Oamenii se aruncă în termeni de mașină tot timpul fără să înțeleagă cu adevărat ce sunt. Unul dintre cele mai bune exemple este atunci când sunt citate specificațiile de putere și de cuplu și toată lumea clătină din cap solemn. Deși poate știți că puterea sau cuplul pentru o mașină este mai mare decât alta, chiar înțelegeți ce înseamnă asta? Ce se întâmplă dacă un motor de mașină produce mai multă putere, dar altul are un cuplu mai mare?

Unii pasionați de mașini vor sta chiar și vor argumenta dacă puterea sau cuplul este mai importantă pentru performanță. Veți descoperi că există argumente pasionale și aparent valabile de ambele părți ale acestei probleme. Dar dacă într-adevăr nu înțelegeți diferența dintre puterea și cuplul, plus de ce contează, vă veți simți pierdut. Este timpul să învățăm ce separă cai putere de cuplu pentru motoarele auto.

Ce este puterea?

este
Mașina Grand Prix de Formula 1 din 2006 care fumează anvelopele super slick. Mașina Grand Prix-ului de Formula 1 este cuprinsă de fum alb.

Puterea este o măsură a cât de multă muncă poate face un motor într-o perioadă de timp. Aceasta este aplicarea cuplului în timp pentru a deplasa un vehicul. Puterea sa bazat inițial pe cantitatea de greutate pe care o putea ridica calul mediu de tracțiune într-un minut folosind un scripete (răspuns: 33.000 lbs.!). Astăzi, aceasta este o măsură de 550 de picioare de putere de ieșire. pe secundă sau 745,7 wați.

MUNCĂ

Pentru a înțelege puterea și cuplul, trebuie mai întâi să înțelegeți conceptul de funcționare. Când un corp sau obiect este împins sau tras de altul, lucrurile se pot mișca. Pentru ca o mașină să se miște, motorul trebuie să aplice mai multă forță decât orice rezistență la rotirea roților. Dacă ați fost vreodată în afara drumului și ați fost blocați în noroi sau nisip, știți ce se întâmplă când rezistența devine prea mare. Munca este atunci când forța este aplicată de la un obiect la altul și celălalt obiect s-a deplasat efectiv. Acest lucru este exprimat în ecuație:

Funcționare = D (distanță deplasată) x F (forță aplicată)

De asemenea, trebuie să știți că munca este întotdeauna calculată ca o mișcare dreaptă sau plană, ceea ce o face o forță vectorială.

Există diferite moduri de a măsura puterea de cai, dar cea mai frecvent utilizată acum este PUTEREA NETĂ A CAIULUI . Aceasta se măsoară la arborele cotit sau la volanta motorului DUPĂ pierderile de frecare. Aceasta include lucruri precum curele de transmisie, pompă de apă, compresor (dacă este utilizat), contrapresiune a turbocompresorului (dacă este utilizat), alternator și alte accesorii (fără sarcină accesorie, în afară de frecarea normală a unității). Cum se măsoară puterea este descris în SAE J1349. În ultimele zile, numărul de cai putere a fost de obicei crescut prin eliminarea pierderilor normale de frecare și măsurarea puterii fără paraziți a motorului.

NOTĂ: Puterea netă a motorului nu ia în considerare pierderile de frecare din transmisie și transmisie, care pot reduce puterea roților motoare cu 30 până la 40 CP. sau mai mult. De aceea, mișcarea vehiculului dvs. pe șasiul dino și măsurarea de cai putere pe roțile din spate este cea mai exactă metodă de a determina câtă putere ajunge de fapt la drum. Un alt lucru pe care trebuie să-l știți este că puterea netă a motorului este puterea de vârf pe care o produce, de obicei între 5.500 și 6.500 rpm sau mai mare. Puterea începe la ralanti (poate doar 40 sau 50 CP pe un V8 tipic), apoi crește treptat odată cu turația motorului. Cu cât turația motorului este mai mare, cu atât arde mai mult aer și combustibil și produce mai multă putere. În cele din urmă, ajunge la un punct în care puterea de ieșire atinge un vârf și începe să scadă din cauza restricțiilor de flux de aer (restricții în sistemul de admisie, corpul clapetei de accelerație, galeria de admisie, chiulase și/sau contrapresiunea de evacuare).

