اسب بخار، سرعت موتور و شتاب، اینها اعداد مرجع رایجی هستند که برای نشان دادن عملکرد خودرو که همه از آن اطلاع دارند استفاده می‌شوند. با این حال، وقتی نوبت به درک هر دو اصطلاح می‌رسد، بسیاری از افراد، حتی علاقه‌مندان به خودرو می‌توانند آن را با هم اشتباه بگیرند. اگر اسب بخار یک اندازه گیری استاندارد در همه وسایل نقلیه است، گشتاور به چه معناست؟
اسب بخار چیست؟
اسب بخار، مشابه گشتاور، یک واحد اندازه گیری است که برای نشان دادن میزان قدرتی که یک موتور می تواند تولید کند استفاده می شود. همچنین برای تعیین سرعت انجام کار توسط یک موتور اندازه گیری می شود. از نظر تئوری، هرچه اسب بخار بیشتر باشد، نیروی بیشتری به چرخ ها فرستاده می شود و ماشین می تواند سریعتر حرکت کند. با این حال، عناصر دیگری مانند وزن وسیله نقلیه نیز در قدرت اسب بخار شما نقش دارند. یک ماشین سنگین‌تر برای حرکت به اسب بخار بیشتری نیاز دارد. در صورتی که دو خودرو میزان برابری اسب بخار نیرو تولید کنند، خودرویی که سبک تر است شتاب بیشتری خواهد داشت.
علاوه بر این، پیشرانه وسیله نقلیه شما نیز عاملی در خروجی اسب بخار شما است. خودروهای دیفرانسیل عقب (RWD) از مشکلی به نام از دست دادن پیشرانه رنج می برند. این را می توان به کارهای مکانیکی وسیله نقلیه نسبت داد. هنگامی که یک موتور انرژی را تخلیه می کند، به چرخ فلایویل، گیربکس، میل محرک و محورها منتقل می شود و مقداری از انرژی در این فرآیند از دست خواهد رفت. به طور کلی، سازندگان قدرت موتور را بر روی کاغذ و نه روی چرخ ها نشان می دهند. برای اندازه گیری اسب بخار واقعی وسیله نقلیه خود، بهتر است آن را به آزمایش دینامومتر در یک کارگاه تیونینگ ببرید.
گشتاور چیست؟
از سوی دیگر، گشتاور یک واحد اندازه گیری است که برای تعیین مقدار نیروی اعمال شده برای چرخش یک جسم به دور یک محور استفاده می شود. که معمولاً در پوند فوت (پوند فوت) یا نیوتن متر (nM) نمایش داده می شود، گشتاور در همه جا در هنگام حرکت وجود دارد. حتی چیزی ساده مانند چرخاندن دستگیره در برای باز کردن درب شیشه، مقدار کمی گشتاور قابل اندازه گیری دارد. در صنعت خودرو، گشتاور بر اساس نیرویی که میل محرک به آن وارد می شود اندازه گیری می شود. گشتاور با تعداد دور در دقیقه (RPM) که تولید می کند همبستگی دارد. هر چه گشتاور بیشتر باشد، دور در دقیقه نیز بیشتر می شود.
گشتاور از پیستون های موتور که به صورت رفت و برگشتی روی میل لنگ موتور بالا و پایین می روند تولید می شود. این حرکت باعث چرخش شدید میل لنگ می شود. سپس نیرو از طریق گیربکس موتور و پیشرانه به چرخ ها ارسال می شود.
گشتاور در واقع نحوه عملکرد موتور در تولید نیرو است. گشتاور تولید شده در موتورهای دیزل نسبت به موتورهای بنزینی بیشتر است. این موتورها توانایی بیشتری در تولید گشتاور داشته و این نیرو را در سرعت های پایین و دور موتور کم به راننده ارائه می کنند. به همین دلیل امنیت رانندگی با موتورهای دیزلی بیشتر بوده و با توجه به در دسترس بودن نیروی موتور در سرعت های پایین، کنترل خودرو ساده تر بوده و از بروز تصادفات و لغزش در سطوح خیس جلوگیری می گردد. در موتورهای بنزینی داستان متفاوت بوده و نیروی موتور در دورهای بالاتر در اختیار راننده قرار می گیرد. البته رانندگی با این گونه موتورها هیجان انگیز تر است، چراکه برای رسیدن به سرعت بالاتر و شتاب بیشتر، نیاز به تعویض دنده در دورهای بالا بوده و صدای تولید شده توسط موتور و حساس بودن موتور به پدال گاز تجربه مهیجی را برای راننده و سرنشینان رقم خواهد زد.
چرخش در دقیقه (RPM) چیست؟
چرخش در دقیقه (RPM) یک فرکانس زاویه ای است که برای اندازه گیری نحوه چرخش یک جسم حول محور خود در دقیقه استفاده می شود. به عنوان مثال، اگر یک جسم به مدت یک دقیقه به دور محور خود بچرخد، 60 دور در دقیقه دارد زیرا شصت ثانیه در یک دقیقه وجود دارد. در موتورهای خودرو، RPM با سرعت چرخش میل لنگ موتور در یک دقیقه اندازه گیری می شود.
RPM معمولاً از طریق سرعت سنج نصب شده در خودرو به راننده نشان داده می شود و هر چه راننده پای خود را بیشتر روی دریچه گاز نگه دارد افزایش می یابد. دور خودروی شما با RPM شتاب می‌گیرد و سپس به آرامی کاهش می‌یابد زیرا گیربکس به نسبت دنده‌های پایین‌تر به سمت حداکثر سرعت به جای شتاب حرکت می‌کنند.
رابطه اسب بخار و گشتاور
مقدار اسب بخاری که یک موتور می تواند ارائه دهد، مستقیماً با مقدار گشتاور تولید شده توسط میل لنگ مرتبط است که مستقیماً با جابجایی (اندازه) کل موتور و پیک دور در دقیقه آن متناسب است. تیونرهای موتور درک می‌کنند که خودرویی با اسب بخار بالاتر می‌تواند سرعت‌های بالا را برای مدت طولانی‌تری حفظ کند، در حالی که خودرویی با گشتاور بالاتر می‌تواند سریعتر از حالت سکون شتاب بگیرد و معمولاً سعی می‌کنند هر دو را بهینه کنند.
به طور کلی، موتورهای با جابجایی بیشتر (اندازه موتور بزرگتر) تمایل به گشتاور خروجی بالاتر در دورهای پایین تر دارند، در حالی که موتورهای با دور در دقیقه بالاتر (خط قرمز) تمایل به خروجی اسب بخار بیشتری دارند.
از آنجایی که بر اساس اندازه خودرو محدودیتی در حداکثر جابجایی موتور وجود دارد، همچنین محدودیتی در میزان گشتاوری که موتور می تواند تولید کند وجود دارد که به نوبه خود محدودیتی را برای حداکثر اسب بخار موتور تعیین می کند.
گشتاور و اسب بخار به راحتی با فرمول اندازه گیری می شوند:
اسب بخار = (گشتاور x دور موتور) / 5252
در این فرمول، H برابر با اسب بخار، T معادل گشتاور با واحد فوت پوند و rpm هم همان دور موتور است. بنابراین برای آنکه یک موتور قدرت بیشتری تولید کند، باید گشتاور بیشتری تولید کند و یا دور موتور بالاتری داشته باشد و یا اینکه هر دو اینها همزمان رخ دهد.
نکته مهم این است که این تعاریف و فرمول‌ها، در دنیای واقعی شکل دیگری دارند. هر موتوری یک دور حداقل (کار کردن درجا) و یک دور حداکثر یا ردلایت دارد. به عنوان مثال موتور 6.2 لیتری 8 سیلندر داج چلنجر هلکت، قدرت 707 اسب بخاری خود را در دور 6000 دور در دقیقه تولید می‌کند. در دور درجا، تنها قدرت لازم برای به حرکت درآوردن قطعات موتوری تولید میشود و در دور نهایی یعنی 6200 rpm، قدرت تولیدی کمی کمتر از 700 اسب بخار است. همچنین حداکثر گشتاور 650 فوت پوندی در دور 4000 rpm حاصل میشود.
یک نکته مهم دیگر نحوه درست اندازه گیری قدرت و گشتاور از میل لنگ است. این کار به وسیله دینامومتر انجام می‌گیرد. البته این دستگاه قدرت را اندازه گیری می‌کند و گشتاور و دور موتور با استفاده از فرمول بالا به دست می‌آیند. دینامومتر انواع مختلفی دارد که برای انتخاب نوع مناسب، لازم است با داشتن منحنی مشخصه موتور و حداکثر توان و گشتاور دینامومتر، دستگاه مناسب جهت اندازه گیری انتخاب شود.
اسب بخار یا گشتاور، کدام یک بهتر است؟
نمی توان گفت که کدام بهتر است، چون این دو قدرت و گشتاور باید در کنار یکدیگر باید باشند، اما باید بدانید خودروهای قدرت بالا دارای شتاب بهتر و سرعت بالاتری هستند، اما اتومبیل های گشتاور بالا دارای شتاب اولیه بالاتری هستند که در سرعت های پایین هم می توان از آن ها بهینه استفاده کرد که این روش در مصرف سوخت تأثیر زیادی دارد.
