Tárgyak:
- Motor nyomatéka
- Motor teljesítmény
- Nyomaték és teljesítmény mérése
- Lóerő és kilowatt
Motor nyomatéka:
A motor nyomatéka az az erő, amellyel a motor főtengelye forog. A nyomaték a dugattyúra ható égési erő és a forgattyús sugár távolságának kombinációjából jön létre. A dugattyúra ható erő többek között a töltés mértékétől (levegőmennyiségtől) és az üzemanyag mennyiségétől függ, és azért változik, mert az erőátvitelnek a forgattyúcsaphoz viszonyított szöge folyamatosan változik. Ebből kiszámolhatjuk az átlagos dugattyúnyomást indikátor diagram vagy szerezz be pv diagramot.
A következő vonalrajzon azt látjuk, hogy a dugattyút az égési erő (p) lenyomja. Ez az égési nyomás létrehozza az F erőt, a dugattyúerőt. A dugattyúerőt a hajtórúdon (S) keresztül továbbítják a főtengelycsapra (r). Ez létrehozza az úgynevezett tangenciális erőt (Ft).
A forgatónyomatékot az Ft xr képlet alapján számítják ki (a tangenciális erő szorozva a forgattyús sugárral), és Nm-ben (newtonméterben) fejezik ki.
Felirat:
p = nyomás a dugattyún.
F = a dugattyúra ható erő
N = Vezetőerő
S = Erő a hajtórúdra
r = hajtókar sugara
Ft = Érintőerő
A változó égési nyomás és a hajtókar-hajtórúd mechanizmus csavarodása miatt a tangenciális erő sem állandó mennyiség. Ezért átlagos tangenciális erővel dolgozunk.
A tangenciális erőt akkor tudjuk meghatározni, amikor a dugattyúerőt lebontjuk (lásd az alábbi képet és a "oldja a dugattyúerőt").
A motor nyomatéka kizárólag a dugattyúra ható erőtől függ, mivel az összes többi változó, mint például a dugattyú átmérője és a forgattyús sugár fix motoradatok. A dugattyúra ható erőt (Fz) az égési nyomás (p) ellensúlyozza, és a motor töltöttségi fokától függ (sztöchiometrikus keverési aránynál). Főleg a szívócsőben lévő fojtás határozza meg a motor töltöttségi szintjét.
A legnagyobb fojtást a fojtószelep helyzete okozza. A motor forgatónyomatékát a fojtószelep helyzete befolyásolja a legnagyobb mértékben: végül is a fojtószelep helyzetének változtatásával befolyásoljuk a motor teljesítményét. A tesztbeállítás során megmérjük a maximális nyomatékot, amelyet a fojtószelep teljesen nyitott állapotában szolgáltatnak.
A nyomaték nem mindenhol egyforma különböző sebességeknél és teljesen nyitott gáznál. A változó gázsebesség és a rögzített szelepnyitási szögek miatt a nyomaték csak bizonyos fordulatszámon lesz optimális.
Az alábbi képeken egy BMW 3-as (E9x) kétféle dízelmotor teljesítmény- és nyomatékdiagramját láthatjuk. Mindkét motornál a nyomaték körülbelül 1800 ford./percnél érhető el, de a 320d-vel egyértelműen magasabb, mint a 316d-vel. Mindkét motor hengerűrtartalma 2.0 liter. A nagyobb nyomatékot többek között a feltöltés, a szívócsonk szelepei és a motorvezérlő rendszer feltérképezése teszi lehetővé, amely a nyomatékon kívül meghatározza a fogyasztást és a kipufogógáz-kibocsátást.
Motor teljesítmény:
A gyári adatok a motor nyomatéka mellett a motor teljesítményét is megemlítik. A motor teljesítménye a motor nyomatékának és a motor fordulatszámának szorzata. A teljesítmény valójában azt jelenti, hogy a nyomaték hányszorosát lehet leadni másodpercenként. A hivatalos képlet a következő:
ahol P a teljesítmény Nm/s-ban vagy wattban, M a nyomaték Nm-ben és ω (omega) a szögsebesség. A párra T betűt is használnak M helyett.
Mivel a szögsebesség (ω) 2 * π * n, ahol n a másodpercenkénti fordulatok száma, a képletet megváltoztathatjuk a következőre:
Példaként vegyünk egy szívó négyhengeres 2.0 literes FSI motort hengerenként négy szeleppel a VAG-tól (motorkód: AXW). Természetesen a grafikonról leolvashatjuk a nyomatékot és a teljesítményt, de ebben a részben a nyomaték alapján számoljuk ki a teljesítményt.
Tények:
- motor nyomatéka: 200 Nm;
- fordulatszám: 3500 ford/perc = 58,33 ford/sec.
megkérdezte: az adott sebesség mellett leadott teljesítmény.
A 3500 ford./percnél leadott nyomaték és teljesítmény 200 Nm és 73,3 kW.
