تفاوت بین اسب بخار و گشتاور (و چرا مهم است)

روزنامه‌نگار خودرو با اطمینان می‌گوید: «استون مارتین ونکوئیش 824 اسب بخار قدرت و 738 پوند فوت گشتاور تولید می‌کند.

اگر محتوای مرتبط با خودروها را مصرف کرده اید، این دو عبارت اسب بخار و گشتاور را شنیده اید. فقط برای ارتعاش و زمینه، احتمالاً می‌دانید که اینها هم معیارهایی هستند که نشان می‌دهند یک موتور چقدر قدرتمند است و به طور گذرا، سرعت یک ماشین چقدر می‌تواند حرکت کند.

بنابراین هر کلمه در سطح علمی چه معنایی دارد؟ تفاوت این دو چیست؟ خیلی از شما پرسیدید، اما ما جواب را پیدا کردیم. پس بیایید کتاب های درسی خود را باز کنیم و مدادهای خود را تیز کنیم.موتور 101 در جلسه است

گشتاور چیست؟

در ابتدایی ترین تعریفش، گشتاور اندازه گیری قدرت خمشی یا چرخشی استو در زمینه خودروها و موتورها، پیچشی که ما اندازه گیری می کنیم پیچش میل لنگ موتور است. از نظر ریاضی، گشتاور حاصل ضرب نیرو و فاصله است.

برای تجسم این موضوع، خود را در حال چرخاندن یک آچار گشتاور تصور کنید: نیرو توسط دستان شما اعمال می شود، در حالی که فاصله در این مورد طول آچار است. هرچه آچار طولانی تر باشد، اهرم بیشتر است، ضربدر مقدار نیروی خمشی (یا گشتاور) تولید شده توسط همان نیرویی که شما اعمال می کنید. هرچه گشتاور بیشتر باشد، راحت تر می توان پیچ گیر کرده را جدا کرد. هرچه گشتاور بیشتر باشد، راحت تر می توانید ماشین خود را از چراغ قرمز دور کنید.

گشتاور = نیرو x فاصله

در زمینه یک موتور، بخش “نیروی” معادله به احتراق اشاره دارد که پیستون ها را به سمت بالا و پایین (یا پهلو به پهلو) حرکت می دهد، در حالی که “فاصله” اندازه نوک است که میله های اتصال را به میل لنگ متصل می کند (که “پرتاب” موتور نیز نامیده می شود). هنگامی که جابجایی افزایش می یابد، پیستون ها بزرگتر می شوند، بنابراین بخش نیروی معادله افزایش می یابد و در نتیجه گشتاور بیشتری ایجاد می شود. توربوشارژرها و سوپرشارژرها که هوای بیشتری را وارد محفظه احتراق می کنند نیز قدرت را افزایش می دهند و در نتیجه گشتاور را افزایش می دهند.

ممکن است متوجه شده باشید که در زبان بریتانیایی (بخوانید: آمریکایی)، گشتاور خودرو با واحدی به نام «پوند فوت» اندازه‌گیری می‌شود – اصطلاحی که، شرم آور است، من هنوز نمی‌توانم بدون تصور اینکه مردی به طور فیزیکی به یک جفت پای انسان مشت می‌زند، آن را به صورت چاپ شده بخوانم. با این حال، به جای داشتن ارتباطی با انگشتان کبود شده، پوند فوت به معنای واقعی کلمه با گشتاوری که از X پوند نیرو در Y فوت مسافت بدست می آورید اندازه گیری می شود.

به عنوان مثال، اگر یک خودرو 300 پوند فوت گشتاور تولید کند، این بدان معناست که نیروی پیچشی که می تواند وارد کند برابر با نیروی خمشی است که می تواند وارد کند اگر 300 پوند نیرو به یک آچار یک پا وارد کنید. یا 30 پوند نیرو روی یک آچار 10 فوتی. یا 150 پوند برای یک آچار دو پایه. یا فقط یک پوند برای یک آچار غول پیکر 300 فوتی. یا – در واقع، متوجه می شوید.

اسب بخار چیست؟

بی ام و B58 شش موتور خطی

عکس: BMW

اگر فقط یک جمله از کل این توضیح دهنده خوانده اید، این کار را به این صورت انجام دهید: گشتاور اندازه می گیرد که موتور چقدر می تواند میل لنگ را بچرخاند. اسب بخار میزان کارکرد گشتاور را با در نظر گرفتن سرعت چرخش موتور اندازه گیری می کند..

از نظر ریاضی، اسب بخار حاصل ضرب گشتاور در دور در دقیقه (rpm) است و دلیل اینکه ما حتی برای شمارش اسب بخار زحمت می کشیم این است که مقدار گشتاور تولید شده توسط یک موتور بسته به سرعت چرخش آن متفاوت است. در جایی که گشتاور تا حد زیادی معیاری از نیرو است، اسب بخار به راحتی هم نیرو و هم سرعت موتور را در یک عدد واحد ثبت می کند.