Puterea nu este măsurată direct pe un dino. Mai degrabă, Dyno măsoară cuplul și apoi calculează puterea pe baza cuplului motorului.

Putere = (Cuplu x RPM) împărțit la 5252

Citirile de cai putere pot fi convertite în citiri de kilowați folosind această formulă:

Killowats = Cuplu (în Nm) x RPM împărțit la 9549

CUPLU

Dacă știți multe despre motoare, știți că arborele cotit și volanta se rotesc în jurul unei axe. Pentru a măsura această forță non-vectorială, folosim cuplul. Cu adevărat, cuplul este o forță de torsiune. Oamenii se gândesc, de obicei, la motoare care produc anvelope de fumat, dar aceste anvelope se rotesc prin forța de torsiune a arborelui cotit, a transmisiei, a arborelui motor etc. Trebuie să înțelegeți de ce cuplul este un element atât de important în ceea ce face motorul, deoarece afectează foarte mult performanța. Deși diferite zone utilizează unități de forță diferite, cum ar fi lire-picioare (lb.-ft.) sau Newton metri (Nm), toate descriu forța de rotație înmulțită cu distanța de la axa în care totul se rotește. Acest lucru poate părea confuz, dar este într-adevăr un concept destul de simplu odată ce ați înțeles cum funcționează. Munca se întâmplă numai atunci când există mișcare, deoarece puteți aplica cuplu la ceva de genul unui șurub, dar este posibil să nu fie suficient pentru a-l face să se miște.

Cuplul este cantitatea de cuplu generată de motor pe arborele cotit. Cuplul este de obicei exprimat în lire ft (lb. ft) sau Newton metri (Nm).

Cuplu = (putere ca 5252) împărțit la turația motorului

Cuplul motorului este măsurat pe un dyno prin aplicarea unei rezistențe calibrate la puterea motorului (frână cu apă sau frână de curent turbionar pe un dinozaur). Cuplul și rezultatele puterii trebuie apoi „corectate” pentru a compensa diferențele de altitudine locală (presiune barometrică), temperatură și umiditate. Toate acestea sunt descrise în standardul SAE J1349 cu privire la modul în care trebuie măsurate cuplul și puterea. Astfel de reglaje sunt necesare, deoarece aerul mai subțire la altitudini mai mari reduce puterea motorului. De asemenea, aer uscat mai fierbinte. Dacă rezultatele dyno nu sunt corectate, acestea pot fi înșelătoare și pot duce la numere mai mici decât cele așteptate. În mod similar, un operator dino fără scrupule poate juca cu factorul de corecție pentru a umfla sau exagera puterea și cuplul.

Factorii care afectează intervalul de turații atunci când motorul produce cuplu de vârf includ sincronizarea arborelui cu came, durata supapei și suprapunerea (timpul mai mic și suprapunerea cresc cuplul mic și mediu) și dimensiunea admisiei (volumul). Piste în chiulasă (viteza mare este mai bună pentru cuplu decât un număr mare de debituri), lungimea roților de admisie (mai lungă este mai bună pentru cuplu) și dimensiunea carcasei clapetei de accelerație sau a carburatorului (mai mare este mai bună pentru puterea maximă, dar prea mare reduce cuplul și răspunsul clapetei). Cele mai frecvente greșeli pe care le fac amatorii atunci când construiesc un motor performant sunt exagerarea acestuia.

PUTERE

Dacă doriți să măsurați cât de repede se lucrează, puterea este modalitatea de a o face. Literal, puterea este cât de mult se lucrează într-un bloc de timp. Dacă două persoane strâng același șurub, aplicând exact aceeași cantitate de cuplu, dar una o face în jumătate din timp decât cealaltă, ar însemna că persoana mai rapidă a fost de două ori mai puternică. Majoritatea oamenilor nu știu că o unitate de CP. este egal cu puterea necesară pentru a transporta 33.000 de picioare. lucrează în doar un minut. De unde a venit acest calcul? James Watt, inginer din anii 1700, este cel care a creat-o. Watts observă cât de mult poate lucra un cal puternic în timp ce învârte o pompă acționată de unelte, motiv pentru care este numit după un cal. Deci, 1 CP înseamnă 33.000 ft.- lb. de energie produsă de o mașină în fiecare minut. Aceasta înseamnă hp = ft.-lb./minut împărțit la 33 000. O altă modalitate de a exprima matematic puterea este multiplicarea cuplului cu turația motorului.

