Hvordan henger volum, effekt og Newtonmeter sammen?

[-Siberian-]

Jeg vurderer ny bil, men har ikke altfor mye peiling når det kommer til det tekniske. Hvis man bare skal se på konkrete tall - hvordan utfyller motorvolum, effekt, og Newtonmeter hverandre? Hva er viktig for akselerasjon, hva jobber best ved høy/lavt turtall etc. Hvordan henger disse begrepene sammen?

[Twinflower]

Effekt (kW) = turtall (radianer/sek) * moment (Nm).

[0laf]

Dette er jo egentlig ganske teknisk, og også til dels komplisert, men for å forsøke å forklare det så enkelt som mulig:

 

For å begynne med newtonmeter, så er dette dreiemoment, altså mengden kraft en motor kan "dreie".

 

Volumet, oftest kalt slagvolum, er et mål på motorens "størrelse".

Dette bestemmes av sylindernes diameter og slaglengden på stempelet, hvor man da altså kan regne ut mengden luft/drivstoff motoren har plass til når stempelet er på bunn. 

Dette regnes vanligvis i kubikkcentimeter (cc), og har man en firesylindret motor hvor hver sylinder kan ta inn 500 kubikkcentimeter, så har man altså en 2 liters motor (500cc x 4 = 2000cc).

 

Effekten regnes som oftest i hestekrefter. Det finnes noen forskjellige typer hestekrefter, men her i landet benytter vi metriske hestekrefter som er angitt en verdi tilnærmet 735,5 watt.

Nå er det slik at hestekrefter i stadig større grad fases ut, og kilowatt blir vanligere for å angi effekten på nye biler.

 

Hestekrefter er relatert til turtallet på motoren, altså hvor fort motoren spinner, og den noe forenklede formelen for å regne ut hestekrefter på et gitt turtall er

 

HK = ^{dreiemoment x turtall}

.               ⁵²⁵²

 

Hestekrefter er generelt sett viktigst for akselerasjon, mens dreiemoment er viktig for "drakraften" til en bil.

Så kan man jo av tallene over se at hestekrefter og moment henger sammen, og at slagvolum også har direkte innvirkning på de to forannevnte.

 

Generelt er det slik at desto større slagvolum, desto større dreiemoment, som igjen fører til flere hestekrefter.

Amerikanerne sier gjerne "There's no replacement for displacement", som betyr at større slagvolum gir kraftigere motor.

 

Dette er en sannhet med modifikasjoner, ettersom ny motorteknologi, datastyrt tilførsel av luft og drivstoff også videre, i mange tilfeller kan øke både dreiemoment og effekt uten at slagvolumet øker.

 

Videre vil overlading, altså komprimering av luft/drivstoff-blandingen med en turbo eller kompressor, føre til at motoren kan brenne mer drivstoff, og derfor også produsere mer effekt og moment med det samme slagvolumet.

Endret 4. april 2017 av adeneo

[CFM]

Jeg vil si det kommer helt an på hvor effektivt giringen og utvekslingen på kjøretøyet er i forhold til motorens effekt/momentkurve.

[Twinflower]

Det er veldig vanlig å ikke ha en intuitiv forståelse for hva forskjellen mellom dreiemoment og effekt er, men jeg skal prøve å lage en slags forklaring:

 

 

Effekt

Rent fysisk snakker vi om energi per tid. Dette er altså hva noe "koster" i energi for hver tidsenhet. Det kan også være hva noe leverer av energi. F.eks vil en varmeovn på 1000 W kreve denne effekten for å utvikle den varmen den er dimensjonert for. 

En generator et eller annet sted i nettet må dermed levere denne effekten.

 

Det samme gjelder for en bil. Effekt er derfor noe man primært bør koble til selve motoren. Det er denne som leverer effekten (som den egentlig bare har konvertert fra kjemisk energi i drivstoffet).

 

 

Dreiemoment

Dette er en kraft. Det er derfor den angis i Newtonmeter. Det er hvor mye motoren klarer å vri noe, i dette tilfelle en aksling som er koblet til et hjul. 

Økt dreiemoment gir økt kraft på samme måte som en lenger skiftenøkkel gir mer kraft på en mutter du prøver å løsne (noen gang prøvd å løsne en mutter med bare fingrene?).

 

 

Turtall

Siden dreiemoment handler om noe som vris/roteres, så må vi ta med rotasjonshastigheten for å forstå hele bildet.