دور موتور در دقیقه مهم است زیرا موتور شما تقریباً مطمئناً نسبت به زمانی که مثلاً به خط قرمز نزدیک می شود، گشتاور کمتری (و در نتیجه اسب بخار کمتری) در دور آرام تولید می کند. به هر حال، ارقام بزرگ گشتاور و اسب بخار ذکر شده توسط خودروسازان، برگه‌های مشخصات و بررسی‌کنندگان، حداکثر گشتاور و اسب بخار موتور است. ماشین در واقع همه اینها را همیشه انجام نمی دهد.

به طور دقیق تر، اسب بخار همیشه برابر است (گشتاور x دور در دقیقه)/5.252. برای نابغه های ریاضی، به همین دلیل است که خطوط اسب بخار و گشتاور در نمودارهای داینو همیشه در 5252 دور در دقیقه متقاطع می شوند، تا زمانی که گشتاور با پوند فوت و اسب بخار با اسب بخار مکانیکی اندازه گیری شود. در بازدید بعدی خود از داینو این را بررسی کنید. این یک قانون بسیار خوب است.

اسب بخار = (گشتاور x RPM) / 5.252

برخلاف گشتاور، اسب بخار واحد اندازه گیری خودش است، و برخلاف آنچه از کلمه نشان می دهد، 1 اسب بخار کاملاً شبیه قدرت خروجی یک اسب بالغ نیست، حداقل نه آنطور که احتمالاً تصور می کنید. ناامید کننده، می دانم.

در اواخر قرن هجدهم، مهندس اسکاتلندی جیمز وات به راهی برای انتقال قدرت موتورهای بخاری که می فروخت به روشی نیاز داشت که برای افراد آشنا با اسب ها منطقی باشد. لور می‌گوید که اسب‌هایی را مشاهده کرده که زغال‌سنگ را روی بالابرهای معدن می‌کشند و تخمین می‌زند که (تقریبا) یک اسب با اندازه کامل می‌تواند به طور پیوسته و پایدار 33000 پوند زغال در دقیقه را بلند کند. طبق تعریف، 1 اسب بخار وجود دارد.

اگر این تعریف را به همراه فرمول محیط یک دور اضافه کنید، فرمول “5252” بالا را دریافت خواهید کرد. و بله، فقط برای تایید، جیمز وات همان شخصی است که واحد دیگر اندازه گیری توان، وات، از او نامگذاری شده است.

ELI5: همه اینها به چه معناست؟

در عمل، گشتاور خودرو همان چیزی است که شما را از حالت سکون یا در دورهای پایین در صندلی خود عقب می راند، زیرا با توجه به تعریف ریاضی دومی، بعید است اسب بخار در آنجا به اوج خود برسد. اما وقتی دورها افزایش می‌یابد، گشتاور اسب بخار تولید می‌کند و به شما امکان می‌دهد تا سرعت بزرگراه و فراتر از آن شتاب بگیرید.

مسلماً این یک طرز فکر خام در مورد آن است، اما با ثابت نگه داشتن دنده، آیرودینامیک و وزن، می‌توانید اسب بخار را به عنوان معیار بهتری برای سرعت حرکت یک خودرو در مفهوم «سرعت بالای» سوال در نظر بگیرید، در حالی که احتمالاً گشتاور در مفهوم «0-60» مهم‌تر است.

خودروهای برقی از موتورهایی استفاده می‌کنند که می‌توانند عملاً بلافاصله به حداکثر گشتاور برسند، اما اغلب به دلیل محدودیت‌های باتری، در انتهای بالایی گاز می‌گیرند. کامیون های با جابجایی بزرگ و خودروهای اسپرت توربوشارژ نیز گشتاور زیادی دارند، بیشتر به این دلیل که بخش نیروی معادله آنها بسیار بزرگتر است. در همین حال، خودروهای پرفورمنس تنفس طبیعی اغلب فاقد گشتاور از پایین هستند و برای رسیدن به حداکثر اسب بخار به دورهای سخت نیاز دارند.

• گشتاور = نیرو x فاصله
• اسب بخار = (گشتاور x RPM) / 5.252

البته، خودروسازان می‌توانند و این کار را انجام می‌دهند که چقدر سریع حس تعویض دنده را در یک خودرو ایجاد می‌کند. همچنین شایان ذکر است که از آنجایی که پیشرانه ها ماشین های کاملاً کارآمدی نیستند، اسب بخار و گشتاور خروجی از میل لنگ با مقداری که به جاده برخورد می کند یکسان نخواهد بود. اولی به عنوان اسب بخار یا “گشتاور در میل لنگ” یا اسب بخار ترمز (bhp) شناخته می شود، در حالی که دومی به عنوان گشتاور چرخ یا اسب بخار چرخ شناخته می شود.

برای کسانی که به طور غریزی به پایین پیمایش می کنند تا خلاصه یک پاراگراف را دریافت کنند، در اینجا چیزی است که باید بدانید: در تئوری، گشتاور پیچش موتور را اندازه‌گیری می‌کند و اسب بخار میزان کاری که این پیچ در یک دور موتور مشخص می‌تواند انجام دهد را اندازه‌گیری می‌کند. در عمل، گشتاور شما را به حرکت وادار می کند، در حالی که اسب بخار با افزایش سرعت، شما را به کشش وا می دارد.