در انتخاب ماشین گشتاور مهم تر است یا اسب بخار؟

آیا تا به حال به این فکر کرده اید که چگونه اتومبیل شما ممکن است در عرض کمتر از 10 ثانیه از 0 به 100 کیلومتر در ساعت برسد؟ همه چیز به گشتاور و اسب بخار ماشین شما مربوط می شود. این دو ویژگی اساساً سرعت وسیله نقلیه شما را تعیین می کنند. هرچه گشتاور و اسب بخار بیشتر باشد، سرعت و شتاب خودرو بیشتر است.

اسب بخار، سرعت موتور و شتاب، اینها اعداد مرجع رایجی هستند که برای نشان دادن عملکرد خودرو استفاده می‌شوند که همه از آن اطلاع دارند. با این حال، وقتی نوبت به درک هر کدام ازاین 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 به میزان قدرتی که موتور شما می تواند در یک زمان معین تولید کند اشاره دارد. بنابراین، هرچه قدرت اسب بخار موتور شما بیشتر باشد، سریعتر می توانید حرکت کنید. هنگامی که ماشین شتاب میگیرد، توانایی استفاده از حداکثر سرعت بالا و حفظ سرعت بالا همان جایی است که اسب بخار شروع می شود. قدرت تولید شده از موتور چیزی است که باعث می شود وسیله نقلیه در چنین سرعت هایی حرکت کند.

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 اسب بخار یکسان داشته باشندُ خودروی سبک تر شتاب بیشتری دارد.

علاوه بر این، پیشرانه وسیله نقلیه نیز عاملی در خروجی اسب بخار خودرو است. خودروهای دیفرانسیل عقبRWD  با مشکل از دست دادن قدرت پیشرانه مواجه اند که دلیل آن عملکردهای مکانیکی است. هنگامی که موتور انرژی را تخلیه می کند، این انرژی به چرخ فلایویل، گیربکس، میل محرک و محورها منتقل می شود. در این انتقال مقدار اندکی از انرژی از دست می رود. 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 با پوند فوت (lb-ft) 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، مقدار کمی گشتاور قابل محاسبه 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 می شود که میل لنگ به شدت بچرخد. سپس نیرو از طریق گیربکس موتور و پیشرانه به چرخ ها ارسال می شود. اغلب، هنگام اندازه‌گیری خروجی یک وسیله نقلیه، یکی از معیارهای اندازه گیری شده گشتاور است و معمولاً با اسب بخار اشتباه گرفته می‌شود.

حرکت بالا و پایین پیستون ها در موتور نیرو تولید می کند. سپس نیرو به چرخ های منتقل می شود که به نوبه خود باعث حرکت ماشین می شود. مخصوصاً اگر قصد دارید چیزی را یدک بکشید، درنظر گرفتن گشتاور ضروری است زیرا میزان کار و نیروی تولید شده در موتور مستقیماً به میزان کشش و یدک کشی وسیله نقلیه بستگی دارد.

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 روی پدال گاز بیشتر نگه دارد افزایش می یابد. دور موتور خودرو با RPM شتاب می‌گیرد و سپس به آرامی کاهش می‌یابد زیرا گیربکس با افزایش دنده به نسبت دنده‌های پایین‌تر به سمت حداکثر سرعت به جای شتاب حرکت می‌کند.

تفاوت گشتاور و اسب بخار

یک تصور غلط رایج بین این دو اصطلاح این است که آنها یکسان هستند. در حالی که هر دو فاکتورهای مهمی برای نشان دادن عملکرد خودرو هستند، این اصطلاحات ارتباط نزدیکی با هم دارند اما تفاوت‌های جزئی دارند. اگر به دنبال عملکرد هستید، بهتر است هر دو عدد را در ماشین خود در نظر بگیرید.

هنگام انتخاب یک ماشین، اسب بخار مرجع خوبی است برای اینکه یک ماشین چقدر می تواند شتاب تولید کند، اما گشتاور به شما نشان می دهد که ماشین چقدر می تواند در هنگام فشردن پدال گاز RPM تولید کند.

به عنوان مثال، یک خودروی اسپورت دارای اسب بخار بالایی است، با این حال برای یدک کشی تریلر مشکل دارد. از طرف دیگر، یک کامیون قدرت کمتری دارد، اما به دلیل گشتاور بالا، می تواند تریلر را یدک بکشد.

به زبان ساده، گشتاور ظرفیت انجام کار است، اسب بخار سرعت انجام یک کار است. به همین دلیل است که عملکرد خودروهای اسپرت معمولاً با اسب بخار اندازه گیری می شود در حالی که کامیون ها و سایر وسایل نقلیه کاربردی با گشتاور اندازه گیری می شوند.

برای انتخاب ماشین با قدرت بالاتر کدام معیار مهم تر است؟

به طور کلی، اسب بخار باید همان چیزی باشد که در یک ماشین اسپرت به دنبال آن هستید و گشتاور باید برای وسایل نقلیه سنگین مانند کامیون ها استفاده شود. یک ماشین اسپرت شبیه به یک ورزشکار ماراتن است در حالی که یک کامیون شبیه یک وزنه بردار است. یک ورزشکار ماراتن نمی تواند 80 کیلوگرم وزنه بلند کند، اما یک ورزشکار سنگین وزن می تواند.

