المواضيع:
- عزم المحرك
- موتورفيرموجين
- قياس عزم الدوران والقوة
- القدرة الحصانية والكيلووات
عزم المحرك:
عزم دوران المحرك هو القوة التي يدور بها العمود المرفقي للمحرك. يتم إنشاء عزم الدوران من مزيج قوة الاحتراق على المكبس ومسافة نصف قطر الكرنك. تعتمد القوة المؤثرة على المكبس، من بين أمور أخرى، على درجة الامتلاء (كمية الهواء) وكمية الوقود وتختلف بسبب تغير زاوية نقل الطاقة إلى دبوس الكرنك باستمرار. يمكننا حساب متوسط ضغط المكبس منه مخطط المؤشر أو الحصول على مخطط الكهروضوئية.
في رسم السطر التالي نرى المكبس يتم دفعه إلى الأسفل بواسطة قوة الاحتراق (ع). ويولد ضغط الاحتراق هذا القوة F، وهي قوة المكبس. تنتقل قوة المكبس إلى مجلة العمود المرفقي (r) عبر قضيب التوصيل (S). وهذا يخلق ما يسمى بالقوة العرضية (Ft).
يتم حساب عزم الدوران باستخدام الصيغة Ft xr (القوة العرضية مضروبة في نصف قطر الكرنك) ويتم التعبير عنه بالنيوتن متر (نيوتن متر).
أسطورة:
ع = الضغط على المكبس.
F = القوة المؤثرة على المكبس
N = قوة التوجيه
S = القوة المؤثرة على قضيب التوصيل
r = نصف قطر الكرنك
قدم = القوة العرضية
نظرًا لضغط الاحتراق المتغير والتواء آلية قضيب توصيل الكرنك، فإن القوة العرضية أيضًا ليست كمية ثابتة. ولذلك فإننا نعمل بقوة عرضية متوسطة.
يمكننا تحديد القوة العرضية عندما نقوم بتحليل قوة المكبس (انظر الصورة أدناه وصفحة "حل قوة المكبس").
يعتمد عزم المحرك بشكل حصري على القوة المؤثرة على المكبس، لأن جميع المتغيرات الأخرى مثل قطر المكبس ونصف قطر الكرنك هي بيانات محرك ثابتة. يتم تعويض القوة المؤثرة على المكبس (Fz) بضغط الاحتراق (p) وتعتمد على درجة امتلاء المحرك (عند نسبة خلط متكافئة). إن الاختناق في مشعب السحب هو الذي يحدد مستوى تعبئة المحرك بشكل أساسي.
يحدث الاختناق الأكبر بسبب موضع صمام الخانق. موضع الخانق له التأثير الأكبر على عزم دوران المحرك: ففي نهاية المطاف، نحن نؤثر على أداء المحرك عن طريق تغيير موضع الخانق. في إعداد الاختبار، نقوم بقياس الحد الأقصى لعزم الدوران الناتج عندما يكون صمام الخانق مفتوحًا بالكامل.
عزم الدوران ليس هو نفسه في كل مكان بسرعات مختلفة وخانق مفتوح بالكامل. نظرًا لتغير سرعات الغاز وزوايا فتح الصمام الثابتة، سيكون عزم الدوران مثاليًا فقط عند سرعة معينة.
في الصور أدناه نرى مخططات القوة وعزم الدوران لنوعين من محركات الديزل المستخدمة في سيارة BMW الفئة الثالثة (E3x). مع كلا المحركين، يتم الوصول إلى عزم الدوران عند حوالي 9 دورة في الدقيقة، ولكن من الواضح أنه أعلى مع 1800d منه مع 320d. تبلغ سعة كلا المحركين 316 لتر. أصبح عزم الدوران الأعلى ممكنًا، من بين أمور أخرى، من خلال الشحن الفائق والصمامات الموجودة في مشعب السحب وتخطيط نظام إدارة المحرك، الذي يحدد، بالإضافة إلى عزم الدوران، الاستهلاك وانبعاثات غاز العادم.
قوة المحرك:
بالإضافة إلى عزم دوران المحرك، تذكر مواصفات المصنع أيضًا قوة المحرك. قوة المحرك هي ضرب عزم المحرك في سرعة المحرك. القوة هي في الواقع عدد المرات التي يمكن فيها توصيل عزم الدوران في الثانية. الصيغة الرسمية هي:
حيث P هي القوة بوحدة Nm/s أو Watt، وM هو عزم الدوران بوحدة Nm وω (أوميغا) هي السرعة الزاوية. يستخدم الحرف T أيضًا للزوجين بدلاً من M.
بما أن السرعة الزاوية (ω) هي 2 * π * n، حيث n هو عدد الثورات في الثانية، فيمكننا تغيير الصيغة إلى:
على سبيل المثال، نأخذ محرك FSI رباعي الأسطوانات سعة 2.0 لتر بسحب طبيعي مع أربعة صمامات لكل أسطوانة من VAG (رمز المحرك: AXW). بالطبع يمكننا قراءة عزم الدوران والقوة من الرسم البياني، ولكن في هذا القسم نحسب القوة بناءً على عزم الدوران.
حقائق:
- عزم دوران المحرك: 200 نيوتن متر؛
- السرعة: 3500 لفة/دقيقة = 58,33 لفة/ثانية.
سأل: الطاقة المقدمة بالسرعة المحددة.
يبلغ عزم الدوران والقوة عند 3500 دورة في الدقيقة 200 نيوتن متر و73,3 كيلووات.
