Subyek:
- Torsi motor
- Tenaga mesin
- Mengukur torsi dan tenaga
- Tenaga kuda dan kiloWatt
Torsi motor:
Torsi mesin adalah gaya putaran poros engkol mesin. Torsi tersebut tercipta dari kombinasi gaya pembakaran pada piston dan jarak radius engkol. Gaya pada piston bergantung pada, antara lain, derajat pengisian (kuantitas udara) dan kuantitas bahan bakar dan bervariasi karena sudut transmisi tenaga ke pin engkol terus berubah. Kita bisa menghitung tekanan piston rata-rata darinya diagram indikator atau dapatkan diagram pv.
Pada gambar baris berikutnya kita melihat piston didorong ke bawah oleh gaya pembakaran (p). Tekanan pembakaran ini menimbulkan gaya F, yaitu gaya piston. Gaya piston disalurkan ke jurnal poros engkol (r) melalui batang penghubung (S). Hal ini menciptakan apa yang disebut gaya tangensial (Ft).
Torsi dihitung menggunakan rumus Ft xr (gaya tangensial dikalikan jari-jari engkol) dan dinyatakan dalam Nm (Newton meter).
Subtitel:
p = tekanan pada piston.
F = gaya pada piston
N = Gaya pemandu
S = Gaya pada batang penghubung
r = Jari-jari engkol
Ft = Gaya tangensial
Karena tekanan pembakaran yang bervariasi dan puntiran mekanisme batang penghubung engkol, gaya tangensial juga tidak besaran konstan. Oleh karena itu kami bekerja dengan gaya tangensial rata-rata.
Gaya tangensial dapat kita tentukan dengan menguraikan gaya piston (lihat gambar di bawah dan halaman “melarutkan kekuatan piston").
Torsi mesin hanya bergantung pada gaya pada piston, karena semua variabel lain seperti diameter piston dan jari-jari engkol adalah data mesin yang tetap. Gaya pada piston (Fz) diimbangi oleh tekanan pembakaran (p) dan bergantung pada derajat pengisian mesin (pada rasio pencampuran stoikiometri). Hal ini terutama disebabkan oleh pelambatan pada intake manifold yang menentukan tingkat pengisian mesin.
Pelambatan terbesar disebabkan oleh posisi katup throttle. Posisi throttle memiliki pengaruh terbesar terhadap torsi mesin: bagaimanapun juga, kita mempengaruhi performa mesin dengan mengubah posisi throttle. Dalam pengaturan pengujian, kami mengukur torsi maksimum yang dihasilkan saat katup throttle terbuka penuh.
Torsinya tidak sama di semua tempat pada kecepatan berbeda dan throttle terbuka penuh. Karena kecepatan gas yang berubah-ubah dan sudut bukaan katup yang tetap, maka torsi hanya akan optimal pada kecepatan tertentu.
Pada gambar di bawah ini kita melihat diagram tenaga dan torsi dari dua jenis mesin diesel yang digunakan pada BMW 3-series (E9x). Dengan kedua mesin, torsi dicapai pada sekitar 1800 rpm, tetapi jelas lebih tinggi pada 320d dibandingkan dengan 316d. Kedua mesin tersebut memiliki kapasitas silinder 2.0 liter. Torsi yang lebih tinggi tersebut antara lain dimungkinkan melalui supercharging, katup pada intake manifold, dan pemetaan sistem manajemen mesin yang selain torsi juga menentukan konsumsi dan emisi gas buang.
Tenaga mesin:
Selain torsi mesin, spesifikasi pabrik juga menyebutkan tenaga mesin. Tenaga mesin merupakan perkalian torsi mesin dengan putaran mesin. Tenaga sebenarnya adalah berapa kali torsi yang dapat dihasilkan per detik. Rumus resminya adalah:
dimana P adalah daya dalam Nm/s atau Watt, M adalah torsi dalam Nm dan ω (omega) adalah kecepatan sudut. Huruf T juga digunakan untuk pasangan, bukan M.
Karena kecepatan sudut (ω) adalah 2 * π * n, dimana n adalah jumlah putaran per detik, kita dapat mengubah rumusnya menjadi:
Sebagai contoh, kita ambil mesin FSI 2.0 liter empat silinder yang disedot secara alami dengan empat katup per silinder dari VAG (kode mesin: AXW). Tentu saja kita dapat membaca torsi dan daya dari grafik, namun pada bagian ini kita menghitung daya berdasarkan torsi.
Fakta:
- torsi mesin: 200 Nm;
- kecepatan: 3500 putaran/menit = 58,33 putaran/detik.
Dicari: daya yang dikirimkan pada kecepatan tertentu.
Torsi dan tenaga yang disalurkan pada 3500 rpm adalah 200Nm dan 73,3 kW.