اگر گشتاور ماشینی بیش از حد باشد، راننده هنگام فشردن پدال گاز در کنترل وسیله نقلیه با مشکل مواجه می شود. به طور مشابه، اگر یک ماشین قدرت اسب بخار زیادی داشته باشد، برای جاده های عمومی بسیار سریع و ناپایدار خواهد بود. بنابراین، مهم است که هنگام انتخاب یا تغییر ماشین خود، یکی را برای دیگری اولویت بندی کنید.

گشتاور در اصل نیروی مورد نیاز برای به حرکت درآوردن خودرو است. این همان چیزی است که به آن کمک می کند تا به زمان مطلوب 0 تا 100 کیلومتر در ساعت 5 تا 6 ثانیه سرعت دهد. از سوی دیگر، اسب بخار مسئول حداکثر سرعت خودرو و حفظ آن سرعت خواهد بود.

نحوه محاسبه اسب بخار

اسبی که یک اسب بخار توان دارد می‌تواند ٣٣۰ پوند (١۵۰ کیلوگرم) زغال را در مدت یک دقیقه ١۰۰ فوت (٣۰ متر) بالا بکشد.

هر اسب بخار برابر است با ۷۴۵.۷ وات که اغلب با رند کردن آن را برابر با ۷۴۶ وات در نظر می گیرند. توان موتور در خودروها در دو قسمت اندازه گرفته می شود، یک بار در فلایویل و یک بار در چرخ.

همچنین جهت تفهمیم هرکدام از مفاهیم بالا پیشنهاد میکنیم ویدیو زیر را مشاهده نمایید.

bhp: اندازه گیری توان موتور در فلایویل هیچ کدام از تلفات توان ناشی از گیربکس، چرخ و پلوس را ندارد و اندازه گیری آن توسط  دستگاه دینامومتر (Dynamometer) انجام می شود. در این دستگاه موتور تا دور خاصی به حرکت درمی آید و سپس توسط ترمزهای دستگاه دینامومتر از حرکت می ایستد، از این رو به توان اندازه گیری شده در این حالت، اسب بخار ترمزی یا Brake Horse Power می گویند. باید گفته شود که برای اندازه گیری آن، موتور به تنهایی بر روی دستگاه قرار می گیرد.

whp: نوع دیگر اندازه گیری توان موتور با دینامومتری صورت می گیرد که نسبت به حالت قبل بسیار بزرگ تر است و همچنین با چرخ ها در تماس است. بنابراین افت های ناشی از گیربکس و غیره را هم شامل می شود، به همین دلیل، به توان اندازه گیری شده در این روش واحد اسب بخار چرخ (Wheel Horse Power) تعلق می گیرد.

مقدار اسب بخار ترمزی (bhp) همواره از اسب بخار سر چرخ (whp) بیش تر است، زیرا توان تلف شده در اسب بخار ترمزی اندازه گیری نمی شود. از اختلاف میان این دو می توان مقدار تلفات به وجود آمده در اثر گیربکس و… را محاسبه کرد. اسب بخار سر چرخ در خودروهای تک دیفرانسیل حدود ۱۵ درصد و در خودروهای دودیفرانسیل بین ۲۰ تا ۲۵ درصد کم تر از اسب بخار ترمزی است.

اما سوال اینجاست که قدرت موتور چگونه بر حسب اسب بخار محاسبه می شود؟

برای این منظور معادله ای وجود دارد که می توان از طریق این معادله با داشتن اطلاعات اولیه مانند گشتاور موتور و دور در دقیقه ؛ قدرت را بر حسب اسب بخار محاسبه نمود:

(Torque * RPM) /  Horsepower = 5252

نحوه محاسبه گشتاور

با ایجاد احتراق، نیرویی بر سطح پیستون وارد می شود. این نیرو به صورت عمود بر میل لنگ وارد نمی شود، زیرا مرکز انتهای بزرگ شاتون با مرکز شفت میل لنگ فاصله دارد. بنابراین، نیروی ایجاد شده توسط انفجار مخلوط سوخت و هوا به صورت مورب و با یک فاصله مشخص به مرکز میل لنگ وارد می شود که گشتاور ایجاد می کند و باعث دوران آن می شود.

بنابراین برای دقت بیشتر و آسانی کار، گشتاور را با دستگاهی به نام دینامومتر یا داینو به صورت عملی اندازه می گیرند. به گشتاوری که توسط دینامومتر اندازه گیری می شود گشتاور ترمزی می گویند. زیرا موتور را به صورت کامل روی یک پایه می بندند و شفت خروجی موتور را به یک دینامومتر متصل می کنند. سپس موتور را روشن کرده و دینامومتر شروع به ترمز گرفتن می کند تا حداکثر گشتاور را به دست بیاورد.

با این حال، باید به این نکته نیز توجه داشت که گشتاور در موتورهای احتراقی به دور موتور وابسته است و با تغییر آن مقدار گشتاور به صورت غیر خطی تغییر می کند.

البته این روش برای اندازه گیری گشتاور خروجی موتور به تنهایی است. اما چیزی که برای راننده هر خودرو ملموس است گشتاوری است که روی چرخ های خودرو احساس می کند. مقدار این گشتاور پایین تر از گشتاور موتور است که هر شرکت خودروسازی اعلام می کند. گشتاور خروجی چرخ ها به وسیله دستگاهی به نام داینو اندازه گیری می شود.