Sådan måler du din bils drejningsmoment (drejningsmoment).

Drejningsmoment er proportionalt med hestekræfter og varierer afhængigt af køretøjet og dets funktioner. Hjulstørrelse og gearforhold påvirker drejningsmomentet.

Uanset om du køber en ny bil eller bygger en hot rod i din garage, spiller to faktorer ind, når du skal bestemme motorens ydeevne: hestekræfter og drejningsmoment. Hvis du er som de fleste gør-det-selv-mekanikere eller bilentusiaster, har du sikkert en god forståelse af forholdet mellem hestekræfter og drejningsmoment, men du kan finde det svært at forstå, hvordan disse "foot-pound"-tal opnås. Tro det eller ej, men det er faktisk ikke så svært.

Før vi kommer ind på de tekniske detaljer, lad os nedbryde nogle simple fakta og definitioner for at hjælpe dig med at forstå, hvorfor både hestekræfter og drejningsmoment er vigtige faktorer at overveje. Vi skal starte med at definere de tre elementer i forbrændingsmotorens ydeevnemåling: hastighed, drejningsmoment og effekt.

Del 1 af 4: Forstå hvordan motorhastighed, drejningsmoment og kraft påvirker den samlede ydeevne

I en nylig artikel i magasinet Hot Rod blev et af de største mysterier for motorydelse endelig løst ved at gå tilbage til det grundlæggende om, hvordan kraft faktisk tæller. De fleste mennesker tror, ​​at dynamometre (motordynamometre) er designet til at måle motorens hestekræfter.

Faktisk måler dynamometre ikke effekt, men drejningsmoment. Dette drejningsmoment ganges med det omdrejningstal, som det måles ved, og divideres derefter med 5,252 for at få effekttallet.

I over 50 år kunne de dynamometre, der blev brugt til at måle motorens drejningsmoment og omdrejningstal, simpelthen ikke klare den høje effekt, disse motorer genererede. Faktisk producerer en cylinder på den 500 kubiktommer nitrobrændende Hemis omkring 800 pund tryk gennem et enkelt udstødningsrør.

Alle motorer, uanset om de er forbrændingsmotorer eller elektriske, kører med forskellige hastigheder. For det meste, jo hurtigere en motor fuldfører sit kraftslag eller cyklus, jo mere kraft producerer den. Når det kommer til en forbrændingsmotor, er der tre elementer, der påvirker dens samlede ydeevne: hastighed, drejningsmoment og kraft.

Hastighed bestemmes af, hvor hurtigt motoren udfører sit arbejde. Når vi anvender motorhastighed på et tal eller en enhed, måler vi motorhastigheden i omdrejninger pr. minut eller RPM. Det "arbejde", en motor udfører, er den kraft, der påføres over en målbar afstand. Drejningsmoment er defineret som en særlig form for arbejde, der frembringer rotation. Dette sker, når en kraft påføres radius (eller, for en forbrændingsmotor, svinghjulet) og måles normalt i foot-pounds.

Hestekræfter er den hastighed, hvormed arbejdet udføres. I gamle dage, hvis genstande skulle flyttes, brugte folk normalt en hest til at gøre dette. Det er blevet anslået, at en hest kunne bevæge sig med omkring 33,000 fod i minuttet. Det er her begrebet "hestekræfter" kommer fra. I modsætning til hastighed og drejningsmoment kan hestekræfter måles i flere enheder, herunder: 1 hk = 746 W, 1 hk = 2,545 BTU og 1 hk = 1,055 joule.

Disse tre elementer arbejder sammen for at producere motorkraft. Da drejningsmomentet forbliver konstant, forbliver hastighed og effekt proportional. Men efterhånden som motorhastigheden stiger, øges effekten også for at holde momentet konstant. Men mange mennesker er forvirrede over, hvordan drejningsmoment og kraft påvirker en motors hastighed. Kort sagt, efterhånden som drejningsmomentet og effekten øges, stiger motorens omdrejningstal også. Det omvendte er også tilfældet: Når drejningsmomentet og effekten falder, falder motorens omdrejningstal også.

Del 2 af 4: Hvordan motorer er designet til maksimalt drejningsmoment

En moderne forbrændingsmotor kan modificeres for at øge effekt eller drejningsmoment ved at ændre størrelsen eller længden af ​​plejlstangen og øge boringen eller cylinderboringen. Dette omtales ofte som forholdet mellem boring og slag.

Moment måles i Newtonmeter. Kort sagt betyder det, at drejningsmomentet måles i en 360 graders cirkulær bevægelse. Vores eksempel bruger to identiske motorer med samme borediameter (eller forbrændingscylinderdiameter). En af de to motorer har dog et længere "slag" (eller cylinderdybde skabt af den længere plejlstang). En motor med længere slaglængde har en mere lineær bevægelse, når den roterer gennem forbrændingskammeret og har mere løftestang til at udføre den samme opgave.

