So messen Sie das Drehmoment (Drehmoment) Ihres Autos

Das Drehmoment ist proportional zur Leistung und variiert je nach Fahrzeug und Ausstattung. Radgröße und Übersetzungsverhältnis beeinflussen das Drehmoment.

Ob Sie ein neues Auto kaufen oder in Ihrer Garage einen Hot Rod bauen, zwei Faktoren spielen bei der Bestimmung der Motorleistung eine Rolle: PS und Drehmoment. Wenn Sie wie die meisten Do-it-yourself-Mechaniker oder Autoenthusiasten sind, haben Sie wahrscheinlich ein gutes Verständnis für die Beziehung zwischen PS und Drehmoment, aber Sie finden es möglicherweise schwierig zu verstehen, wie diese "Foot-Pfund" -Zahlen erreicht werden. Ob Sie es glauben oder nicht, es ist eigentlich gar nicht so schwer.

Bevor wir uns mit den technischen Details befassen, lassen Sie uns einige einfache Fakten und Definitionen aufschlüsseln, damit Sie verstehen, warum sowohl PS als auch Drehmoment wichtige Faktoren sind, die es zu berücksichtigen gilt. Wir müssen damit beginnen, die drei Elemente der Leistungsmessung von Verbrennungsmotoren zu definieren: Drehzahl, Drehmoment und Leistung.

Teil 1 von 4: Verstehen, wie Motordrehzahl, Drehmoment und Leistung die Gesamtleistung beeinflussen

In einem kürzlich erschienenen Artikel im Hot Rod Magazin wurde eines der größten Rätsel der Motorleistung endlich gelöst, indem man zu den Grundlagen zurückkehrte, wie Leistung tatsächlich zählt. Die meisten Leute denken, dass Dynamometer (Motordynamometer) dazu bestimmt sind, die Motorleistung zu messen.

Tatsächlich messen Dynamometer nicht die Leistung, sondern das Drehmoment. Dieser Drehmomentwert wird mit der gemessenen Drehzahl multipliziert und dann durch 5,252 dividiert, um den Leistungswert zu erhalten.

Über 50 Jahre lang konnten die Dynamometer, die zur Messung des Motordrehmoments und der Drehzahl verwendet wurden, einfach nicht mit der hohen Leistung umgehen, die diese Motoren erzeugten. Tatsächlich erzeugt ein Zylinder dieses 500-Kubikzoll-Hemis mit Nitroverbrennung ungefähr 800 Pfund Schub durch ein einziges Auspuffrohr.

Alle Motoren, ob Verbrennungsmotor oder Elektro, arbeiten mit unterschiedlichen Drehzahlen. Je schneller ein Motor seinen Arbeitstakt oder Zyklus abschließt, desto mehr Leistung erzeugt er meistens. Bei einem Verbrennungsmotor gibt es drei Elemente, die seine Gesamtleistung beeinflussen: Drehzahl, Drehmoment und Leistung.

Die Geschwindigkeit wird dadurch bestimmt, wie schnell der Motor seine Arbeit verrichtet. Wenn wir die Motordrehzahl auf eine Zahl oder Einheit anwenden, messen wir die Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute oder U/min. Die "Arbeit", die ein Motor leistet, ist die Kraft, die über eine messbare Distanz ausgeübt wird. Drehmoment ist definiert als eine besondere Art von Arbeit, die eine Rotation erzeugt. Dies tritt auf, wenn eine Kraft auf den Radius (oder bei einem Verbrennungsmotor das Schwungrad) ausgeübt wird, und wird normalerweise in Fuß-Pfund gemessen.

PS ist die Geschwindigkeit, mit der die Arbeit erledigt wird. Wenn Gegenstände bewegt werden mussten, benutzten die Menschen früher normalerweise ein Pferd, um dies zu tun. Es wurde geschätzt, dass sich ein Pferd mit etwa 33,000 Fuß pro Minute bewegen könnte. Daraus leitet sich der Begriff „Pferdestärke“ ab. Im Gegensatz zu Geschwindigkeit und Drehmoment kann Pferdestärke in mehreren Einheiten gemessen werden, darunter: 1 PS = 746 W, 1 PS = 2,545 BTU und 1 PS = 1,055 Joule.

