Jak změřit točivý moment (točivý moment) vašeho auta

Točivý moment je úměrný výkonu a liší se v závislosti na vozidle a jeho vlastnostech. Velikost kola a převodový poměr ovlivňují točivý moment.

Ať už kupujete nové auto nebo stavíte hot rod v garáži, při určování výkonu motoru vstupují do hry dva faktory: výkon a točivý moment. Pokud jste jako většina kutilských mechaniků nebo automobilových nadšenců, pravděpodobně dobře rozumíte vztahu mezi výkonem v koních a točivým momentem, ale může být pro vás obtížné pochopit, jak se těchto „stop-librových“ čísel dosahuje. Věřte nebo ne, ve skutečnosti to není tak těžké.

Než se pustíme do technických detailů, pojďme si rozebrat několik jednoduchých faktů a definic, které vám pomohou pochopit, proč jsou výkon i točivý moment důležitými faktory, které je třeba vzít v úvahu. Musíme začít definováním tří prvků měření výkonu spalovacího motoru: rychlosti, točivého momentu a výkonu.

Část 1 ze 4: Pochopení toho, jak otáčky motoru, točivý moment a výkon ovlivňují celkový výkon

V nedávném článku v magazínu Hot Rod byla jedna z největších záhad výkonu motoru konečně vyřešena návratem k základům toho, jak se vlastně počítá výkon. Většina lidí si myslí, že dynamometry (motorové dynamometry) jsou určeny k měření výkonu motoru.

Ve skutečnosti dynamometry neměří výkon, ale točivý moment. Toto číslo točivého momentu se vynásobí otáčkami za minutu, při kterých se měří, a poté se vydělí 5,252, aby se získal údaj o výkonu.

Více než 50 let dynamometry používané k měření točivého momentu motoru a otáček jednoduše nezvládly vysoký výkon, který tyto motory generovaly. Ve skutečnosti jeden válec na tomto 500 kubických palcích Hemis spalující nitro produkuje zhruba 800 liber tahu přes jediné výfukové potrubí.

Všechny motory, ať už spalovací nebo elektrické, pracují při různých otáčkách. Většinou platí, že čím rychleji motor dokončí svůj zdvih nebo cyklus, tím větší výkon produkuje. Pokud jde o spalovací motor, existují tři prvky, které ovlivňují jeho celkový výkon: rychlost, točivý moment a výkon.

Rychlost je dána tím, jak rychle motor vykonává svou práci. Když aplikujeme rychlost motoru na číslo nebo jednotku, měříme rychlost motoru v otáčkách za minutu nebo RPM. „Práce“, kterou motor vykoná, je síla působící na měřitelnou vzdálenost. Kroutící moment je definován jako zvláštní druh práce, která vytváří rotaci. K tomu dochází, když je síla aplikována na poloměr (nebo, u spalovacího motoru, na setrvačník) a obvykle se měří v librách stop.

Koňská síla je rychlost, s jakou se práce provádí. Za starých časů, pokud bylo potřeba přemístit předměty, lidé k tomu obvykle používali koně. Odhaduje se, že jeden kůň by se mohl pohybovat rychlostí asi 33,000 1 stop za minutu. Odtud pochází termín „koňská síla“. Na rozdíl od rychlosti a točivého momentu lze koňskou sílu měřit v několika jednotkách, včetně: 746 hp = 1 W, 2,545 hp = 1 BTU a 1,055 hp = XNUMX joulů.

Tyto tři prvky společně vytvářejí výkon motoru. Protože točivý moment zůstává konstantní, otáčky a výkon zůstávají úměrné. S rostoucími otáčkami motoru se však zvyšuje i výkon, aby byl točivý moment konstantní. Mnoho lidí je však zmateno tím, jak točivý moment a výkon ovlivňují otáčky motoru. Jednoduše řečeno, s rostoucím točivým momentem a výkonem rostou i otáčky motoru. Platí to i obráceně: s poklesem točivého momentu a výkonu klesají i otáčky motoru.

Část 2 ze 4: Jak jsou motory konstruovány pro maximální točivý moment

Moderní spalovací motor lze upravit pro zvýšení výkonu nebo točivého momentu změnou velikosti nebo délky ojnice a zvětšením vrtání nebo vrtání válce. To je často označováno jako poměr vrtání a zdvihu.

Točivý moment se měří v newtonmetrech. Zjednodušeně to znamená, že točivý moment se měří v kruhovém pohybu o 360 stupňů. Náš příklad používá dva stejné motory se stejným průměrem vrtání (nebo průměru spalovacího válce). Jeden ze dvou motorů má ale delší „zdvih“ (neboli hloubku válce vytvořenou delší ojnicí). Motor s delším zdvihem má lineárnější pohyb, když se otáčí spalovací komorou a má větší pákový efekt ke splnění stejného úkolu.

Točivý moment se měří v librových stopách, neboli kolik "točivého momentu" je aplikováno na dokončení úkolu. Představte si například, že se pokoušíte uvolnit rezavý šroub. Předpokládejme, že máte dva různé hasáky, jeden 2 stopy dlouhý a druhý 1 stopu dlouhý. Za předpokladu, že aplikujete stejné množství síly (v tomto případě tlak 50 lb), ve skutečnosti aplikujete moment 100 ft-lb na dvoustopý klíč (50 x 2) a pouze 50 lb. kroutící moment (1 x 50) pomocí jednonožového klíče. Který klíč vám pomůže šroub snadněji vyšroubovat? Odpověď je jednoduchá – ten s větším točivým momentem.

Inženýři vyvíjejí motor, který poskytuje vyšší poměr točivého momentu k výkonu pro vozidla, která potřebují extra „výkon“ ke zrychlení nebo stoupání. Obvykle vidíte vyšší hodnoty točivého momentu u těžkých vozidel používaných pro tažení nebo u vysoce výkonných motorů, kde je akcelerace kritická (jako například v příkladu NHRA Top Fuel Engine výše).

Výrobci automobilů proto často v reklamách na nákladní automobily zdůrazňují potenciál motorů s vysokým točivým momentem. Točivý moment motoru lze také zvýšit změnou časování zapalování, úpravou směsi paliva a vzduchu a v určitých situacích dokonce zvýšením výstupního točivého momentu.

Část 3 ze 4: Pochopení dalších proměnných ovlivňujících celkový jmenovitý točivý moment motoru

Pokud jde o měření točivého momentu, u spalovacího motoru je třeba vzít v úvahu tři jedinečné proměnné:

Síla generovaná při specifických otáčkách: Toto je maximální výkon motoru generovaný při daných otáčkách za minutu. Jak motor zrychluje, dochází k otáčkám nebo křivce výkonu. Se zvyšujícími se otáčkami motoru se zvyšuje i výkon, dokud nedosáhne maximální úrovně.

Vzdálenost: Jedná se o délku zdvihu ojnice: čím delší zdvih, tím větší krouticí moment vzniká, jak jsme si vysvětlili výše.

Konstanta točivého momentu: Toto je matematické číslo, které je přiřazeno všem motorům, 5252 nebo konstantní otáčky za minutu, kde je výkon a točivý moment vyvážený. Číslo 5252 bylo odvozeno z pozorování, že jedna koňská síla je ekvivalentní 150 librám urazit 220 stop za jednu minutu. Aby to vyjádřil v librách točivého momentu, představil James Watt matematický vzorec, který vynalezl první parní stroj.

Vzorec vypadá takto:

Za předpokladu, že na jednu stopu poloměru (nebo například kruh, který je uvnitř válce spalovacího motoru) působí síla 150 liber, byste to museli převést na stopu liber točivého momentu.

220 snímků za minutu je třeba extrapolovat na otáčky za minutu. Chcete-li to provést, vynásobte dvě čísla pí (nebo 3.141593), což se rovná 6.283186 stop. Vezměte 220 stop a vydělte 6.28 a dostaneme 35.014 otáček za minutu pro každou otáčku.

Vezměte 150 stop a vynásobte 35.014 a dostanete 5252.1, naši konstantu, která se počítá v librách točivého momentu.

Část 4 ze 4: Jak vypočítat točivý moment auta

Vzorec pro točivý moment je: točivý moment = výkon motoru x 5252, který se pak vydělí otáčkami za minutu.

Problém s točivým momentem je však v tom, že se měří na dvou různých místech: přímo od motoru a od hnacích kol. Mezi další mechanické součásti, které mohou zvýšit nebo snížit jmenovitý točivý moment na kolech, patří: velikost setrvačníku, převodové poměry, převody hnací nápravy a obvod pneumatiky/kola.

Pro výpočet točivého momentu kol musí být všechny tyto prvky zohledněny v rovnici, kterou je nejlépe ponechat počítačovému programu zahrnutému v dynamické zkušební stolici. U tohoto typu zařízení je vozidlo umístěno na stojanu a hnací kola jsou umístěna vedle řady válců. K motoru je připojen počítač, který snímá otáčky motoru, křivku spotřeby paliva a převodové poměry. Tato čísla se berou v úvahu s rychlostí kola, zrychlením a otáčkami, když vůz jede na dynamo po požadovanou dobu.

Výpočet točivého momentu motoru je mnohem snazší určit. Podle výše uvedeného vzorce je jasné, jak je točivý moment motoru úměrný výkonu motoru a otáčkám, jak je vysvětleno v první části. Pomocí tohoto vzorce můžete určit točivý moment a výkon v každém bodě křivky otáček. Abyste mohli vypočítat točivý moment, musíte mít údaje o výkonu motoru poskytnuté výrobcem motoru.

kalkulačka točivého momentu

Někteří lidé používají online kalkulátor nabízený MeasureSpeed.com, který vyžaduje zadání maximálního výkonu motoru (poskytnutého výrobcem nebo vyplněného během profesionálního dyno) a požadovaných otáček.

Pokud si všimnete, že se výkon vašeho motoru obtížně zrychluje a nemá výkon, jaký by měl mít, požádejte jednoho z certifikovaných mechaniků AvtoTachki, aby provedl kontrolu, aby určil zdroj problému.