همه چیز درباره گشتاور و توان موتور؛ کدام یک در رانندگی مهم‌تر است؟

بیشتر افراد تا حدی می‌دانند که قدرت یک موتور چیست، اما درک دقیقی از معنای عدد گشتاور ندارند. در واقع بسیاری از خودروهایی که حس قدرتمند بودن را منتقل می‌کنند، نتیجه‌ی گشتاور بالای موتور هستند و نه صرفاً توان خروجی زیاد.

موتوری که در گستره‌ی وسیعی از دور موتور بتواند گشتاور بالایی تولید کند، رانندگی آرام‌تر و راحت‌تری فراهم می‌کند، چرا که نیاز به تعویض دنده‌های مکرر کاهش می‌یابد. در چنین شرایطی، گشتاور موتور اغلب به اندازه‌ای کافی است که خودرو را بدون معکوس کشیدن شتاب بدهد. همچنین در سرعت‌های کروز، موتوری که «گشتاور بالا» دارد، به دلیل توانایی کشش در ضرایب دنده سنگین، نیازی به گردش سریع در دورهای بالا ندارد و همین موضوع به بهبود مصرف سوخت کمک می‌کند.

در مقابل، موتورهایی که برای حجم خود توان بالایی تولید می‌کنند، معمولا گشتاور کمتری ارائه می‌دهند و همان گشتاور نیز در دورهای بالاتر به دست می‌آید. چنین موتورهایی غالبا در بازه‌ محدودی از دور موتور گشتاور و توان مفید تولید می‌کنند؛ این محدوده‌ باریک که به «باند قدرت» معروف است، موتور را برای کارهایی مانند یدک‌کشی نامناسب‌تر می‌سازد و باعث می‌شود رانندگی با آن‌ها چندان آرام و راحت نباشد.

اعداد معمولی

به طور مثال، یک موتور کوچک متعلق به یک خودروی خانوادگی ممکن است حدود ۶۰ اسب‌بخار (bhp) در ۵۰۰۰ دور در دقیقه تولید کند. حال اگر همین موتور تقویت یا تیون شود، می‌تواند ۸۰ اسب‌بخار در ۶۰۰۰ دور در دقیقه بدهد. اما با وجود افزایش توان، گشتاور اوج ممکن است کمتر شود و آن هم در دور موتور بالاتری به دست آید. در نتیجه، در دورهای پایین و میانی، گشتاور کمتری در دسترس خواهد بود.

به عبارت دیگر، هرچند خودرویی با موتور تیون‌شده حداکثر سرعت بالاتری دارد، اما شتاب بهتر آن تنها در صورتی به دست می‌آید که از جعبه‌دنده به‌طور کامل استفاده شود تا دور موتور بالا نگه داشته شود، به شرطی که ضرایب دنده تغییر نکرده باشند.

در عمل، خودرویی با موتور تیون‌شده تقریبا همیشه نیازمند ضرایب دنده متفاوتی است تا قابل رانندگی باقی بماند؛ یعنی ضرایب دنده باید نزدیک‌تر به هم باشند و نسبت کلی کمی سبک‌تر شود.

روش اندازه‌گیری توان

روال معمول آزمایش موتور، استفاده از «دینامومتر» یا ترمز آزمایشگاهی است که گشتاور موتور را در گستره‌ی وسیعی از سرعت‌ها می‌سنجد؛ بدین صورت که مشخص می‌شود چه مقدار نیروی ترمز برای ثابت نگه داشتن موتور در دور خاص با دریچه گاز کاملا باز نیاز است.

حاصل ‌ضرب گشتاور در دور موتور، توان خروجی را مشخص می‌کند که به آن «اسب‌بخار ترمزی» (bhp) گفته می‌شود. این روش، توان خروجی موتور روی فلایویل را نشان می‌دهد.

امکان دیگری نیز وجود دارد و آن استفاده از «دینامومتر جاده‌ای» است که قدرت خروجی را در چرخ‌های محرک خودرو می‌سنجد. این مقدار به دلیل اتلاف ناشی از اصطکاک در سیستم انتقال قدرت کمتر از توان فلایویل است، اما تصویر واقع‌بینانه‌تری از عملکرد خودرو ارائه می‌کند؛ زیرا نشان می‌دهد چه مقدار نیرو در نهایت به سطح جاده منتقل می‌گردد.

توازن میان گشتاور و توان

هر طراح موتور باید همواره به تعادل میان گشتاور و توان توجه کند. گاهی حتی ممکن است این توازن کمی به سمت گشتاور تغییر داده شود، به شرط آنکه رانندگان درک درستی از اهمیت گشتاور داشته باشند. به طور کلی می‌توان گفت که توان در برابر مقاومت آیرودینامیکی تعیین ‌کننده‌ حداکثر سرعت است. در حالی که گشتاور در برابر وزن خودرو عامل اصلی شتاب‌گیری محسوب می‌شود.

با افزایش سرعت خودرو، نیروهایی فراتر از وزن، مانند مقاومت آیرودینامیکی، مقاومت غلتشی تایرها و اصطکاک در موتور و سیستم انتقال قدرت، بر خودرو اثر می‌گذارند و مانع شتاب‌گیری بیشتر می‌شوند. در نقطه‌ای مشخص، این نیروهای مقاوم برابر با نیروی محرک یا همان گشتاور خودرو می‌شوند و دیگر توان اضافه‌ای برای شتاب بیشتر باقی نمی‌ماند.

نقش جعبه ‌دنده

تغییرات در ضرایب دنده هنگام بررسی گشتاور و توان اهمیت زیادی دارد، زیرا جعبه ‌دنده در عمل مانند یک «تکثیرکننده‌ گشتاور» عمل می‌کند.

به عنوان مثال، اگر دنده‌ یک نسبت ۳:۱ داشته باشد، گشتاور موتور را سه برابر کرده و به دیفرانسیل منتقل می‌کند. همچنین نسبت دیفرانسیل (که معمولاً حدود ۳.۵:۱ است) دوباره گشتاور خروجی جعبه ‌دنده را به همین میزان افزایش می‌دهد.

در نتیجه، در دنده‌ یک، گشتاور منتقل ‌شده به چرخ‌های محرک می‌تواند حدود ۱۰ برابر گشتاور خروجی موتور باشد، هرچند سرعت چرخش نیز به همان میزان کاهش می‌یابد. این کاهش سرعت و افزایش گشتاور ضروری است، چرا که یکی از بزرگ‌ترین ضعف‌های موتورهای پیستونی، گشتاور پایین در دورهای کم است.

نمودارهای گشتاور و توان ترمزی

میزان قدرت تولیدی یک موتور را می‌توان روی دینامومتر اندازه گرفت و نتایج آن را روی نمودار ترسیم کرد. نمودارهای متداول برای موتوری در حالت «تیون جاده‌ای» و «تیون جاده‌ای سریع» معمولا چنین به نظر می‌رسند.

در حالت «تیون جاده‌ای»، سازندگان خودرو تعادلی میان توان، گشتاور و مصرف سوخت برقرار می‌کنند تا موتور برای استفاده‌ی روزمره مناسب باشد.

اما در حالت «تیون جاده‌ای سریع»، مقداری از صرفه‌جویی سوخت قربانی افزایش توان می‌شود. در این حالت، مقدار کلی گشتاور کمتر بوده و گشتاور اوج نیز در دورهای بالاتری به دست می‌آید. چنین موتوری توان بیشتری در دورهای بالا تولید می‌کند و به سرعت نهایی بالاتری دست می‌یابد. اما کاهش کلی گشتاور باعث می‌شود برای رسیدن به همان توان خروجی به دور موتور بالاتر و تعویض دنده‌های بیشتری نیاز باشد؛ بنابراین رانندگی با آن کمتر «آرام و تنبل» خواهد بود.

در نهایت باید گفت که شناخت تفاوت میان گشتاور و توان، به‌ویژه برای خریداران و علاقه‌مندان خودرو، نقش مهمی در درک واقعی از عملکرد یک ماشین دارد. هر راننده‌ای ممکن است تجربه و برداشت متفاوتی از اهمیت این دو عامل داشته باشد؛ برخی شتاب لحظه‌ای و کشش بالا را ترجیح می‌دهند و برخی دیگر به دنبال سرعت نهایی یا مصرف سوخت بهینه هستند. نظر شما چیست؟ به‌نظر شما گشتاور برای یک خودرو مهم‌تر است یا توان؟ دیدگاه‌ها و تجربه‌های خود را در بخش نظرات با ما و دیگر خوانندگان چرخان به اشتراک بگذارید.

مطالب مرتبط:

1. پنج اشتباه بزرگ که موتور توربوشارژ خودروی شما را نابود می‌کند
2. چگونه سوخت خودرو تولید و پالایش می‌شود؟
3. سیستم ترمز خودروها چطور کار می‌کند؟
4. فناوری فرمان با سیم چطور کار می‌کند؟

Copy URL URL Copied