مجله تخصصی خودرو اخبار خودرو , قیمت خودرو , خرید و فروش خودرو , قیمت ماشین , قیمت اتومبیل
چنانچه قصد دارید در مورد اسب بخار و گشتاور در پیشرانه اطلاعاتی کسب کنید و در مورد تفاوت اسب بخار HP و PS مطالعه ای داشته باشید پیشنهاد می کنیم این مقاله از مجله خودرو را دنبال کنید
زمانی که درباره نحوه کارکرد پیشرانه ای مفروض در یک خودرو بحثی صورت می پذیرد ، نخستین چیزی که اغلب به آن توجه می شود اعداد مربوط به اسب بخار و گشتاور در آن پیشرانه است . مثلاً می گوییم پیشرانه فلان خودرو 150 اسب بخار قدرت و 200 نیوتن متر گشتاور دارد . اما این دو واحد در عمل چه مفهومی دارند و چه پارامتری را در یک خودرو به ما نشان می دهند ؟
تعریف اسب بخار و گشتاور
اسب‌بخار، نخستین بار توسط یک مخترع بریتانیایی به نام جیمز وات به جهانیان معرفی شد . در تعریف ، یک اسب بخار به معنای جابه جایی یک وزنه 75 کیلوگرمی در یک ثانیه توسط نیروی یک اسب است . یک اسب‌بخار معادل 736 وات است و هر کیلووات ساعت تقریباً برابر با 1.36 اسب بخار است .
( نیروی اسب ) در اساس برای تشریح نیروی یک موتور بخار پدید آمد . چون که بنابر مشاهدات جیمز وات برای حرکت دادن پمپ آب در معادن از نیروی اسب استفاده می شد و به همین خاطر بعد ها استعمال این واحد ( اسب بخار ) برای توضیح توان خروجی پیشرانه های بخاری و فسیلی رایج شد .
گشتاور (torque ) در تعریف به میزان نیروی پیچشی گفته می شود که توسط یک پیشرانه تولید می شود . این نیرو به یک محور یا شفت وارد شده و موجب حرکت و دوران آن می شود . نیروی گشتاور با واحد نیوتن‌متر (NM ) و یا پوند / فوت (LB/FT ) تعریف می شود . ماکزیمم گشتاور در پیشرانه یک خودرو در دور معینی تولید می شود و در این دور ، خودرو به بالاترین حد از گشتاور خود می رسد .
اسب بخار HP با اسب بخار PS چه تفاوتی دارد ؟
امروزه در دنیای خودرو دو استاندارد برای اندازه گیری اسب بخار وجود دارد که اندکی با هم تفاوت دارند . استاندارد نخست معروف به استاندارد آمریکایی است که به اختصار به آن SAE گفته می شود و استاندارد دیگر هم مربوط به اتحادیه اروپا بوده و آن‌هم به اختصار EEC خطاب می شود .
تفاوتی که بین واحد SAE و EEC وجود دارد این است که در آمریکا هنوز برای اندازه‌گیری و تعریف واژه‌هایی همچون طول ، حجم و اسب بخار خودرو از سیستم واحد یا همان یکای انگلیسی استفاده می شود که عبارتند از : فوت ، اینچ مکعب و غیره . اما در اروپا از سیستم متریک مثل سانتی متر و لیتر استفاده می شود .
واحد انگلیسی برای اسب بخار HP است اما در سیستم متریک برای اسب بخار واحد PS به کار می رود که مخفف واژه Pferdestärke است که در زبان آلمانی معنای اسب بخار را می دهد .
از آنجایی که تعریف این واحد ها با یکدیگر تفاوت دارد لذا در عمل یک PS معادل یک HP نیست . در کل یک HP یا اسب بخار آمریکایی تقریباً 1.04 درصد بیشتر از PS یا همان اسب بخار اروپایی است .
فرمول تبدیل واحد اسب بخار HP به PS چنین است : HP= PS× 0.9863
گشتاور چیست ؟
تعریف ساده گشتاور عبارت است از ، نیرویی که جهت دوران جسم حول محوری مشخص به آن وارد می آید . این نیرو به یک اهرم وارد شده و واحد آن نیوتن متر می باشد. نیوتن واحد نیرو می باشد و در سطح تحت تاثیر جاذبه به زمین وارد می شود جسمی به جرم یک کیلوگرم نیروئی برابر با 8 نیوتن می نماید .
گشتاور حاصل ضرب نیرو ( برحسب نیوتن ) در طول اهرم اعمال کننده نیرو ( برحسب متر ) می باشد . بدین ترتیب برای افزایش گشتاور دو راه وجود دارند که عبارتند از افزایش نیرو یا افزایش طول اهرم اعمال نیرو .