Man oppgir gjerne maks turtall og moment ved et gitt turtall. Dette gjelder hovedsaklig forbrenningsmotorer, ikke el-motorer som noe forenklet har maksimalt dreiemoment/effekt tilgjengelig hele tiden med mindre den er i feltsvekkingsområdet (dette går jeg ikke inn på nå).

 

Jeg har tidligere skrevet at Effekt = Turtall * Dreiemoment
(adeno hadde en brøk med i likningen fordi hans versjon forutsetter bruk av ikke-SI-enheter som hk og rpm, hvorpå man må dele med en korreksjonsfaktor. Dette slipper man om man benytter kW og radianer).

 

Hvis man gjør om overnevnte verdier til prosent av nominelle verdier (maks rating), så blir det veldig tydelig at man ikke får ut maks hestekrefter med mindre man har nominelt turtall på nominelt dreiemoment. Dreiemoment er noe motoren "føler" når den får motstand. Kraft = motkraft. 

 

Prosentregning kan gjøres om til "per-unit"-verdier hvor 100% = 1.0, 50% = 0.5 osv.

For å oppnå 100% effekt (kW eller hk, benenvelser utgår når man opererer i per-unit), så ser man at:

Effekt = turtall * dreiemoment --> 1.0 = 1.0 * 1.0

Altså, 1.0 angir nominell verdi, og man får ikke nominell effekt uten at både turtall og dreiemoment er nominelle samtidig med mindre man kompenserer for lavere dreiemoment med økt turtall eller omvendt.

 

I min jobb så må jeg ofte "krangle" litt med kundene mine om akkurat dette.

Bedriften min har gjerne solgt de en thruster (propell til båt) som skal yte 5000 kW. Når jeg skal presentere operasjon og virkemåte til kunden så rynker de på nesen om de bare får 4900 kW i displayet sitt. Da må jeg forklare at man nå opererer på nominelt turtall (f.eks 2000 rpm), men at båten dessverre ikke møter nok motstand (dreiemoment fra f.eks sjø, strøm, vind) til å oppnå nominell effekt.

Ved 90% (altså 0.9) dreiemoment på nominelt turtall får man bare 90% effekt også: 1.0 * 0.9 = 0.9.

(i min bransje går man sjeldent over nominelt turtall ettersom alt er dimensjonert for en gitt maks-hastighet man ikke skal overskride)

 

 

 

Dette ble et veldig mye lenger innlegg enn jeg først planla, men håper at noen klarer å se noe fornuftig eller oppklarende i alt rotet. Hvis ikke, så kom gjerne med oppfølgingsspørsmål.

[-Siberian-]

Takker for gode (og lange) svar her Litt av grunnen til at jeg spør er fordi jeg kikker litt på ulike biler. I dag har jeg en Golf 2,0 TDI som gir 140 hk, og får meg raskt forbi noen når behovet dukker opp - og det er egentlig alt jeg trenger det til. Når jeg ser en annen med 1,5 (bensin) på 150 hk blir jeg usikker på hvordan denne vil fremstå i forhold. Er det noe klart svar på det? Jeg har googlet meg frem til at de begge har omtrent samme tid fra 0-100, men det forteller kanskje ikke nok?

[CYA]

Har hatt samme TDI-motoren selv. Veldig godt bunndrag. Få bensinbiler på ca 150 HK som gir det samme bunndraget, da det sitter rundt 320nm i 2.0 TDI i en Golf med knappe 1 tonn på baken.

 

Mitt tips; prøvekjør. Mange (subjektive) faktorer som spiller inn dersom det eneste du trenger er en bil som nailer forbikjøringer.

[Snylter]

Har hatt samme TDI-motoren selv. Veldig godt bunndrag. Få bensinbiler på ca 150 HK som gir det samme bunndraget, da det sitter rundt 320nm i 2.0 TDI i en Golf med knappe 1 tonn på baken.

En Golf 2,0TDI på knapt et tonn? Den var god.

En Golf 5 uten særlig mye utstyr veier med 2,0TDI-motor over 1300kg, med fører er du på rundt 1400kg.

 

Det er viktig med disse motorene å ikke faktisk utnytte bunndraget, turtall under ca 2000rpm er en fin måte å drepe svinghjulet på.. Nytt svinghjul koster fort 25k.

Og på rundt 4000rpm stopper det jo, for da er motoren dratt ut.

 

Bensinmotoren vil oppleves som mer turtallsvillig, trolig noe slappere ved lavt turtall men også langt mer inspirerende å kjøre enn den superkjipe dieselmotoren.

Man slipper også den forferdelige kaklingen av dieselmotoren.