Moment måles i pund-fod, eller hvor meget "drejningsmoment" der anvendes for at fuldføre en opgave. Forestil dig for eksempel, at du forsøger at løsne en rusten bolt. Antag, at du har to forskellige rørnøgler, den ene 2 fod lang og den anden 1 fod lang. Hvis du antager, at du anvender den samme mængde kraft (50 lbs tryk i dette tilfælde), anvender du faktisk 100 ft-lbs drejningsmoment for en to-fods skruenøgle (50 x 2) og kun 50 lbs. moment (1 x 50) med en enkeltbensnøgle. Hvilken skruenøgle vil hjælpe dig med at skrue bolten nemmere af? Svaret er enkelt - den med mere drejningsmoment.

Ingeniører er ved at udvikle en motor, der giver et højere drejningsmoment-til-hestekræft-forhold for køretøjer, der har brug for ekstra "kraft" for at accelerere eller klatre. Du ser typisk højere drejningsmomenttal for tunge køretøjer, der bruges til bugsering eller højtydende motorer, hvor acceleration er kritisk (såsom i eksemplet NHRA Top Fuel Engine ovenfor).

Derfor fremhæver bilproducenter ofte potentialet ved motorer med højt drejningsmoment i lastbilannoncer. Motorens drejningsmoment kan også øges ved at ændre tændingstidspunktet, justere brændstof/luftblandingen og endda øge udgangsmomentet i visse scenarier.

Del 3 af 4: Forståelse af andre variabler, der påvirker motorens samlede nominelle drejningsmoment

Når det kommer til måling af drejningsmoment, er der tre unikke variabler at overveje i en forbrændingsmotor:

Kraft genereret ved specifikke omdrejninger: Dette er den maksimale motoreffekt genereret ved et givet omdrejningstal. Når motoren accelererer, er der en RPM eller hestekræfter kurve. Når motorhastigheden stiger, øges effekten også, indtil den når det maksimale niveau.

Afstand: Dette er længden af ​​plejlstangens slaglængde: Jo længere slag, jo mere drejningsmoment genereres, som vi forklarede ovenfor.

Momentkonstant: Dette er et matematisk tal, der er tildelt alle motorer, 5252 eller en konstant RPM, hvor effekt og drejningsmoment er afbalanceret. Tallet 5252 blev afledt af den observation, at en hestekræfter svarer til 150 pund, der rejser 220 fod på et minut. For at udtrykke dette i foot-pounds af drejningsmoment, introducerede James Watt den matematiske formel, der opfandt den første dampmaskine.

Formlen ser således ud:

Hvis vi antager, at der påføres en kraft på 150 pund til en fods radius (eller en cirkel, der for eksempel er inde i cylinderen på en forbrændingsmotor), ville du skulle konvertere dette til foot-pounds drejningsmoment.

220 fpm skal ekstrapoleres til RPM. For at gøre dette skal du gange to pi-tal (eller 3.141593), hvilket svarer til 6.283186 fod. Tag 220 fod og divider med 6.28, og vi får 35.014 rpm for hver omdrejning.

Tag 150 fod og gang med 35.014, og du får 5252.1, vores konstant, der tæller i foot-pounds af drejningsmoment.

Del 4 af 4: Sådan beregnes bilens drejningsmoment

Formlen for drejningsmoment er: drejningsmoment = motoreffekt x 5252, som så divideres med RPM.

Problemet med momentet er dog, at det måles to forskellige steder: direkte fra motoren og til drivhjulene. Andre mekaniske komponenter, der kan øge eller mindske drejningsmomentet på hjulene, omfatter: svinghjulsstørrelse, transmissionsforhold, drivakselforhold og dæk/hjulomkreds.

For at beregne hjulets drejningsmoment skal alle disse elementer indregnes i en ligning, der bedst overlades til computerprogrammet, der er inkluderet i den dynamiske testbænk. På denne type udstyr placeres køretøjet på et stativ, og drivhjulene er placeret ved siden af ​​en række ruller. Motoren er tilsluttet en computer, der aflæser motorhastighed, brændstofforbrugskurve og gearforhold. Disse tal tages i betragtning med hjulets hastighed, acceleration og omdrejninger, når bilen køres på dynoen i det ønskede tidsrum.

Beregning af motordrejningsmoment er meget nemmere at bestemme. Ved at følge formlen ovenfor bliver det klart, hvordan motorens drejningsmoment er proportional med motoreffekt og omdrejninger, som forklaret i det første afsnit. Ved hjælp af denne formel kan du bestemme drejningsmoment og hestekræfter på hvert punkt på RPM-kurven. For at kunne beregne drejningsmomentet skal du have motoreffektdata fra motorproducenten.

momentberegner

Nogle mennesker bruger online-beregneren, der tilbydes af MeasureSpeed.com, som kræver, at du indtaster den maksimale motoreffekt (leveret af producenten eller udfyldt under en professionel dyno) og ønsket omdrejningstal.

Hvis du bemærker, at din motors ydeevne er svær at accelerere, og den ikke har den kraft, du tror, ​​den burde have, skal du få en af ​​AvtoTachkis certificerede mekanikere til at udføre en inspektion for at fastslå kilden til problemet.