Come misurare la coppia (coppia) della tua auto

La coppia è proporzionale alla potenza e varia a seconda del veicolo e delle sue caratteristiche. Le dimensioni delle ruote e il rapporto di trasmissione influiscono sulla coppia.

Che tu stia acquistando un'auto nuova o costruendo un hot rod nel tuo garage, due fattori entrano in gioco nel determinare le prestazioni del motore: potenza e coppia. Se sei come la maggior parte dei meccanici fai-da-te o degli appassionati di auto, probabilmente hai una buona comprensione del rapporto tra potenza e coppia, ma potresti avere difficoltà a capire come vengono raggiunti quei numeri di "piede per libbra". Che tu ci creda o no, in realtà non è così difficile.

Prima di entrare nei dettagli tecnici, analizziamo alcuni semplici fatti e definizioni per aiutarti a capire perché sia ​​la potenza che la coppia sono fattori importanti da considerare. Dobbiamo iniziare definendo i tre elementi della misurazione delle prestazioni del motore a combustione interna: velocità, coppia e potenza.

Parte 1 di 4: Capire come la velocità del motore, la coppia e la potenza influiscono sulle prestazioni complessive

In un recente articolo sulla rivista Hot Rod, uno dei più grandi misteri delle prestazioni del motore è stato finalmente risolto tornando alle basi di come conta effettivamente la potenza. La maggior parte delle persone pensa che i dinamometri (dinamometri per motori) siano progettati per misurare la potenza del motore.

Infatti i dinamometri non misurano la potenza, ma la coppia. Questa cifra di coppia viene moltiplicata per l'RPM a cui viene misurata e quindi divisa per 5,252 per ottenere la cifra di potenza.

Per oltre 50 anni, i dinamometri utilizzati per misurare la coppia del motore e il numero di giri semplicemente non sono stati in grado di gestire l'elevata potenza generata da questi motori. In effetti, un cilindro su quell'Hemis a combustione di nitro da 500 pollici cubi produce circa 800 libbre di spinta attraverso un singolo tubo di scarico.

Tutti i motori, siano essi a combustione interna o elettrici, funzionano a velocità diverse. Per la maggior parte, più velocemente un motore completa la sua corsa o ciclo di potenza, maggiore è la potenza che produce. Quando si tratta di un motore a combustione interna, ci sono tre elementi che influenzano le sue prestazioni complessive: velocità, coppia e potenza.

La velocità è determinata dalla velocità con cui il motore fa il suo lavoro. Quando applichiamo la velocità del motore a un numero o unità, misuriamo la velocità del motore in giri al minuto o RPM. Il "lavoro" svolto da un motore è la forza applicata su una distanza misurabile. La coppia è definita come un tipo speciale di lavoro che produce rotazione. Ciò si verifica quando viene applicata una forza al raggio (o, per un motore a combustione interna, al volano) e di solito viene misurata in piedi per libbra.

La potenza è la velocità con cui viene svolto il lavoro. Ai vecchi tempi, se gli oggetti dovevano essere spostati, le persone di solito usavano un cavallo per farlo. È stato stimato che un cavallo potrebbe muoversi a circa 33,000 piedi al minuto. Da qui deriva il termine "potenza". A differenza di velocità e coppia, la potenza può essere misurata in diverse unità, tra cui: 1 CV = 746 W, 1 CV = 2,545 BTU e 1 CV = 1,055 joule.

Questi tre elementi lavorano insieme per produrre la potenza del motore. Poiché la coppia rimane costante, velocità e potenza rimangono proporzionali. Tuttavia, all'aumentare del regime del motore, aumenta anche la potenza per mantenere costante la coppia. Tuttavia, molte persone sono confuse su come coppia e potenza influenzino la velocità di un motore. In poche parole, all'aumentare della coppia e della potenza, aumenta anche la velocità del motore. È vero anche il contrario: al diminuire della coppia e della potenza, diminuisce anche il regime del motore.

Parte 2 di 4: Come sono progettati i motori per la coppia massima

Un moderno motore a combustione interna può essere modificato per aumentare la potenza o la coppia modificando le dimensioni o la lunghezza della biella e aumentando l'alesaggio o l'alesaggio del cilindro. Questo è spesso indicato come il rapporto tra alesaggio e corsa.

La coppia è misurata in Newton metri. In poche parole, questo significa che la coppia viene misurata con un movimento circolare di 360 gradi. Il nostro esempio utilizza due motori identici con lo stesso diametro del foro (o diametro del cilindro di combustione). Tuttavia, uno dei due motori ha una "corsa" più lunga (o profondità del cilindro creata dalla biella più lunga). Un motore a corsa più lunga ha un movimento più lineare mentre ruota attraverso la camera di combustione e ha più leva per svolgere lo stesso compito.

La coppia viene misurata in piedi-libbra o quanta "coppia" viene applicata per completare un'attività. Ad esempio, immagina di provare ad allentare un bullone arrugginito. Supponiamo di avere due chiavi a tubo diverse, una lunga 2 piedi e l'altra lunga 1 piede. Supponendo che tu stia applicando la stessa quantità di forza (pressione di 50 libbre in questo caso), stai effettivamente applicando 100 piedi per libbre di coppia per una chiave da due piedi (50 x 2) e solo 50 libbre. coppia (1 x 50) con una chiave a gamba singola. Quale chiave inglese ti aiuterà a svitare il bullone più facilmente? La risposta è semplice: quella con più coppia.

Gli ingegneri stanno sviluppando un motore che fornisce un rapporto coppia-potenza più elevato per i veicoli che necessitano di "potenza" extra per accelerare o salire. In genere vengono visualizzati valori di coppia più elevati per veicoli pesanti utilizzati per il traino o motori ad alte prestazioni in cui l'accelerazione è fondamentale (come nell'esempio NHRA Top Fuel Engine sopra).

Ecco perché le case automobilistiche spesso evidenziano il potenziale dei motori ad alta coppia negli annunci di autocarri. La coppia del motore può anche essere aumentata modificando la fasatura dell'accensione, regolando la miscela carburante/aria e persino aumentando la coppia di uscita in determinati scenari.

Parte 3 di 4: Comprensione di altre variabili che influiscono sulla coppia nominale complessiva del motore

Quando si tratta di misurare la coppia, ci sono tre variabili uniche da considerare in un motore a combustione interna:

Forza generata a un numero di giri specifico: questa è la potenza massima del motore generata a un determinato numero di giri. Quando il motore accelera, c'è una curva RPM o potenza. All'aumentare del regime del motore, aumenta anche la potenza fino a raggiungere il livello massimo.

Distanza: Questa è la lunghezza della corsa della biella: più è lunga la corsa, maggiore è la coppia generata, come spiegato sopra.

Costante di coppia: questo è un numero matematico assegnato a tutti i motori, 5252 o un numero di giri costante in cui potenza e coppia sono bilanciate. Il numero 5252 è stato derivato dall'osservazione che un cavallo equivale a 150 libbre percorrendo 220 piedi in un minuto. Per esprimere questo in piedi per libbra di coppia, James Watt ha introdotto la formula matematica che ha inventato il primo motore a vapore.

La formula è simile a questa:

Supponendo che una forza di 150 libbre venga applicata a un piede di raggio (o un cerchio che si trova all'interno del cilindro di un motore a combustione interna, per esempio), dovresti convertirlo in piedi per libbra di coppia.

220 fpm devono essere estrapolati in RPM. Per fare ciò, moltiplica due numeri pi (o 3.141593), che equivalgono a 6.283186 piedi. Prendi 220 piedi e dividi per 6.28 e otteniamo 35.014 giri / min per ogni giro.

Prendi 150 piedi e moltiplica per 35.014 e ottieni 5252.1, la nostra costante che conta in piedi per libbra di coppia.

Parte 4 di 4: Come calcolare la coppia dell'auto

La formula per la coppia è: coppia = potenza del motore x 5252, che viene poi divisa per RPM.

Tuttavia, il problema della coppia è che viene misurata in due punti diversi: direttamente dal motore e dalle ruote motrici. Altri componenti meccanici che possono aumentare o diminuire la coppia nominale alle ruote includono: dimensioni del volano, rapporti di trasmissione, rapporti dell'assale motore e circonferenza pneumatico/ruota.

Per calcolare la coppia della ruota, tutti questi elementi devono essere presi in considerazione in un'equazione che è meglio lasciare al programma per computer incluso nel banco di prova dinamico. Su questo tipo di attrezzatura, il veicolo è posizionato su una cremagliera e le ruote motrici sono posizionate accanto a una fila di rulli. Il motore è collegato a un computer che legge il regime del motore, la curva del consumo di carburante e i rapporti del cambio. Questi numeri vengono presi in considerazione con la velocità della ruota, l'accelerazione e il numero di giri mentre l'auto viene guidata sul banco prova per il periodo di tempo desiderato.

Il calcolo della coppia del motore è molto più facile da determinare. Seguendo la formula sopra, diventa chiaro come la coppia del motore sia proporzionale alla potenza del motore e al numero di giri, come spiegato nella prima sezione. Utilizzando questa formula, è possibile determinare la coppia e la potenza in ciascun punto della curva RPM. Per calcolare la coppia, è necessario disporre dei dati di potenza del motore forniti dal produttore del motore.

calcolatore di coppia

Alcune persone usano il calcolatore online offerto da MeasureSpeed.com, che richiede di inserire la potenza massima del motore (fornita dal produttore o compilata durante un banco prova professionale) e il numero di giri desiderato.

Se noti che le prestazioni del tuo motore sono difficili da accelerare e non ha la potenza che pensi che dovrebbe avere, chiedi a uno dei meccanici certificati di AvtoTachki di eseguire un'ispezione per determinare l'origine del problema.