Mengukur torsi dan daya:
Torsi bertanggung jawab langsung atas tenaga tarikan mobil. Torsi dikalikan dengan rasio transmisi (i) dari gearbox dan reduksi akhir, dan dibagi dengan radius beban (rb) dari roda yang digerakkan (lihat halaman menghitung rasio roda gigi).
Torsi mesin diukur dengan mengerem mesin dengan throttle terbuka penuh pada kecepatan berbeda. Dengan mengerem mesin, kecepatan yang dipilih dijaga agar tetap konstan. Gaya pengereman motor, dikalikan dengan jari-jari benda ukur yang terkena gaya tersebut, maka torsi motor.
Rem arus eddy dapat digunakan untuk pengukuran daya. Pengukuran dilakukan langsung pada poros engkol. Di sini, elektromagnet menghasilkan arus eddy dalam cakram logam, dimana gaya pengereman ditentukan dengan mengukur lentur elemen torsi. Saat mengukur tenaga motor pada rem arus eddy, kecepatan dan torsi adalah besaran yang diukur. Kekuatannya ditentukan melalui perhitungan (lihat paragraf sebelumnya).
Tenaga suatu kendaraan juga bisa diukur langsung dari rodanya. Namun kerugian hingga 70% harus diperhitungkan. Kerugian ini terjadi pada transmisi. Tenaga gandar (tenaga yang diukur pada roda di meja uji tenaga) juga disebut tenaga kuda DIN. Daya yang diukur pada flywheel disebut tenaga kuda SAE. SAE adalah singkatan Masyarakat Insinyur Otomotif. Oleh karena itu, nilai SAE akan selalu lebih tinggi dibandingkan nilai DIN.
Rol logam pada bangku tes dihubungkan ke mekanisme pengereman, seringkali dengan rem arus eddy. Gaya pengereman roller, bersama dengan kecepatan roda dan poros engkol, torsi yang dihasilkan diukur dan daya dihitung. Pengukuran biasanya dilakukan pada gigi tertinggi atau kedua tertinggi dengan pedal akselerator ditekan penuh. Kerugian sebesar 15 hingga 30% bukanlah hal yang aneh bagi kendaraan roda dua. Komputer dyno mengkompensasi kerugian ini dengan mengukur berapa banyak daya yang dibutuhkan dyno untuk menggerakkan kendaraan. Selama pengukuran ini, kendaraan meluncur dengan kopling ditekan.
Pabrikan atau tuner berusaha menjaga kurva torsi sedatar mungkin, sehingga torsi mesin tetap sama pada putaran sebanyak mungkin. Khususnya, mesin supercharged (turbo/kompresor) yang meningkatkan torsi secara signifikan dapat disetel setinggi mungkin dengan cara ini. Juga dengan menerapkan teknik peningkatan level pengisian, seperti mesin multi-katup, timing katup variabel atau a manifold masuk variabel area kopling dapat dijaga serata mungkin.
Jika kita mengukur torsi pada posisi throttle yang berbeda, kita akan mendapatkan perkembangan seperti gambar berikut. Namun pengukuran seperti ini jarang dilakukan.
Tenaga kuda (hp) dan kiloWatt (kW):
Untuk menyatakan kapasitas kerja suatu kendaraan, satuan “tenaga kuda” dan “kilowatt” digunakan. Tenaganya tergantung pada torsi per detik. Pengertian tenaga kuda berasal dari zaman pengangkutan masih menggunakan kuda dan kereta. Jika benda bermassa 75 kilogram diangkat sejauh 1 meter dalam waktu 1 sekon, maka gaya yang dihasilkan sebesar 1 tenaga kuda. Jadi 1 tenaga kuda sama dengan 75 kg * 1 meter / 1 detik.
Jika kita melihat daya dari satuan Watt, maka 1 Watt merupakan perkalian dari 1 Newton * 1 meter per detik. Kami menyingkatnya menjadi [1 Nm / detik].
Tenaga kuda (hp) yang digunakan di Belanda sama persis dengan Pferdestärkte (PS) Jerman dan Chaval-Vapeur (CH) Prancis.
1 hp = 0,7355 kW
1 kW = 1,3596 hp
Horse power (hp) Inggris/Amerika lebih besar.
1 hp = 0,7457 kW
1 kW = 1,3410 hp
Jika kita mengubah tenaga kuda ke Watt, kita harus mengalikan massa dengan percepatan gravitasi: 1 HP = 75 kg/detik * 9,81 m/s^2 = 7355 W = 0,7355 kW.
Untuk mengkonversi tenaga suatu mesin menjadi 150 hp, kita kalikan dengan angka kg/detik. dengan jumlah tenaga kuda. Hasilnya adalah: (150 * 75) * 9,81 = 110,4 kW.
Kita juga dapat mengubah daya dalam Watt menjadi tenaga kuda. Kita melakukannya sebagai berikut: 1 / 0,7355 (W) = 1,36 hp. Sebuah mesin dengan daya 92 kW menghasilkan sesuai perhitungan: (1 * 92) / 0,736 = 125 hp.