به عنوان مثال درب اطاقی را در نظر بگیرید که می خواهید آن را باز نمائید ، می توانید نیروی کمتر را به لبه بیرونی آن ( جایی در نزدیکی دستگیره ) وارد کنید و یا نیروی فوق العاده بیشتری را به نقطه ای در نزدیکی لولا اعمال نمائید .
بدین ترتیب شما برای باز کردن درب نیروی گشتاور یکسانی اعمال نموده اید هر چه که این عمل را به دو صورت متفاوت انجام داده اید ، یعنی در مورد اول نیرو کمتر و طول بیشتر بوده و در مورد دوم نیرو بیشتر و طول کمتر بوده است .
اسب بخار چیست ؟
با نگاهی به خودروهای مختلف ملاحظه می شود که مثلا خودرویی با 1300 سی سی حجم موتور قوی تر از خودرویی با 1600 سی سی است و امثالهم پس این اختلاف از چیست ؟
بله این اختلاف از قدرت ماشین ها است یعنی چیزی که با اسب بخار سنجیده می شود . عبارت اسب بخار توسط جیمز وات ( 1819 – 1736 ) ابداع شد. بیشتر شهرت او به خاطر کارهایش برای بهبود ماشین بخار است .
داستان از آن جا شروع شد که وات در یک معدن زغال سنگ با اسب هایی که زغال سنگ بلند می کردند کار می کرد و راهی می خواست تا بتواند در باره ی توان هر یک از این اسب ها صحبت کند .
او دریافت که به طور میانگین، یک اسب معدن می تواند 22000 پوند – فوت ( حدود 30 کیلو ژول) کار را در یک دقیقه انجام دهد . سپس او این عدد را 50 درصد افزایش داد و اسب بخار را 33000 پوند – فوت ( حدود 45 کیلو ژول ) انرژی در یک دقیقه قرار داد .
این یک واحد دلخواه بود که پس از گذشت قرن ها ، امروزه در خودرو ها، ماشین های چمن زنی ، اره برقی ها و در بعضی جارو برقی ها به کار می رود .
مفهوم اسب بخار این است که یک اسب می تواند در هر دقیقه 33000 پوند – فوت کار انجام دهد . برای روشن شدن مطلب اسبی را در نظر بگیرید که در حال بالا کشیدن زغال از معدن است .
اسبی که یک اسب بخار توان دارد می تواند 330 پوند ( 150 کیلو گرم ) زغال را در مدت یک دقیقه 100 فوت ( 30 مت ر) بالا بکشد . و یا 33 پوند ( 15 کیلو گرم ) را در یک دقیقه 1000 فوت ( 300 متر ) .
شما می توانید ترکیب های متفاوتی از وزن و جابه جایی در یک دقیقه را در نظر بگیرید و تا زمانی که حاصل ضرب آنها 33000 شود ، یک اسب بخار خواهید داشت . هر 1 اسب بخار 746 وات است .
تعیین فرمول اسب بخار در پیشرانه
در عمل آنچه که نیروی گشتاور را به وجود می آورد انرژی جنبشی یا حرکت یک جسم است و بدون پارامتر حرکت گشتاوری هم وجود نخواهد داشت و البته بدون نیروی گشتاور نیز اسب بخاری هم در کار نخواهد بود . پس شاهدیم که این دو نیرو ( گشتاور و اسب بخار) در پیوندی مستقیم با هم هستند .
نیروی گشتاور و اسب بخار یک پیشرانه توسط کارخانه سازنده آن اعلام می شود و این کار هم با مدد از دستگاهی به نام دینامومتر صورت می گیرد . دینامومتر یک دستگاه جذب کننده انرژی است که توان و گشتاور تولیدی در یک پیشرانه را با دستگاه های الکترونیکی ثبت و ضبط می کند . معمولاً کارخانه ها تمام پیشرانه های تولیدی خود را از نظر توان پیشرانه مورد آزمایش قرار نمی دهند و این کار به صورت رندمی صورت می پذیرد .
فرمول تعیین اسب بخار بدین صورت است : میزان دور موتور ضربدر نیروی گشتاور تقسیم بر عدد 5252
رابطه اسب بخار با عملکرد خودرو
پرسش مهمی که در اینجا پیش می آید این است که آیا توان بالای پیشرانه به معنای شتاب و سرعت بیشتر در یک خودرو است ؟
پاسخ به این سوال کمی پیچیده است . زیرا عوامل متعددی در این امر دخیل هستند که از جمله مهم ترین آن ها می توان به پارامتر ضریب دنده ها در جعبه دنده یک خودرو و همچنین میزان گشتاوری که پیشرانه یک خودرو در دور معین ارائه می دهد ، اشاره نمود .
چه بسا پیش می‌آید که بخش قابل توجهی از توان یک پیشرانه به سبب ضریب نامناسب جعبه دنده و عدم هماهنگی آن با پیشرانه خودرو ، تلف شده و هرز می رود . همچنین اگر ماکزیمم گشتاور در پیشرانه یک خودرو در دورهای پایین تر ارائه شود ، در عمل به معنای شتاب گیری بهتر در دورهای پایین تر است .