چرا خودروهای گشتاور بالا در شتاب اولیه سریع تر هستند؟
چرخ دنده های اولیه بزرگ تر هستند و گشتاور زیادی را از خود عبور می دهند بنابراین وقتی گشتاور زیاد باشد تمامی آن در دنده اول به خروجی هدایت می شود و سبب می شود شتاب اولیه سریع تر شود، اما بعد از لحظه ای، پیشرانه های قدرت بالا دور گرفته و جلو می زنند.
بهترین موتور آن است که حداکثر گشتاور را در دور پایین تولید کرده و آن را تا محدوده ردلاین عرضه می‌کند. میزان گشتاور تولیدی موتور نسبت مستقیم با هوای ورودی به موتور دارد. موتور بزرگتر، هوای بیشتری را جذب کرد و در نتیجه گشتاور بیشتری تولید می‌کند. بوسترهایی چون توربوشارژر و سوپرشارژر هوای بیشتری را وارد موتور می‌کنند و این ویژگی برای موتورهای کوچک کاربرد بیشتری دارد. سوخت همواره باید به مقدار مشخصی وارد محفظه احتراق شود. البته این بخش ساده کار است به ویژه در انژکتورهای الکتریکی.
چرا خودروهای قدرت بالا در مسابقات استفاده می شوند؟
حداکثر گشتاور عموما در دورهای پایین به دست می آید، پس در کامیون ها برای کشیدن بار نیاز به گشتاور بیشتراست اما در مسابقات نیاز به سرعت بیشتر است زیرا موتورهایی دارای قدرت بالاترمی توانند به دور موتور سریع تری دست یابند.
گشتاور یا اسب بخار، کدام یک برای خودرو مهم تر است؟
در سیلندر، احتراق، نیرو را تولید می کند تا پیستون را به سمت پایین حرکت دهد و موجب پایین رفتن میل لنگ به میزان مشخصی شود. عبارت “واحدهای پیچشی” در این زمان به کار می رود زیرا پیستون و میل لنگ نیروی پیچشی ایجاد می کنند. اسب بخار سرعتی است که در آن کار انجام می شود و حاصلضرب گشتاور در دور موتور است. زمانی موتور قدرت بیشتری تولید می کند که میل لنگ با میزان ثابتی از قدرت، سریعتر بچرخد. خودرویی که نسبت به گشتاور، اسب بخار بیشتری داشته باشد، خودرویی سریع و پر شتاب خواهد بود.
توان یا همان اسب بخار در دور موتور بالا به حداکثر می رسد و سپس کاهش می یابد اما بیشترین گشتاور در دور موتور میانی ایجاد می شود و سپس کاهش می یابد.
در رانندگی هم توصیه میشود با دور موتور متوسط رانندگی شود و یا تعویض دنده در دور موتور میانی انجام شود تا فشار کمتری به خودرو وارد شود و همچنین دور موتور بالا باعث هدر رفت انرژی و مصرف سوخت بیشتری می شود.
در نهایت یک موتور خوب اسب بخار و گشتاور مناسبی دارد و هر چه توان و گشتاور بیشتری داشته باشد از لحاظ مهندسی بهتر است اما دقت داشته باشیم که بیشترین گشتاور در دورهای پایین و میانی موتور تولید می شود و هر چه محدوده دور موتور ثابت و پایدارتر باشد گشتاور افت کمتری می کند و نشانده تکنولوژی و ساخت بالای موتور می باشد.
هرچه ترکیب توان و گشتاور عدد بالاتری را به خود اختصاص دهد، خودرو در وضعیت فنی بهتری قرار دارد. اما هر مسئله تبصره‌های خود را نیز دارد. نکات کلی رابطه بین اعداد توان و گشتاور خودرو عبارت است از:
- حداکثر تولید گشتاور در دور موتور پایین‌تر بهتر است.
- ماکزیمم گشتاور در موتور با تکنولوژی قوی در دور موتور ثابت افت ندارد.
- شتاب و حداکثر سرعت خودرو به اسب بخار آن مربوط است.
- گشتاور بالا در دور موتور پایین نشانه‌ای برای شتاب خودرو در دور پایین و مطلوب برای رانندگی روزانه است.
- به جز توان و گشتاور خودرو، عوامل دیگری نیز در بهبود وضعیت موتور خودرو تأثیرگذار هستند.