Diese drei Elemente arbeiten zusammen, um Motorleistung zu erzeugen. Da das Drehmoment konstant bleibt, bleiben Drehzahl und Leistung proportional. Mit zunehmender Motordrehzahl steigt jedoch auch die Leistung, um das Drehmoment konstant zu halten. Viele Menschen sind jedoch verwirrt darüber, wie sich Drehmoment und Leistung auf die Drehzahl eines Motors auswirken. Einfach ausgedrückt, wenn Drehmoment und Leistung zunehmen, steigt auch die Drehzahl des Motors. Auch der umgekehrte Fall gilt: Mit sinkendem Drehmoment und Leistung sinkt auch die Drehzahl des Motors.

Teil 2 von 4: Wie Motoren auf maximales Drehmoment ausgelegt sind

Ein moderner Verbrennungsmotor kann modifiziert werden, um die Leistung oder das Drehmoment zu erhöhen, indem die Größe oder Länge der Pleuelstange geändert und die Bohrung oder Zylinderbohrung vergrößert wird. Dies wird oft als das Verhältnis von Bohrung zu Hub bezeichnet.

Das Drehmoment wird in Newtonmeter gemessen. Einfach ausgedrückt bedeutet dies, dass das Drehmoment in einer 360-Grad-Kreisbewegung gemessen wird. Unser Beispiel verwendet zwei identische Motoren mit demselben Bohrungsdurchmesser (oder Verbrennungszylinderdurchmesser). Einer der beiden Motoren hat jedoch einen längeren "Hub" (oder eine durch die längere Pleuelstange erzeugte Zylindertiefe). Ein Motor mit längerem Hub hat eine linearere Bewegung, wenn er sich durch die Brennkammer dreht, und hat eine größere Hebelwirkung, um die gleiche Aufgabe zu erfüllen.

Das Drehmoment wird in Pfund-Fuß gemessen oder wie viel "Drehmoment" angewendet wird, um eine Aufgabe zu erledigen. Stellen Sie sich zum Beispiel vor, Sie versuchen, eine rostige Schraube zu lösen. Angenommen, Sie haben zwei verschiedene Rohrzangen, eine 2 Fuß lang und die andere 1 Fuß lang. Angenommen, Sie wenden die gleiche Kraft an (in diesem Fall 50 lb Druck), wenden Sie tatsächlich 100 ft-lbs Drehmoment für einen Zwei-Fuß-Schraubenschlüssel (50 x 2) und nur 50 lbs an. Drehmoment (1 x 50) mit einem Einbeinschlüssel. Mit welchem ​​Schraubenschlüssel können Sie die Schraube leichter lösen? Die Antwort ist einfach - der mit mehr Drehmoment.

Ingenieure entwickeln einen Motor, der ein höheres Drehmoment-zu-PS-Verhältnis für Fahrzeuge bietet, die zusätzliche "Leistung" zum Beschleunigen oder Steigen benötigen. Typischerweise sehen Sie höhere Drehmomentwerte bei schweren Fahrzeugen, die zum Abschleppen verwendet werden, oder bei Hochleistungsmotoren, bei denen die Beschleunigung entscheidend ist (wie im obigen Beispiel des NHRA-Top-Fuel-Motors).

Deshalb betonen Automobilhersteller in Lkw-Anzeigen oft das Potenzial von durchzugsstarken Motoren. Das Motordrehmoment kann auch erhöht werden, indem der Zündzeitpunkt geändert, das Kraftstoff-Luft-Gemisch angepasst und in bestimmten Szenarien sogar das Ausgangsdrehmoment erhöht wird.

Teil 3 von 4: Andere Variablen verstehen, die das Gesamtmotornenndrehmoment beeinflussen

Bei der Messung des Drehmoments sind in einem Verbrennungsmotor drei einzigartige Variablen zu berücksichtigen:

Kraft, die bei einer bestimmten Drehzahl erzeugt wird: Dies ist die maximale Motorleistung, die bei einer bestimmten Drehzahl erzeugt wird. Wenn der Motor beschleunigt, gibt es eine Drehzahl- oder PS-Kurve. Mit zunehmender Motordrehzahl steigt auch die Leistung, bis sie das Maximum erreicht.

