom.

Inžinieri vyvíjajú motor, ktorý poskytuje vyšší pomer krútiaceho momentu k výkonu pre vozidlá, ktoré potrebujú extra „výkon“ na zrýchlenie alebo stúpanie. Vyššie hodnoty krútiaceho momentu zvyčajne vidíte pri ťažkých vozidlách používaných na ťahanie alebo pri vysokovýkonných motoroch, kde je zrýchlenie kritické (ako napríklad v príklade NHRA Top Fuel Engine vyššie).

Preto výrobcovia áut často v reklamách na nákladné autá vyzdvihujú potenciál motorov s vysokým krútiacim momentom. Krútiaci moment motora možno zvýšiť aj zmenou časovania zapaľovania, úpravou zmesi paliva a vzduchu a v určitých scenároch dokonca zvýšením výstupného krútiaceho momentu.

Časť 3 zo 4: Pochopenie ďalších premenných ovplyvňujúcich celkový menovitý krútiaci moment motora

Pokiaľ ide o meranie krútiaceho momentu, v spaľovacom motore je potrebné zvážiť tri jedinečné premenné:

Sila generovaná pri špecifických otáčkach: Toto je maximálny výkon motora generovaný pri daných otáčkach za minútu. Keď motor zrýchľuje, dochádza k krivke otáčok alebo konských síl. So zvyšovaním otáčok motora sa zvyšuje aj výkon, až kým nedosiahne maximálnu úroveň.

Vzdialenosť: Toto je dĺžka zdvihu ojnice: čím dlhší je zdvih, tým väčší krútiaci moment vzniká, ako sme vysvetlili vyššie.

Konštanta krútiaceho momentu: Toto je matematické číslo, ktoré je priradené všetkým motorom, 5252 alebo konštantné otáčky za minútu, kde je výkon a krútiaci moment vyvážený. Číslo 5252 bolo odvodené z pozorovania, že jedna konská sila sa rovná 150 librám, ktoré prejdú 220 stôp za jednu minútu. Aby to vyjadril v stopách libier krútiaceho momentu, James Watt predstavil matematický vzorec, ktorý vynašiel prvý parný stroj.

Vzorec vyzerá takto:

Za predpokladu, že sila 150 libier pôsobí na jednu stopu polomeru (alebo kruh, ktorý je napríklad vo valci spaľovacieho motora), museli by ste to previesť na stopu krútiaceho momentu.

220 snímok za minútu je potrebné extrapolovať na otáčky za minútu. Ak to chcete urobiť, vynásobte dve čísla pí (alebo 3.141593), čo sa rovná 6.283186 stôp. Vezmite 220 stôp a vydeľte 6.28 a získame 35.014 otáčok za minútu pre každú otáčku.

Vezmite 150 stôp a vynásobte 35.014 a dostanete 5252.1, našu konštantu, ktorá sa počíta v stopách-librách krútiaceho momentu.

Časť 4 zo 4: Ako vypočítať krútiaci moment auta

Vzorec pre krútiaci moment je: krútiaci moment = výkon motora x 5252, ktorý sa potom vydelí otáčkami za minútu.

Problémom krútiaceho momentu je však to, že sa meria na dvoch rôznych miestach: priamo od motora a od hnacích kolies. Ďalšie mechanické komponenty, ktoré môžu zvýšiť alebo znížiť menovitý krútiaci moment na kolesách, zahŕňajú: veľkosť zotrvačníka, prevodové pomery, pomery hnacej nápravy a obvod pneumatiky/kolesa.

Na výpočet krútiaceho momentu kolesa musia byť všetky tieto prvky zahrnuté do rovnice, ktorú je najlepšie ponechať na počítačový program zahrnutý v dynamickej skúšobnej stolici. Na tomto type zariadenia je vozidlo umiestnené na stojane a hnacie kolesá sú umiestnené vedľa radu valcov. Motor je pripojený k počítaču, ktorý sníma otáčky motora, krivku spotreby paliva a prevodové pomery. Tieto čísla sa berú do úvahy s rýchlosťou kolesa, zrýchlením a otáčkami, keď vozidlo jazdí na dynamo počas požadovaného času.

Výpočet krútiaceho momentu motora je oveľa jednoduchšie určiť. Podľa vyššie uvedeného vzorca je jasné, ako je krútiaci moment motora úmerný výkonu motora a otáčkam, ako je vysvetlené v prvej časti. Pomocou tohto vzorca môžete určiť krútiaci moment a výkon v každom bode krivky otáčok za minútu. Aby ste mohli vypočítať krútiaci moment, potrebujete mať údaje o výkone motora poskytnuté výrobcom motora.

kalkulačka krútiaceho momentu

Niektorí ľudia používajú online kalkulačku, ktorú ponúka MeasureSpeed.com, ktorá vyžaduje zadanie maximálneho výkonu motora (poskytnutého výrobcom alebo vyplneného počas profesionálnej dyno) a požadovaných otáčok.

Ak si všimnete, že výkon vášho motora je ťažké zrýchliť a nemá taký výkon, aký by mal mať, požiadajte jedného z certifikovaných mechanikov AvtoTachki o vykonanie kontroly, aby určil zdroj problému.