تیپ جعبه دنده به کار رفته نیز در این میان نقش مهمی را در فرایند شتاب گیری یک خودرو ایفا می کند و عمدتاً جعبه دنده های چند سرعته معمولی بهتر از جعبه دنده های CVT وظیفه هماهنگی به موقع بین جعبه دنده و پیشرانه را انجام داده و سر و صدای کمتری نیز در زمان رانندگی دارند .
صد البته در این میان ، تجربه و دانش یک برند خودرویی عامل بسیار مهمی در زمینه کاهش تلفات مربوط به توان خروجی از یک پیشرانه و در نهایت پارامتر شتاب گیری در آن است .
مثلاً برخی از برند های خودرویی ، به ویژه اروپایی و ژاپنی در زمینه هماهنگی بین پیشرانه و جعبه دنده سرآمد هستند و تلفات توان خروجی در محصولات آن ها در حداقل میزان ممکن خود است .
اما برخی برند های تازه کار و مبتدی که تجربه چندانی در ساخت خودرو نداشته و از دانش فنی لازم هم در زمینه هماهنگی بین پیشرانه و جعبه دنده برخوردار نیستند ، خودروهای آن ها به اندازه یک محصول پرسابقه اروپایی و یا ژاپنی در زمان رانندگی تند و تیز نیست و جعبه دنده های نصب شده در محصولات آن ها نمی تواند عمل معکوس دهی را به موقع انجام داده و به اصطلاح عامیانه گیج و گنگ است .
تعداد سیلندر بیشتر همیشه به معنای گشتاور بالاتر نیست
امروزه بسیاری از خودروها از پیشرانه هایی استفاده می کنند که مجهز به سامانه توربو شارژر و سوپر شارژر هستند و از همین رو اعداد مربوط به اسب بخار و گشتاور در آن ها نسبت مدل های قدیمی به نحو عجیبی بالا رفته است و چه بسا این روزها ارقامی مثل هزار اسب بخار و یا دو هزار نیوتن متر گشتاور را بسیار می شنویم اما هستند برندهایی که کماکان از پیشرانه های تنفس طبیعی برای محصولات تولیدیشان استفاده می کنند .
در این میان ، اغلب شاهدیم که اگر پیشرانه تنفس طبیعی از تعداد سیلندر بالایی برخوردار باشد عدد اسب بخار در آن ها چندان چشمگیر نیست .
علت این مسئله بدین دلیل است که چنانچه یک پیشرانه دارای پیستون های بزرگ به تعداد زیاد باشد و همچنین شاتون ها در آن سنگین باشند ، آن پیشرانه نمی تواند دور موتور را خیلی بالا ببرد و در نتیجه تولید اسب بخار بیشتر در چنین پیشرانه ای به محدودیت بر می خورد .
این مسئله ای بود که اغلب در پیشرانه های 12 سیلندر برند های کهنه کار قدیمی مثل رولزرویس و بنتلی و غیره تا حدی به چشم می خورد .
هر چند امروزه به لطف استفاده از سامانه‌های تقویتی مثل توربو شارژر و استفاده از پیشرانه های کوچکتر 6 و 8 سیلندر این مشکل تا حد زیادی برطرف شده است .
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 ( واحد های 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 حاصل ضرب گشتاور در دور موتور است . زمانی موتور قدرت بیشتری تولید می کند که میل لنگ با میزان ثابتی از قدرت ، سریع تر بچرخد . خودرویی که نسبت به گشتاور ، اسب بخار بیشتری داشته باشد، خودرویی سریع وپر شتاب خواهد بود .
با آشنایی با دو مفهوم اسب بخار و گشتاور در می یابید مفهوم قدیمی آن که ( اسب بخار سرعتی ست که به دیوار برخورد می کنید و گشتاور میزان عقب راندن دیوار می باشد ) اشتباه است .
تفاوت حجم خودرو با پیشرانه
پیشرانه به معنی موتور خودرو است و زمانی‌که گفته می‌شود خودرویی با پیشرانه پایه گاز‌سوز است ، به معنی خودرویی است که موتور آن بر پایه سوخت گاز طراحی شده است .
حجم در موتور ها به معنای حجم تمام سیلندر های موتور خودرو است . به عنوان مثال وقتی گفته می شود حجم خودرویی 1600 سی سی است ، به این معنی است که اگر سیلندر های آن را خارج کنیم ، سر و ته آن را ببندیم و درون آن آب بریزیم ، 1600 سی سی آب درون آن جای می گیرد.
هر چه حجم خودرو بالاتر باشد ، موتور قوی تر است و توانایی تولید نیروی بیشتری دارد .
بیشتر بدانید