Abstand: Dies ist die Länge des Hubs der Pleuelstange: Je länger der Hub, desto mehr Drehmoment wird erzeugt, wie wir oben erklärt haben.

Drehmomentkonstante: Dies ist eine mathematische Zahl, die allen Motoren zugewiesen wird, 5252 oder eine konstante Drehzahl, bei der Leistung und Drehmoment ausgeglichen sind. Die Zahl 5252 wurde aus der Beobachtung abgeleitet, dass eine Pferdestärke 150 Pfund entspricht, die in einer Minute 220 Fuß zurücklegen. Um dies in Fuß-Pfund Drehmoment auszudrücken, führte James Watt die mathematische Formel ein, die die erste Dampfmaschine erfand.

Die Formel sieht so aus:

Angenommen, eine Kraft von 150 Pfund wird auf einen Fuß Radius ausgeübt (oder beispielsweise auf einen Kreis, der sich innerhalb des Zylinders eines Verbrennungsmotors befindet), müssten Sie dies in Fuß-Pfund Drehmoment umrechnen.

220 fpm müssen auf RPM hochgerechnet werden. Multiplizieren Sie dazu zwei Pi-Zahlen (oder 3.141593), was 6.283186 Fuß entspricht. Nimm 220 Fuß und teile es durch 6.28 und wir erhalten 35.014 U/min für jede Umdrehung.

Nehmen Sie 150 Fuß und multiplizieren Sie mit 35.014 und Sie erhalten 5252.1, unsere Konstante, die in Fuß-Pfund Drehmoment zählt.

Teil 4 von 4: Wie man das Autodrehmoment berechnet

Die Formel für das Drehmoment lautet: Drehmoment = Motorleistung x 5252, die dann durch die Drehzahl geteilt wird.

Das Problem beim Drehmoment ist jedoch, dass es an zwei verschiedenen Stellen gemessen wird: direkt vom Motor und zu den Antriebsrädern. Andere mechanische Komponenten, die das Nenndrehmoment an den Rädern erhöhen oder verringern können, umfassen: Schwungradgröße, Übersetzungsverhältnisse, Antriebsachsverhältnisse und Reifen-/Radumfang.

Um das Raddrehmoment zu berechnen, müssen alle diese Elemente in eine Gleichung einfließen, die am besten dem Computerprogramm überlassen wird, das im dynamischen Prüfstand enthalten ist. Bei dieser Art von Ausrüstung wird das Fahrzeug auf einem Gestell platziert und die Antriebsräder werden neben einer Reihe von Rollen platziert. Der Motor ist mit einem Computer verbunden, der die Motordrehzahl, die Kraftstoffverbrauchskurve und die Übersetzungsverhältnisse liest. Diese Zahlen werden mit der Radgeschwindigkeit, Beschleunigung und Drehzahl berücksichtigt, wenn das Auto für die gewünschte Zeit auf dem Prüfstand gefahren wird.

Die Berechnung des Motordrehmoments ist viel einfacher zu bestimmen. Durch Befolgen der obigen Formel wird deutlich, wie das Motordrehmoment proportional zur Motorleistung und Drehzahl ist, wie im ersten Abschnitt erläutert. Mit dieser Formel können Sie die Drehmoment- und PS-Nennwerte an jedem Punkt der Drehzahlkurve bestimmen. Um das Drehmoment zu berechnen, benötigen Sie die Motorleistungsdaten des Motorenherstellers.

Drehmomentrechner

Einige Leute verwenden den von MeasureSpeed.com angebotenen Online-Rechner, bei dem Sie die maximale Motorleistung (vom Hersteller bereitgestellt oder während eines professionellen Prüfstands ausgefüllt) und die gewünschte Drehzahl eingeben müssen.

Wenn Sie feststellen, dass die Leistung Ihres Motors schwer zu beschleunigen ist und er nicht die Leistung hat, die Sie Ihrer Meinung nach haben sollten, lassen Sie einen der zertifizierten Mechaniker von AvtoTachki eine Inspektion durchführen, um die Ursache des Problems zu ermitteln.