Cum afectează accelerația puterea și cuplul

Mai multă putere și cuplu înseamnă o accelerare mai rapidă. Acesta este fundul. Cât de repede mașina accelerează de la 0 la 60 mph, 0 la 100 mph sau parcurge un sfert de milă depinde de trei lucruri: putere, greutate și tracțiune. Este nevoie de multă putere (sau cuplu), greutate corporală redusă și tracțiune bună. Oricât de impresionante sunt aceste cifre, acestea se laudă în mare parte, deoarece puține vehicule de pe stradă au nevoie de acest tip de putere sau de accelerație. Mai mult, odată ce nivelul puterii motorului depășește aproximativ 500 CP, tracțiunea devine o mare provocare. Pe suprafețele uscate cu anvelope compuse din cauciuc moale, roțile din spate pot menține de obicei tracțiunea dacă mașina se mișcă normal. Dar pe suprafețe umede sau umede, aceste mașini funcționează ca pucul de hochei și au cel puțin o tracțiune minimă. Chiar și cu controlul tracțiunii, un vehicul cu adevărat puternic poate fi dificil de condus pe drumurile publice.

Folosiți numerele de cai putere și de cuplu pentru a estima accelerația

Există tot felul de formule complexe pentru estimarea vitezei unui vehicul. Factorii care afectează viteza includ puterea maximă/cuplul motorului și greutatea totală a vehiculului, precum și tracțiunea (ceea ce este cu adevărat dificil de calculat), transmisii și diferențiale, tracțiunea spate sau tracțiunea pe toate roțile, distribuția greutății (raport față/spate) ) și chiar rezistență aerodinamică la vânt. Majoritatea vehiculelor nu ating teoretic maximul din cauza rotirii excesive a roților, pierderii de tracțiune, alunecării ambreiajului sau abilităților slabe de conducere.

Raportul putere/greutate

Cel mai bun (și cel mai simplu) mod de a calcula cât de repede poate accelera un vehicul este raportul său putere/greutate. Cu cât este mai mic raportul, cu atât mai bine, deoarece există mai multă putere pentru a deplasa fiecare kilogram de masă a vehiculului.

Raportul putere/greutate = Greutatea vehiculului împărțită la putere.

Puterea este cea pe care motorul o oferă roților motoare ale șasiului

Greutatea este greutatea proprie a mașinii, plus greutatea șoferului.

Vehicule electrice și cuplu

Una dintre principalele diferențe dintre motoarele cu ardere internă și motoarele electrice este că motoarele electrice dezvoltă cuplul maxim de la început, în timp ce un motor integrat crește încet cuplul la rpm. Acest lucru explică de ce o mașină electrică precum Tesla poate fi foarte rapidă. Motorul electric și bateria Tesla Model S P100D cu modul Ludicrous pot genera 588 CP. (438 Kw) cu un incredibil 947 lb.ft. (1247 Nm) cuplu! Astfel de cifre cu tracțiune integrală pot împinge mașina de la 0 la 60 mph în 2,7 secunde.

CONCLUZIE

După ce ați citit toate acestea, sper că nu sunteți prea confuz. Relația dintre putere și cuplu este destul de tehnică și de natură complexă, dar acest lucru trebuie să înțelegeți. Cele două lucruri sunt destul de strâns legate, dar de fapt nu sunt atât de asemănătoare. Dacă acest lucru sună ca o contradicție, este pentru că cuplul și puterea sunt oarecum contradictorii. Deci, ce este mai bun: putere sau cuplu? Aceasta este într-adevăr întrebarea greșită. Puterea și cuplul sunt la fel de importante, dar din diferite motive.