آشنایی با گشتاور و قدرت موتور خودرو

قدرت موتور و گشتاور خودرو دو عامل اساسی هستند که تأثیر بسیار زیادی بر عملکرد و قدرت خودرو دارند. گشتاور خودرو به میزان نیروی چرخانیدن موتور در سرعت‌های پایین و متوسط اشاره دارد، در حالی که قدرت به توان موتور در سرعت‌های بالا اشاره دارد.

موتور خودرو با استفاده از سوخت و هوا، نیرو را تولید می‌کند که به طور مستقیم بر روی چرخ‌های خودرو اثر می‌گذارد. این نیرو تولید شده تحت تأثیر فشار هوا، جابجایی خودرو و عامل‌های دیگر قابل تغییر است. به همین دلیل، گشتاور خودرو و قدرت موتور بسیار حائز اهمیت هستند.

گشتاور خودرو باعث شکل‌دهی به شتاب خودرو در سرعت پایین می‌شود و قابل تغییر است. با داشتن گشتاور مناسب، خودرو قادر است در صعود تپه‌ها و شروع حرکت از حالت سکون به خوبی عمل کند. همچنین، گشتاور خودرو بالا در موتور باعث افزایش توان و قدرت در سرعت پایین می‌شود.

قدرت موتور نیز در سرعت بالا اهمیت دارد. با داشتن قدرت مناسب، خودرو قادر است به سرعت‌های بالا برسد و در عملکرد راننده تأثیرگذار باشد. قدرت موتور به طور مستقیم با سرعت وسیله نقلیه مربوط است و در صحبت از خودروهای عملکرد بالا، قدرت موتور نقش حیاتی دارد.

به طور کلی، گشتاور خودرو و قدرت موتور دو عامل کلیدی هستند که در تأثیرگذاری بر عملکرد و قابلیت‌های خودرو نقش دارند. همچنین، این دو عامل نقش مهمی در اقتصاد سوخت و کارایی خودرو نیز دارند.

در این مقاله مکانیزم و قدرت موتور را بررسی کرده و تفاوت گشتاور و موتور را توضیح داده و در ادامه بیان می کنیم که کدام یک بهتر می باشد.

مکانیزم گشتاور و قدرت موتور

جالب است بدانید که اندازه‌گیری مکانیزم گشتاور خودرو و قدرت موتور، قبل از ظهور اتومبیل‌ها و در سال 1789 آغاز شد. پارامتر قدرت با اصطلاح اسب بخار تعریف شد و هدف آن نشان دادن برتری موتورهای بخار نسبت به اسب‌های زنده بود. راه‌های مختلفی برای بررسی قدرت موتورهای بخار و اسب‌ها وجود داشت، اما قابل درک‌ترین آن‌ها به صورت انجام آزمایش‌های تجربی است.

به این صورت که در عمل مشخص شده است که یک اسب سالم می‌تواند باری به وزن 75 کیلوگرم را برای مدت طولانی با سرعت ثابت 1 متر بر ثانیه بکشد. سپس با جایگزینی مقادیر به دست آمده در فرمول تعریف شده‌ای که در فیزیک برای بدست آوردن توان بیان شده است، مشخص شد که قدرت اسب 735.5 وات است.

معرفی اسب بخار

اصطلاح اسب بخار تا به امروز به عنوان یک واحد قدرت باقی مانده و واحد رسمی آن وات (W) است. هر دو واحد توان و اسب بخار توسط جیمز وات، که خود را با دستاوردهای بسیاری، از جمله اختراع موتور بخار در دنیا مطرح کرده است، تعریف شده‌اند. 

قدرت احتراق موتور داخلی نشان می‌دهد که در  واحد زمان، چند واحد و چه نوع کاری می‌توان انجام داد. این قدرت بستگی به حجم، قابلیت ساخت، نوع سوخت و سایر معیارها دارد.

قدرت موتور به میزان زیادی به تعداد دور در دقیقه بستگی دارد. هر چه تعداد دور در دقیقه بالاتر باشند، سوخت بیشتری در محفظه‌های احتراق می‌سوزد، انرژی بیشتری آزاد می‌شود، موتور می‌تواند کار بیشتری انجام دهد و در نتیجه. قدرت آن بالاتر می‌رود.

در هنگام تعریف مشخصات خودروها، همیشه حداکثر میزان قدرت آن اتومبیل بیان می‌شود . ویژگی قدرت در واحدهای وات، کیلو وات و اسب بخار تعریف می‌شود. بنابراین طبق تعریفی که در بالا گفته شد که 1 اسب بخار  735.5 وات (یا 0.736 کیلو وات) است. پس براساس این معادله می‌توان گفت که 1 کیلووات 1.36 اسب بخار است

میزان حداکثر توان موتور خودرو

نکته‌ی قابل توجه در مورد قدرت خودروها این است که حداکثر استفاده سوخت، به منظور بالا بردن توان شتابی دینامیک موتور خودرو استفاده می‌شود. زیرا، هر چه سوخت بیشتری مصرف کنیم، موتور می‌تواند کار مفیدتری انجام بدهد در نتیجه، گشتاور و قدرت موتور نیز افزایش پیدا می‌کند.

چگونگی افزایش قدرت خودرو

برای افزایش قدرت یک خودرو، باید موتور را وادار کنید تا در همان واحد زمان، سوخت بیشتری بسوزاند. برای رسیدن به این هدف از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود. به عنوان مثال می‌توان با افزایش حجم و ظرفیت محفظه احتراق یا با افزایش تعداد محفظه‌ها، حجم موتور را افزایش دهید.

همچنین می‌توانید مخلوط هوا و سوخت بیشتری را در هر چرخه کاری به محفظه احتراق وارد کنید. افزایش میزان قدرت خودرو  با استفاده از توربین و روش‌های دیگری نیز قابل انجام است.

منظور از گشتاور خودرو چیست؟ به زبان ساده

به طور ساده، گشتاور یک اندازه‌گیری از توانایی خودروی شما در انجام کار است. بنابراین، هرچه گشتاور بیشتری داشته باشد، میزان قدرتی که موتور تولید می‌کند بیشتر خواهد بود. اگر موتور شما دارای گشتاور زیادی باشد، خودروی شما می‌تواند در زمان شروع حرکت سریع‌تر شتاب بگیرد. گشتاور همچنین در زمانی که خودروی شما در حال انجام کار سختی مانند جابجایی بارهای سنگین یا صعود از تپه‌های شیب‌دار است، مهم است.

پس، گشتاور چگونه در یک خودرو کار می‌کند؟ موتور جایی است که گشتاور تولید می‌شود. در یک موتور احتراق داخلی، شما تعدادی پیستون دارید که در داخل سیلندرها بالا و پایین حرکت می‌کنند و انرژی توسط آن حرکت “متقابل” ایجاد می‌شود. میل‌لنگ این انرژی را به نیروی چرخشی که گشتاور است تبدیل می‌کند و در نهایت آن را به چرخ‌های حرکتی منتقل می‌کند.

 

انواع گشتاور خودرو 

یک خودرو می‌تواند مقدار گشتاور بیشتر یا کمتری تولید کند، بسته به نوع موتور. به طور خلاصه، موتورهای دیزل معمولا دارای گشتاور بیشتری نسبت به موتورهای بنزینی هستند، به معنای اینکه برای کشیدن و صعود از تپه‌ها مناسب‌تر هستند.

• موتور دیزلی

موتورهای دیزل تمایل دارند تا مقدار بیشتری از گشتاور را نسبت به موتورهای بنزینی تولید کنند زیرا هوا را بیشتر فشرده می‌کنند. موتور دیزل کاملا به حرارت هوا برای اشتعال سوخت وابسته است و در مقابل از شمع موتور استفاده نمی‌کند. پس چه ارتباطی با گشتاور دارد؟ هر چه نسبت تراکم بالاتر باشد، موتوری که مستقیما به گشتاور متصل است راندمان بیشتری دارد. این بدان معنی است که موتور دیزل به دلیل نسبت فشرده‌سازی بالاتر خود، گشتاور بیشتری دارد.

• موتورهای بنزینی

در یک موتور بنزینی، از شمع موتور برای اشتعال سوخت استفاده می‌شود. پیستون درون سیلندر قبل از اتمام اشتعال به میزان قابل توجهی به پایین حرکت می‌کند. به عبارت دیگر، پیستون قبل از زمانی که سوخت تازه شروع به اشتعال می‌کند، از بالا به پایین حرکت کرده است. در نتیجه، موتور بنزینی با سرعت کمتری کار می‌کند و بنابراین گشتاور آن کاهش می‌یابد.

•  خودروهای الکتریکی

خودروهای برقی از یک موتور الکتریکی برای تامین انرژی خودرو استفاده می کنند. در حالی که یک موتور احتراق داخلی برای دستیابی به حداکثر سرعت، نیاز به چند دنده دارد. یک موتور الکتریکی می تواند خیلی سریع به حداکثر گشتاور برسد. علاوه بر این، وسیله نقلیه دارای ردیاب است، نوعی گیربکس، تا نیروی موتور را به طور موثر به چرخ منتقل کند. با توجه به گشتاور بالای موتور، ردیاب برای کاهش دور موتور به سطح مناسب، براساس شرایط رانندگی استفاده می‌شود. بنابراین، خودروهای الکتریکی می‌توانند از دور موتور کمتر استفاده کنند که باعث ایجاد گشتاور بیشتر می‌شود.

•  خودروهای هیبریدی

موتور هیبریدی به دو نوع تقسیم می‌شود: موتور بنزینی همراه با موتور الکتریکی و موتور دیزلی همراه با موتور الکتریکی. در موتور هیبریدی بنزینی، موتور می‌تواند در سرعت‌های پایین، گشتاور بالایی مانند خودروهای الکتریکی ارائه دهد و از مزایای مربوط به گشتاور سریع استفاده کند، که به بهبود کارایی سوخت و عملکرد بهتر منجر می‌شود. در مقابل، در موتور هیبریدی دیزلی، به حداکثر رساندن توانایی موتور الکتریکی دشوار است، زیرا موتور دیزل، مقدار زیادی گشتاور تولید می‌کند.

 

محاسبه قدرت موتور و گشتاور

هر دو پارامتر گشتاور و قدرت موتور معمولا در یک نمودار به عنوان دو منحنی نمایش داده می‌شوند. به عنوان یک قاعده، منحنی قدرت به طور مداوم و پیوسته بالا می‌رود و در منطقه قطع تثبیت می‌شود. منحنی گشتاور در ابتدا به شدت پرش می‌کند، سپس در محدوده سرعت و در همان سطح باقی می‌ماند و تا رسیدن به نقطه قطع شروع به کاهش می‌کند.

پارامتر گشتاور بر حسب نیوتن‌متر (Nm) اندازه‌گیری می‌شود و در تئوری می‌توان آن را در صورت معلوم بودن توان محاسبه کرد. برای اندازه‌گیری گشتاور، مقدار توان را بر حسب کیلووات در 9549 ضرب کنید و نتیجه را بر تعداد دور میل لنگ در دقیقه تقسیم کنید.

تعریفی که در بالا از گشتاور بیان کردیم یک تعریف تئوری است. بهتر است بدانید که چیزی که در عمل اتقاف می‌افتد، کاملا برعکس است. یعنی خودرو بر روی پایه‌ای قرار می‌گیرد که برای چرخ‌ها مقاومت ایجاد می‌کند. موتور بر این مقاومت غلبه می‌کند و نیرویی که برای این کار اعمال می‌کند توسط ابزار اندازه‌گیری می‌شود. در این حالت، گشتاور حاصل در ضریب 9549 و در تعداد دور در دقیقه ضرب می‌شود.

 

تفاوت گشتاور و قدرت موتور خودرو

همانند بسیاری از پارامترهای خودرو، گشتاور خودرو و قدرت موتور نیز جایگاه ویژه‌ای را به خود اختصاص می‌دهند. اما با وجود مهم بودن این پارامترها، اکثر خریداران و رانندگان هنگام انتخاب و خرید ماشین‌ها، توجه‌ای چندانی به این عوامل‌ نمی‌کنند و بیشتر نگران برند، مدل، تجهیزات، نوع و میزان مصرف سوخت و هزینه‌های جانبی هستند. حتی رنگ خودروها معمولا برای آنها مهمتر از گشتاور خودرو و قدرت موتور است.

اما هستند افرادی که این موضوع حداقل از جنبه نظری برایشان دارای اهمیت است. در اگر در حال حاضر مالک خودرو یا در اندیشه خرید اتومبیل مورد علاقه خودتان هستید، پیشنهاد می‌کنیم در ادامه این مقاله با ما همراه باشید.

گشتاور موتور الکتریکی 

گشتاور موتور الکتریکی در خودروهای الکتریکی به میزان نیروی چرخشی اشاره دارد که توسط موتور الکتریکی ایجاد می‌شود. این گشتاور خودرو معمولا به عنوان قدرت چرخشی موتور نیز شناخته می‌شود.

در خودروهای الکتریکی، موتور الکتریکی به عنوان منبع اصلی نیروی محرکه استفاده می‌شود. هنگامی که جریان الکتریکی از طریق موتور عبور می‌کند، نیروی چرخشی یا گشتاور به وجود می‌آید که باعث چرخش شفت موتور می‌شود. این گشتاور خودرو به سیستم انتقال قدرت خودرو (مانند جعبه‌دنده و شفت) منتقل می‌شود تا به چرخ‌ها انتقال یابد و خودرو را حرکت دهد.

با تغییر سرعت زاویه‌ای، میزان گشتاور موتور نیز می‌تواند تغییر کند. در خودروهای الکتریکی، معمولا از سیستم کنترل الکترونیکی استفاده می‌شود، تا سرعت زاویه‌ای موتور و در نتیجه گشتاور آن به‌طور دقیق کنترل شود.

بهترین و پرقدرت‌ترین ماشین ایرانی

بهترین و پرقدرت‌ترین ماشین ایرانی که مجهز به موتور احتراق داخلی است، می‌تواند ماشین‌هایی با موتورهای قدرتمند و عملکرد برتر باشند. در ایران، چند خودرویی که به عنوان بهترین و پرقدرت‌ترین ماشین‌های ایرانی شناخته می‌شوند عبارتند از:

1. پارس خودرو آریو: این خودرو با موتور 4 سیلندر 1600 سی‌سی و قدرت 105 اسب بخار به دسته‌بندی خودروهای کوپه ورزشی می‌پردازد. آریو در زمینه عملکرد و طراحی قوی عملکرد خوبی دارد.
2. سایپا پراید: پراید یکی از خودروهای محبوب و پرفروش در ایران است و در نسخه‌های مختلفی با موتورهای 3 و 4 سیلندر به بازار عرضه می‌شود.
3. ایران‌خودرو سمند: سمند نیز یکی از خودروهای پرفروش در ایران است و با موتورهای 4 سیلندری در نسخه‌های مختلفی مانند LX و ELX و با قدرت موتورهای متفاوت عرضه می‌شود.

مهم است بدانید که تعیین بهترین و پرقدرت‌ترین ماشین ایرانی بستگی به عوامل مختلفی دارد و علاوه بر قدرت موتور، نیاز‌ها و ترجیحات شخصی نیز در انتخاب خودرو تأثیرگذار است. همچنین، صنعت خودروسازی در حال توسعه و پیشرفت است و ممکن است در آینده خودروهای جدیدتر و با قدرت بیشتر وارد بازار شوند.

گشتاور مهم‌تر است یا قدرت خودرو

اگر همه موتورها طراحی و اصول کار یکسانی داشتند، این سوال هرگز پیش‌ نمی‌آمد و یک رابطه مستقیم، پایدار و یکسان برای همه خودروها وجود خواهد داشت، هر چه گشتاور خودرو بیشتر باشد، قدرت بیشتری برای ایجاد آن مورد نیاز است. با این حال، در عمل، همه چیز بسیار پیچیده‌تر است.

یک موتور با حداکثر قدرت 180 اسب بخار، 240 نیوتن متر گشتاور تولید می‌کند در حالی که موتور دیگری با حداکثر قدرت 200 وات، 200 نیوتون گشتاور خودرو تولید می‌کند. بنابراین این سوال پیش می‌آید که کدام یک از این موتورها بهتر از دیگری است؟ و از بین گشتاور و قدرت موتور، توجه به کدام یک باید در اولویت قرار بگیرد؟

برای پاسخ به چنین سوالاتی ابتدا باید هدف خود را از داشتن موتور ماشین بررسی کنیم. اگر می‌خواهیم خودرو را به حداکثر سرعت برسانیم، به یک موتور قوی‌ نیاز داریم. اما اگر قصد داریم تا حد امکان شتاب بگیریم، برای این کار بیشتر به موتور کششی نیاز داریم که گشتاور خودرو بیشتری دارد. 

عوامل ثانویه

 در کنار گشتاور خودرو و قدرت موتور، عوامل دیگری مانند جرم ماشین، چسبندگی جاده و قطر چرخ‌ها نیز اهمیت دارند که می‌توانند یک ماشین را بهتر، سریع‌تر و پویاتر از دیگری نشان می‌دهند.

• جرم ماشین: هر چه ماشین سبک‌تر باشد، سریعتر شتاب می‌گیرد. به عنوان مثال، موتورسیکلتی با وزن 300 کیلوگرم و با موتور 300 اسب بخار به راحتی در افق ناپدید می‌شود. در جالی که اگر خودرویی با موتوری با همان قدرت 300 وات، اما با وزن زیر 2 تن  را داشته باشید، به خوبی می‌توانید آن را تعقیب کنید.

به این نکته توجه داشته باشید که انتقال گیربکس تأثیر قابل توجهی در حداکثر سرعت و پویایی خودرو دارد. نوع گیربکس مکانیک، اتوماتیک و CVT  نیز تا حد زیادی بر این نشانگرها تأثیر می‌گذارد.

• چسبندگی جاده: گاهی اوقات چسبندگی جاده به میزان بیشتری نسبه به قدرت و گشتاور خودرو، بر میزان پویایی خودرو تأثیر می‌گذارد. اگر چسبندگی معمولی وجود نداشته باشد، آنگاه کار موتور برای اصطکاک بی فایده‌ی لاستیک‌ها روی سطح مصرف می‌شود.
• قطر چرخ: این عامل نیز روی پویایی خودرو تأثیر می‌گذارد. هرچه قطر چرخ‌ها بیشتر باشد ، حداکثر سرعت و شتاب کاهش می‌یابد و بالعکس.

جمع بندی

عوامل مختلفی بر روی پویایی، شتاب و حداکثر سرعت خودرو تأثیر می‌گذارند و برخی از آنها حتی از گشتاور خودرو و قدرت موتور نیز مهم‌تر هستند. نکته‌ی کلیدی برای دارندگان خودروهای معمولی توجه به این اصل است که یک موتور خودرو زمانی کارآمدترین و مقرون به صرفه است که با حداکثر میزان گشتاور خودرو کار کند. برای موتورهای بنزینی مقدار گشتاور خودرو بین 1500 تا 3000 دور در دقیقه است.

اما در مورد موتورهای دیزلی‌ گشتاور مقداری کم‌تر از 1500 دور در دقیقه را دارد، اگر دارنده یک خودرو با موتور دیزلی هستید، بهتر است  هنگام رانندگی سرعت اتومبیل خود را حفظ کنید، زیرا در این حالت مصرف سوخت حداقل و حاشیه دینامیک حداکثر خواهد بود.

منابع:

وب‌سایت: https://a6s.info

وب‌سایت: https://www.busstheworld.com