قياس عزم الدوران والقوة:
عزم الدوران هو المسؤول بشكل مباشر عن قوة سحب السيارة. يتم ضرب عزم الدوران في نسبة النقل (i) لعلبة التروس والتخفيض النهائي، وتقسيمه على نصف القطر المحمل (rb) للعجلات المدفوعة (انظر الصفحة حساب نسب والعتاد).
يتم قياس عزم دوران المحرك عن طريق فرملة المحرك مع فتح دواسة الوقود بالكامل بسرعات مختلفة. ومن خلال فرملة المحرك، تظل السرعة المحددة ثابتة. قوة فرملة المحرك، مضروبة في نصف قطر جسم القياس الذي تعمل عليه القوة، هي عزم دوران المحرك.
يمكن استخدام فرامل التيار الدوامي لقياس الطاقة. يتم القياس مباشرة على العمود المرفقي. تولد المغناطيسات الكهربائية تيارات دوامية في قرص معدني، حيث يتم تحديد قوة الكبح عن طريق قياس انحناء عنصر الالتواء. عند قياس قوة المحرك على فرامل التيار الدوامي، فإن السرعة وعزم الدوران هما الكميات المقاسة. يتم تحديد القوة عن طريق الحساب (انظر الفقرة السابقة).
ويمكن أيضًا قياس قوة السيارة مباشرة من العجلات. ومع ذلك، يجب أن تؤخذ في الاعتبار خسائر تصل إلى 70٪. تحدث هذه الخسائر في الإرسال. قوة المحور (القوة المقاسة على العجلات على منضدة اختبار الطاقة) تسمى أيضًا القدرة الحصانية DIN. تسمى القوة المقاسة في دولاب الموازنة بقدرة حصان SAE. SAE لتقف علي جمعية مهندسي السيارات. وبالتالي فإن قيمة SAE ستكون دائمًا أعلى من قيمة DIN.
ترتبط الأسطوانات المعدنية لمنصة الاختبار بآلية الكبح، وغالبًا ما تكون بفرامل ذات تيار إيدي. يتم قياس القوة التي يتم بها فرملة البكرات، بالإضافة إلى سرعة العجلات والعمود المرفقي، وعزم الدوران الناتج وحساب القوة. يتم إجراء القياس عادة عند الترس الأعلى أو الثاني مع الضغط على دواسة الوقود بالكامل. إن الخسارة بنسبة 15 إلى 30٪ ليست بالأمر غير المعتاد بالنسبة للمركبات ذات الدفع الثنائي. يعوض كمبيوتر الداينو هذه الخسارة عن طريق قياس مقدار الطاقة التي يحتاجها الداينو لقيادة السيارة. أثناء هذا القياس، تتحرك السيارة مع الضغط على القابض.
يحاول المصنعون أو المعدلون إبقاء منحنى عزم الدوران مسطحًا قدر الإمكان، بحيث يظل عزم دوران المحرك كما هو خلال أكبر عدد ممكن من الثورات. وعلى وجه الخصوص، يمكن تعديل المحركات فائقة الشحن (التيربو/الضاغط) التي تزيد عزم الدوران بشكل كبير إلى أقصى مستوى ممكن بهذه الطريقة. وأيضًا من خلال تطبيق تقنيات زيادة مستوى التعبئة، مثل محركات متعددة الصمامات, توقيت الصمام المتغير أو مشعب السحب المتغير يمكن إبقاء منطقة التوصيل مسطحة قدر الإمكان.
إذا أردنا قياس عزم الدوران في مواضع مختلفة للخانق، فسنحصل على تقدم مثل الصورة التالية. ومع ذلك، نادرا ما يتم إجراء مثل هذا القياس.
القدرة الحصانية (حصان) والكيلووات (كيلوواط):
للتعبير عن قدرة السيارة على العمل، يتم استخدام وحدتي "الحصان" و"الكيلووات". تعتمد القوة على عزم الدوران في الثانية. يأتي تعريف القدرة الحصانية من الوقت الذي كانت فيه وسائل النقل لا تزال بواسطة الحصان والعربة. إذا تم رفع كتلة قدرها 75 كيلوجرامًا لمسافة متر واحد خلال ثانية واحدة، يتم توليد قوة قدرها حصان واحد. إذن 1 حصان يساوي 1 كجم * 1 متر / 1 ثانية.
إذا نظرنا إلى الطاقة من وحدة الواط، فإن 1 وات هو ضرب 1 نيوتن * 1 متر في الثانية. نختصر هذا بـ [1 Nm/sec].
القوة الحصانية (hp) المستخدمة في هولندا هي نفسها تمامًا مثل Pferdestärkte الألمانية (PS) والفرنسية Chaval-Vapeur (CH).
1 حصان = 0,7355 كيلوواط
1 كيلو واط = 1,3596 حصان
قوة الحصان الإنجليزي/الأمريكي (hp) أكبر.
1 حصان = 0,7457 كيلوواط
1 كيلوواط = 1,3410 حصان
إذا قمنا بتحويل القدرة الحصانية إلى واط، فيجب علينا ضرب الكتلة بتسارع الجاذبية: 1 حصان = 75 كجم / ثانية * 9,81 م / ث ^ 2 = 7355 واط = 0,7355 كيلو واط.
لتحويل قوة محرك بقوة 150 حصان، نضرب عدد كجم/ثانية. مع عدد حصانا. وينتج عن ذلك: (150 * 75) * 9,81 = 110,4 كيلو واط.
يمكننا أيضًا تحويل القدرة بالواط إلى حصان. نقوم بذلك على النحو التالي: 1 / 0,7355 (عرض) = 1,36 حصان. محرك قدرته 92 كيلو وات ينتج حسب الحساب: (1*92) / 0,736 = 125 حصان.
الصفحات ذات الصلة:
