Relasi torsi <-> tenaga
Secara umum, hubungan antara tenaga dan torsi adalah rumus sederhana:
Power[kW] = Torque[Nm] * RPM * π / 30,000
yang berarti bahwa Anda selalu dapat menghitung satu kurva dari yang lain dalam diagram torsi / daya (Itu juga yang dilakukan oleh dinamometer)
Jadi, mengapa kedua kurva selalu diplot, jika keduanya kurang lebih sama?
Diagram ini menunjukkan beberapa kurva dari lima motor teoritis:
Setiap motor memiliki torsi 350Nm pada 8000RPM (dan daya puncak yang sama pada RPM itu), dan masing-masing motor memiliki torsi puncak 450Nm.
Pengemudi normal menggunakan rentang hingga 3000RPM di jalan, jadi pilihan terbaiknya adalah motor # 2 diikuti oleh # 1. Itu akan memberikan akselerasi terbaik pada RPM moderat.
Dalam balapan di mana motor berjalan pada RPM yang sangat tinggi, Anda sebaiknya memilih # 5.
Evaluasi ini dapat dilakukan dengan kurva - tenaga dan torsi, karena keduanya menunjukkan kuantitas yang kurang lebih sama. TETAPI kurva torsi menunjukkan perbedaan jauh lebih jelas daripada kurva daya!
Namun, kurva daya (dapat) menunjukkan beberapa detail menarik. Kekuatan # 4 berkurang antara 4000 dan 5000RPM. Poin lain adalah bahwa biasanya, kekuatan maksimum tidak pada RPM maks, dan Anda ingin tahu pada RPM apa itu, dan bagaimana perilakunya di sekitar RPM itu.
Mengapa daya masih meningkat meskipun torsi sudah berkurang dengan RPM di beberapa titik?
Bayangkan Anda memiliki berat 50kg yang Anda angkat dengan menarik tali yang membentang di atas katrol di langit-langit. Gaya yang harus Anda upayakan hanyalah gaya gravitasi dari berat ketika Anda menariknya dengan kecepatan konstan. Karena 50kg cukup berat, Anda akan mengangkatnya dengan sangat lambat. Jika beratnya lebih ringan, Anda perlu sedikit tenaga, dan bisa mengangkatnya lebih cepat. Katakanlah Anda mengangkat 25kg dalam 1/3 waktu. Ini berarti, pada saat yang sama Anda mengangkat berat 50kg, Anda juga dapat mengangkat total 3x25kg = 75kg. Karena daya adalah pekerjaan yang dilakukan per waktu dan Anda dapat mengangkat 75kg bukan 50kg dalam waktu yang sama, daya 50% lebih tinggi - meskipun Anda hanya memasukkan setengah gaya.
Ini hampir sama untuk motor: Pada RPM tinggi, mungkin memiliki torsi (kekuatan) lebih sedikit selama putaran, tetapi karena ia melakukan lebih banyak putaran pada saat yang sama, itu dapat memberikan lebih banyak daya.
Apa yang terjadi di kotak persneling?
Seperti yang dikatakan, kekuatan adalah pekerjaan yang dilakukan per waktu. Karena daya dihemat, daya pada poros motor sama dengan daya pada roda. Dari rumus di atas kita dapat menghitung apa yang terjadi ketika rasio motor dan rasio roda berbeda (mengabaikan kerugian):
Wheel_torque = Motor_torque * Motor_RPM / Wheel_RPM
Dalam diagram saya berikutnya, saya telah merencanakan torsi roda vs motor RPM untuk enam roda gigi BMW M3 (365Nm @ 4900RPM; 252Kw @ 7900RPM):
Tetapi juga dimungkinkan untuk menarik tenaga dan torsi vs kecepatan:
Ya, 365Nm motor ditransformasikan menjadi hampir 6000Nm (4400lb ft) pada gigi pertama. Ini menunjukkan dampak besar rasio roda gigi serta dimensi roda. Di sisi lain, daya selalu sama pada RPM yang diberikan.
Perhatikan bahwa ketika Anda beralih ke gigi dua pada atau sekitar 4900RPM (torsi maksimum), Anda mengurangi torsi roda sekitar 50%. (Dan ketika Anda beralih ke 3 nanti, Anda kehilangan lagi sekitar 50%).
Ini berarti, dalam perlombaan Anda akan bergeser selambat mungkin, bahkan jika tenaga juga sudah jatuh, karena menggeser itu berarti kehilangan tenaga / torsi. (Area merah di plot saya hanya menandai rentang RPM dari 4.900 hingga maksimal pada gigi pertama untuk memperjelas ini). Namun, dalam kontes akselerasi di mana Anda mulai dari nol, torsi tinggi pada RPM rendah akan membantu, karena penting untuk mencapai kecepatan tinggi secepat mungkin, dan tidak masalah banyak jika Anda masih sedikit berakselerasi pada yang terakhir meter.
Tentu saja, dalam kenyataannya ada hambatan dan yang meningkat dengan kecepatan, dan satu-satunya cara untuk mengatasinya adalah kekuatan yang lebih besar. Jadi, tenaga tentu saja menentukan kecepatan tertinggi, tetapi contoh ini menunjukkan bahwa daya sudah memainkan peran dalam kisaran 50 km / jam / 30 mph, yang tidak terlalu cepat.
Jadi, bandingkan mobil yang berbeda dengan tenaga atau torsi?
Anda telah melihat dampak besar rasio RPM karena transmisi, dan lingkar roda juga berperan. Jadi tidak mungkin membandingkan dua mobil hanya dengan melihat kurva torsi motor mereka. Ini hanya berfungsi untuk mobil dengan beberapa opsi motor, tetapi transmisi yang sama. Kekuatan sedikit (!) Lebih baik. Perhatikan bahwa BMW M3 menghasilkan tenaga maksimum yang konstan atau kurang lebih di atas 125km / jam pada gigi ke-3, saat Anda terlambat menggeser.
Ekonomi bahan bakar
Torsi juga merupakan ukuran pekerjaan yang dilakukan motor selama putaran tunggal. Lebih tepatnya:
Work_per_rev[J]= torque[Nm] * 2π
Jika kita menganggap bahwa motor membakar selalu jumlah bahan bakar yang sama per putaran (tidak sepenuhnya realistis, tapi OK), yaitu energi kimia yang sama (kerja) dilepaskan, rasio kerja kimia / mekanik paling baik ketika torsi mencapai maksimum . Jadi, mesin bekerja paling efisien saat torsi tinggi.
Namun perlu diingat, efisiensi bahan bakar terbaik tidak sama dengan jarak tempuh terbaik! Dalam hal BMW M3: Berkendara pada kecepatan 2000RPM dan bukannya 4000RPM berarti mengurangi torsi dari 340Nm menjadi 290Nm, yang merupakan kehilangan hanya 15%, tetapi konsumsi bahan bakar berkurang 50%.
Inilah sebabnya mengapa disarankan untuk berkendara dengan RPM sangat rendah untuk jarak tempuh terbaik, meskipun efisiensi bahan bakar bukan yang terbaik di sana. Namun: Torsi tinggi pada RPM rendah pastinya berarti jarak tempuh yang lebih baik.
Kesimpulan
Secara umum, tenaga dan torsi adalah dua ukuran dari hal yang sama: Kekuatan motor. Jika Anda memiliki satu kurva, Anda dapat menghitung yang lainnya.
Tenaga menentukan kemampuan balap dan kecepatan maksimal mobil, tetapi juga kemampuan akselerasi begitu motor mencapai RPM yang lebih tinggi
Torsi menunjukkan lebih jelas apa kemampuan akselerasi motor pada RPM rendah, tetapi torsi pada roda tergantung pada rasio roda gigi dan dimensi roda, jadi tidak mudah untuk membandingkannya. Pengemudi normal ingin memiliki torsi tinggi pada RPM rendah.
Dan harap dicatat bahwa saya membuat beberapa asumsi dan penyederhanaan di sini.
Tentang data saya
Saya mendapatkan kurva motor dari situs pers BMW . Dan ini (sayangnya Jerman) situs mengambil dimensi ban, satu set RPM dan model BMW untuk rasio roda gigi (atau rasio kustom), dan kecepatan menghitung di RPM di gigi. Dalam kasus saya, keliling roda adalah ~ 2m dan kecepatannya 7,5; 12.9; 19.3; 25.6; 30.1 dan 35.1km / jam di roda gigi 1-6. Ini memungkinkan untuk menghitung RPM roda untuk RPM motor yang diberikan pada gigi yang diberikan.