denekler:
- Motor torku
- motorvermojen
- Tork ve gücün ölçülmesi
- Beygir gücü ve kiloWatt
Motor torku:
Motor torku, motorun krank milinin döndüğü kuvvettir. Tork, piston üzerindeki yanma kuvveti ile krank yarıçapının mesafesinin birleşiminden oluşturulur. Piston üzerindeki kuvvet, diğer şeylerin yanı sıra dolum derecesine (hava miktarı) ve yakıt miktarına bağlıdır ve krank pimine güç aktarım açısının sürekli değişmesi nedeniyle değişir. Buradan ortalama piston basıncını hesaplayabiliriz. gösterge diyagramı veya pv diyagramını alın.
Bir sonraki çizimde pistonun yanma kuvveti (p) tarafından aşağı doğru itildiğini görüyoruz. Bu yanma basıncı, piston kuvveti olan F kuvvetini yaratır. Piston kuvveti biyel kolu (S) aracılığıyla krank mili muylusuna (r) iletilir. Bu, teğetsel kuvvet (Ft) olarak adlandırılan kuvveti yaratır.
Tork, Ft xr (krank yarıçapıyla çarpılan teğet kuvvet) formülü kullanılarak hesaplanır ve Nm (Newton metre) cinsinden ifade edilir.
Legend:
p = piston üzerindeki basınç.
F = pistona etki eden kuvvet
N = Kılavuz yolu kuvveti
S = Biyel koluna uygulanan kuvvet
r = Krank yarıçapı
Ft = Teğetsel kuvvet
Değişen yanma basıncı ve krank-biyel kolu mekanizmasının bükülmesi nedeniyle teğetsel kuvvet de sabit bir miktar değildir. Bu nedenle ortalama bir teğetsel kuvvetle çalışıyoruz.
Piston kuvvetini ayrıştırdığımızda teğetsel kuvveti belirleyebiliriz (aşağıdaki görsele ve “sayfaya bakınız)piston kuvvetini çözmek").
Motor torku yalnızca piston üzerindeki kuvvete bağlıdır çünkü piston çapı ve krank yarıçapı gibi diğer tüm değişkenler sabit motor verileridir. Piston üzerindeki kuvvet (Fz), yanma basıncı (p) ile dengelenir ve motorun dolum derecesine bağlıdır (stokiyometrik karışım oranında). Motorun dolum seviyesini belirleyen esas olarak emme manifoldundaki kısmadır.
En büyük kısma kısma valfinin konumundan kaynaklanır. Gaz kelebeği konumu motor torku üzerinde en büyük etkiye sahiptir: sonuçta gaz kelebeği konumunu değiştirerek motor performansını etkileriz. Bir test kurulumunda, gaz kelebeği valfi tamamen açıkken sağlanan maksimum torku ölçeriz.
Farklı hızlarda ve gaz kelebeği tamamen açıkken tork her yerde aynı değildir. Değişen gaz hızları ve sabit valf açılma açıları nedeniyle tork yalnızca belirli bir hızda optimum olacaktır.
Aşağıdaki görsellerde BMW 3 serisinde (E9x) kullanılan iki tip dizel motorun güç ve tork diyagramlarını görüyoruz. Her iki motorda da torka yaklaşık 1800 rpm'de ulaşılır, ancak 320d'de 316d'ye göre açıkça daha yüksektir. Her iki motorun da silindir kapasitesi 2.0 litredir. Daha yüksek tork, diğer şeylerin yanı sıra, süperşarj, emme manifoldundaki valfler ve torka ek olarak tüketimi ve egzoz gazı emisyonlarını belirleyen motor yönetim sisteminin haritalanmasıyla mümkün olur.
Motor gücü:
Fabrika spesifikasyonlarında motor torkunun yanı sıra motor gücünden de bahsedilmektedir. Motor gücü, motor torkunun motor hızıyla çarpımıdır. Güç aslında torkun saniyede kaç katı iletilebileceğidir. Resmi formül şöyledir:
burada P, Nm/s veya Watt cinsinden güçtür, M, Nm cinsinden torktur ve ω (omega) açısal hızdır. Çift için M yerine T harfi de kullanılıyor.
Açısal hız (ω) 2 * π * n olduğundan, burada n saniyedeki devir sayısıdır, formülü şu şekilde değiştirebiliriz:
Örnek olarak, VAG'dan (motor kodu: AXW) silindir başına dört valfe sahip, doğal emişli dört silindirli 2.0 litrelik FSI motoru alıyoruz. Elbette tork ve gücü grafikten okuyabiliyoruz ancak bu bölümde gücü torka göre hesaplıyoruz.
Gerçekler:
- motor torku: 200 Nm;
- hız: 3500 devir/dak = 58,33 devir/sn.
sorular: Verilen hızda iletilen güç.
3500 rpm'de sağlanan tork ve güç 200 Nm ve 73,3 kW'tır.
Tork ve gücün ölçülmesi:
Tork, aracın çekiş gücünden doğrudan sorumludur. Tork, dişli kutusunun aktarma oranı (i) ve son redüksiyonla çarpılır ve tahrik edilen tekerleklerin yüklü yarıçapına (rb) bölünür (sayfaya bakın) dişli oranlarını hesapla).
Motor torku, gaz kelebeği tamamen açıkken motorun farklı hızlarda frenlenmesiyle ölçülür. Motorun frenlenmesiyle seçilen hız sabit tutulur. Motorun frenleme kuvveti, kuvvetin etki ettiği ölçülen nesnenin yarıçapı ile çarpıldığında motor torku elde edilir.
Güç ölçümü için bir girdap akımı freni kullanılabilir. Ölçüm doğrudan krank mili üzerinde yapılır. Elektromıknatıslar metal bir diskte girdap akımları üretir; bu sayede frenleme kuvveti, bir burulma elemanının bükülmesinin ölçülmesiyle belirlenir. Girdap akımı frenindeki bir motorun gücünü ölçerken, hız ve tork ölçülen büyüklüklerdir. Güç bir hesaplama yoluyla belirlenir (önceki paragrafa bakınız).
Bir aracın gücü doğrudan tekerleklerden de ölçülebilir. Ancak %70'e varan kayıplar da dikkate alınmalıdır. Bu kayıplar iletimde meydana gelir. Aks gücüne (güç test tezgahında tekerlekler üzerinde ölçülen güç) DIN beygir gücü de denir. Volanda ölçülen güce SAE beygir gücü denir. SAE, Otomotiv Mühendisleri Topluluğu anlamına gelir. Bu nedenle SAE'nin değeri her zaman DIN'den daha yüksek olacaktır.
Test tezgahının metal silindirleri, genellikle bir girdap akımı freni ile bir frenleme mekanizmasına bağlanır. Silindirlerin frenlendiği kuvvet, tekerleklerin ve krank milinin hızıyla birlikte iletilen tork ölçülür ve güç hesaplanır. Ölçüm genellikle gaz pedalına tamamen basıldığında en yüksek veya ikinci en yüksek viteste gerçekleştirilir. İki tekerlekten çekişli araçlar için %15 ila 30'luk bir kayıp olağandışı bir durum değildir. Dyno'nun bilgisayarı, dyno'nun aracı sürmesi için ne kadar güç gerektiğini ölçerek bu kaybı telafi eder. Bu ölçüm sırasında araç debriyaja basılı olarak yanaşır.
Üreticiler veya tunerler, motor torkunun mümkün olduğu kadar çok devirde aynı kalmasını sağlamak için tork eğrisini mümkün olduğunca düz tutmaya çalışırlar. Özellikle torku ciddi oranda artıran süperşarjlı motorlar (turbo/kompresör) bu şekilde mümkün olduğunca seviyeli olarak ayarlanabilmektedir. Ayrıca dolum seviyesini artırma teknikleri uygulanarak çok valfli motorlar, değişken supap zamanlaması ya da değişken emme manifoldu bağlantı alanı mümkün olduğu kadar düz tutulabilir.
Torku farklı gaz kelebeği konumlarında ölçseydik aşağıdaki görüntüdeki gibi bir ilerleme elde ederdik. Ancak böyle bir ölçüm nadiren yapılır.
Beygir gücü (hp) ve kiloWatt (kW):
Bir aracın çalışma kapasitesini ifade etmek için “beygir gücü” ve “kilovat” birimleri kullanılır. Güç, saniyedeki torka bağlıdır. Beygir gücünün tanımı, ulaşımın hala at ve araba ile yapıldığı zamanlardan gelmektedir. 75 kilogramlık bir kütle 1 saniyede 1 metre mesafeye kaldırılırsa 1 beygir gücünde bir güç ortaya çıkar. Yani 1 beygir gücü 75 kg*1 metre/1 saniyedir.
Watt biriminden gelen güce bakarsak, 1 Watt, 1 Newton * 1 metre bölü saniyenin çarpımıdır. Bunu [1 Nm/sn] olarak kısaltıyoruz.
Hollanda'da kullanılan beygir gücü (hp), Alman Pferdestärkte (PS) ve Fransız Chaval-Vapeur (CH) ile tamamen aynıdır.
1 bg = 0,7355 kW
1 kW = 1,3596 bg
İngiliz/Amerikan beygir gücü (hp) daha fazladır.
1 bg = 0,7457 kW
1 kW = 1,3410 bg
Beygir gücünü Watt'a dönüştürürsek kütleyi yer çekimi ivmesiyle çarpmamız gerekir: 1 HP = 75 kg/sn * 9,81 m/s^2 = 7355 W = 0,7355 kW.
150 hp gücündeki bir motorun gücünü dönüştürmek için kg/sn sayısını çarpıyoruz. beygir gücü sayısı ile. Bunun sonucunda: (150 * 75) * 9,81 = 110,4 kW.
Watt cinsinden gücü beygir gücüne de dönüştürebiliriz. Bunu şu şekilde yapıyoruz: 1 / 0,7355 (W) = 1,36 hp. 92 kW gücündeki bir motor şu hesaplamaya göre üretir: (1 * 92) / 0,736 = 125 hp.