De motorene der er jo faktisk så ille at gressklipperen jeg kjører går penere, den har en 3-sylindret dieselmotor..

 

 

Hva gjelder volum er ikke det så veldig nøye lenger, turbo eller kompressor har noe forenklet som oppgave å emulere større slagvolum enn motoren faktisk har.. (Presse mer luft inn i sylindrene enn det ville vært mulig å gjøre uten tvangsmating)

[Twinflower]

 

Har hatt samme TDI-motoren selv. Veldig godt bunndrag. Få bensinbiler på ca 150 HK som gir det samme bunndraget, da det sitter rundt 320nm i 2.0 TDI i en Golf med knappe 1 tonn på baken.

Det er viktig med disse motorene å ikke faktisk utnytte bunndraget, turtall under ca 2000rpm er en fin måte å drepe svinghjulet på.. Nytt svinghjul koster fort 25k.

Kilde?

 

Jeg er ikke akkurat mekaniker, men skal ikke svinghjulet være en av de mest solide komponentene?

[sedsberg]

 

 

Har hatt samme TDI-motoren selv. Veldig godt bunndrag. Få bensinbiler på ca 150 HK som gir det samme bunndraget, da det sitter rundt 320nm i 2.0 TDI i en Golf med knappe 1 tonn på baken.

Det er viktig med disse motorene å ikke faktisk utnytte bunndraget, turtall under ca 2000rpm er en fin måte å drepe svinghjulet på.. Nytt svinghjul koster fort 25k.

Kilde?

 

Jeg er ikke akkurat mekaniker, men skal ikke svinghjulet være en av de mest solide komponentene?

 

Ikke de nye dobbeltmassesvinghjulene. De består av to deler pluss en haug med fjører og dilldall.

[sedsberg]

[Baardsen]

Det må da være slaglengden som skaper moment? Kraft ganger arm. Store dieselmotorer f.eks med stor slaglengde har jo høyt moment.

[Snylter]

 

 

Har hatt samme TDI-motoren selv. Veldig godt bunndrag. Få bensinbiler på ca 150 HK som gir det samme bunndraget, da det sitter rundt 320nm i 2.0 TDI i en Golf med knappe 1 tonn på baken.

Det er viktig med disse motorene å ikke faktisk utnytte bunndraget, turtall under ca 2000rpm er en fin måte å drepe svinghjulet på.. Nytt svinghjul koster fort 25k.

 

Kilde?

 

Jeg er ikke akkurat mekaniker, men skal ikke svinghjulet være en av de mest solide komponentene?

 

Greia er den at det ikke er et massivt svinghjul lenger, hadde det vært det ville det vært helt uproblematisk..

Det er dobbeltmassesvinghjul, disse er utviklet for å slippe alle vibrasjonene fra disse dieselmotorene..

 

Du kan google litt etter defekt dobbeltmassesvinghjul, det bør være mulig å få noen treff.

[Twinflower]

Aha. Takk for info

[Baardsen]

 

 

 

Har hatt samme TDI-motoren selv. Veldig godt bunndrag. Få bensinbiler på ca 150 HK som gir det samme bunndraget, da det sitter rundt 320nm i 2.0 TDI i en Golf med knappe 1 tonn på baken.

Det er viktig med disse motorene å ikke faktisk utnytte bunndraget, turtall under ca 2000rpm er en fin måte å drepe svinghjulet på.. Nytt svinghjul koster fort 25k.

 

Kilde?

 

Jeg er ikke akkurat mekaniker, men skal ikke svinghjulet være en av de mest solide komponentene?

 

Greia er den at det ikke er et massivt svinghjul lenger, hadde det vært det ville det vært helt uproblematisk..

Det er dobbeltmassesvinghjul, disse er utviklet for å slippe alle vibrasjonene fra disse dieselmotorene..

 

Du kan google litt etter defekt dobbeltmassesvinghjul, det bør være mulig å få noen treff.

 

 

Dobbeltmassesvinghjul er noe av de dummeste de har laget. Bare for å få vekk fjærene på selve kløtsjplata. Så komplisert del som et sånn svinghjul er så må det gå i stykker etter en stund.

[Snylter]

Dobbeltmassesvinghjul er noe av de dummeste de har laget. Bare for å få vekk fjærene på selve kløtsjplata. Så komplisert del som et sånn svinghjul er så må det gå i stykker etter en stund.

Det er nok helst en naturlig konsekvens av disse moderne dieselmotorene..

Nå kjører jeg uansett bil med automat og bensinmotor, så slikt slipper jeg å bekymre meg for