Nyomaték és teljesítmény mérése:
A nyomaték közvetlenül felelős az autó vonóerejéért. A nyomatékot megszorozzuk a sebességváltó áttételi áttételével (i) és a végső redukcióval, és elosztjuk a hajtott kerekek terhelési sugarával (rb) (lásd az oldalt számolja ki az áttételeket).
A motor nyomatékát úgy mérjük, hogy a motort teljesen nyitott fojtószeleppel fékezzük különböző fordulatszámokon. A motor fékezésével a kiválasztott fordulatszám állandó marad. A motor fékezőereje, megszorozva annak a mérőtárgynak a sugarával, amelyre az erő hat, ekkor a motor nyomatéka.
A teljesítmény mérésére örvényáramú fék használható. A mérés közvetlenül a főtengelyen történik. Az elektromágnesek örvényáramot hoznak létre egy fém tárcsában, ahol a fékezőerőt egy torziós elem hajlításának mérése határozza meg. Az örvényáramú féken lévő motor teljesítményének mérésekor a sebesség és a nyomaték a mért mennyiségek. A teljesítmény meghatározása számítással történik (lásd az előző bekezdést).
A jármű teljesítménye közvetlenül a kerekeken is mérhető. Ugyanakkor számolni kell akár 70%-os veszteséggel is. Ezek a veszteségek az átvitelben jelentkeznek. A tengelyteljesítményt (az erőpróbapadon a kerekeken mért teljesítményt) DIN lóerőnek is nevezik. A lendkeréken mért teljesítményt SAE lóerőnek nevezik. A SAE a Society of Automotive Engineers rövidítése. A SAE értéke ezért mindig magasabb lesz, mint a DIN értéke.
A próbapad fémgörgői fékezőszerkezettel vannak összekötve, gyakran örvényáramú fékkel. A görgők fékezésének erejét, a kerekek és a főtengely fordulatszámával együtt megmérik a leadott nyomatékot és kiszámítják a teljesítményt. A mérést általában a legmagasabb vagy a második legmagasabb fokozatban, teljesen lenyomott gázpedál mellett végzik. A 15-30%-os veszteség nem szokatlan a kétkerék-meghajtású járműveknél. A dinó számítógépe úgy kompenzálja ezt a veszteséget, hogy megméri, mekkora teljesítményre van szüksége a dinamónak a jármű vezetéséhez. A mérés során a jármű lenyomott tengelykapcsolóval szabadon mozog.
A gyártók vagy tunerek igyekeznek a nyomatékgörbét a lehető leglaposabbra tartani, hogy a motor nyomatéka a lehető legtöbb fordulaton ugyanaz maradjon. Különösen a nyomatékot jelentősen növelő kompresszoros motorok (turbó/kompresszor) állíthatók így a lehető legszintesebbre. Töltési szint növelő technikák alkalmazásával is, mint pl többszelepes motorok, változó szelep időzítés vagy a változó szívócső a csatlakozási terület a lehető legsimábban tartható.
Ha a nyomatékot különböző fojtószelep-helyzetekben mérnénk, akkor az alábbi képhez hasonló progressziót kapnánk. Ilyen mérést azonban ritkán végeznek.
Lóerő (LE) és kilowatt (kW):
A jármű munkaképességének kifejezésére a „lóerő” és a „kilowatt” mértékegységeket használják. A teljesítmény a másodpercenkénti nyomatéktól függ. A lóerő meghatározása abból az időből származik, amikor a szállítás még lóval és szekérrel történt. Ha egy 75 kilogrammos tömeget 1 másodpercen belül 1 méteres távolságra emelünk, akkor 1 lóerőt adunk le. Tehát 1 lóerő 75 kg * 1 méter / 1 másodperc.
Ha a Watt egység teljesítményét nézzük, akkor 1 Watt 1 Newton * 1 méter másodpercenkénti szorzata. Ezt [1 Nm/sec]-nek rövidítjük.
A Hollandiában használt lóerő (LE) pontosan megegyezik a német Pferdestärkte (PS) és a francia Chaval-Vapeur (CH) teljesítményével.
1 LE = 0,7355 kW
1 kW = 1,3596 LE
Az angol/amerikai lóerő (hp) nagyobb.
1 LE = 0,7457 kW
1 kW = 1,3410 LE
Ha átváltjuk a lóerőt wattra, akkor a tömeget meg kell szoroznunk a nehézségi gyorsulással: 1 LE = 75 kg/s * 9,81 m/s^2 = 7355 W = 0,7355 kW.
Egy 150 LE-s motor teljesítményének átalakításához megszorozzuk a kg/sec számot. a lóerők számával. Ennek eredménye: (150 * 75) * 9,81 = 110,4 kW.
A wattban mért teljesítményt lóerőre is átválthatjuk. Ezt a következőképpen tesszük: 1 / 0,7355 (W) = 1,36 LE. A 92 kW teljesítményű motor a számítás szerint a következőket adja: (1 * 92) / 0,736 = 125 LE.
Kapcsolódó oldalak:
