Aina ja iankaikkisesti on väitelty siitä mikä sitä autoa oikeasti kiihdyttää.. ne hevosvoimat vai se vääntömomentti.
Liirum laarum eipäs juupas.
Asia on periaatteessa yksinkertainen mutta oikeasti asian lopullista totuutta ei välttämättä tajua kovin helposti.
Yksinkertaisena ja Jumalaapelkääwäisenä ihmispolona olen tätä Pyhää Asiaa miettinyt, jos nyt ei ihan lakkaamatta, niin vakavasti ainakin hyvin usein muutaman viime vuoden ajan. Luulin jo aikojan sitten ymmärtäneeni asian oikean laidan, alussa poikasena tottakai "tiesin" että hevosvoimathan ne auto kiihdyttävät. Myöhemmin kallistuin Vääntöuskonnon puoleen , ja nyt, uskon tietäväni lopullisen totuuden.
Tehon, väännön ja kierrosluvun liitossa on siis 3 tekijää.Tässä on jätetty turhat hienostelut, kuten kitkahäviöt,ilmanvastus /muut vastukset, teholliset keskipaineet ja jopa ajotilakuvaaja pois, puhumattakoon kuskista, sääolosuhteista, promilleista ym ym . Ne vaikuttavat asiaan luonnollisesti, mutta ei tässä yhteydessä.Tärkeintä on ymmärtää muutaman avainmuuttujan vaikutus lopputulokseen ja toisiinsa .
Asiaa voi havainnolistaa mukavasti parin esimerkin avulla.
Ensimmäisessä esimerkissä ajatellaan vesiputousta ja siinä virtaavan veden määrää.Putouksen leveyttä edustaa vääntömomentti ja korkeutta kierrosluku.
Kun nämä kerrotaan keskenään saadaan putouksessa virtaava veden määrä eli teho.
Jos putouksesta haluttaisiin enemmän tehoa vaikkapa vesivoimalaa varten tarvitsisi joko putouksen korkeutta tai leveyttä kasvattaa.
Tässä ei puututa vesivirran paksuuteen.
Tai voidaan myös käyttää sähköä esimerkkinä. Putouksen korkeus on jännite V ja leveys virta I. Teho P on jännite x virta. P = UI.
Eli tehoa ei itsessään voida saada lisää vaan aina on kasvatettava joko vääntömomenttia ja / tai kierroslukua.Tehon kasvu tulee sitä kautta.
Edelleenkin emme nyt puhu mistään muista kuin näistä kolmesta suureesta, ei siis tehohäviöistä ym.edellämainituista seikoista.
Toisessa esimerkissä ollaan seuraamassa voimamieskisoja jossa tehtävänä on lastata minuutissa max määrä 20 kilon säkkejä traktorin lavalle.
Voima jolla säkki nousee lavalle on vääntömomentti ja nopeus jolla se nousee on kierrosluku. Lavalle kertyvä säkkimäärä on teho.
Jos lavalle halutaan minuutissa enemmän säkkejä on kilpailijan joko nostettava enemmän säkkejä kerralla ja / tai nostettava nopeammin. Eli vääntömomenttia tai kierroslukua on nostettava.
Vääntömomentillakin voi yrittää pärjätä, mutta se ei käytännössä onnistu reaalimaailmassa. Vaikka kilpailija 1.nostaisi 5 säkkiä kerralla mutta tekisi sen hitaasti ( matalalla kierrosluvulla siis) ei se pärjää kilpailijalle 2.joka heittää säkin lavalle joka toinen sekunti.
Edelläoleva on siis ( toinen ) syy miksi kilpamoottoreita kierrätetään korkealle. Ei Formula 1:n moottori tuota vääntöä juuri lainkaan, mutta kun sitä kierrätetään se vajaa 20 000 rpm (?) niin se pienikin vääntö kertautuu niin että tehoa lähtee se 800 ( ?) heppaa. Sama homma miedompana superpyörien suhteen.
Toinen kiinteästi asiaan liittyvä seikka on välitykset. Turbodiesel on edelläolevien korkealle kiertävien esimerkkien vastakohta. Suuri vääntömomentti pienillä kierroksilla. Mutta turbodieselin joka kiertää 4000 rpm, välitykset on valittava niin että auto kulkee riittävästi huippunopeutta, melutaso ym ovat matalat.
Mitä tiheämpi kokonaisvälitys sitä paremmin auto kiihtyy.Mutta laitapa turbodieseliin ( max 4000 rpm) bensa-auton high-perf välitykset niin huiput jäävät erittäin vaatimattomiksi.Kiihtyy kyllä oikein hyvin muttei kulje ehkä kuin 130kmh.
Puhutaan vaikkapa meille tutuista viritetyistä bensaveekaseista ja halutaan mennä vaikkapa seisovalle mailille. Kolmilovisessa lootassa loppuu välitykset ja vakimoottori huutaa huippukierroksilla jo noin 200:ssa. Mitäs tehdään ? No, laitetaan 5-lovinen manuaali ettei kierrokset/välitykset lopu kesken. Todennäköisesti lopputulos ei juurikaan parane koska nyt vaihdetaan siinä 200 viitoselle jonka välitys on vaikkapa T5 laatikossa 0,63 tarkoittaen että takapyörillä autoa eteenpäinvievä voima pienenee niin että 4.vaihteen voimasta on jäljellä enää 63 %.
Kierrosluvun ja vääntömomentin mainiota liittoa kuvastaa hyvin myös se, että uusissa hybridiautoissa voi olla avustamassa sähkömoottori jonka vääntömomentti on vaikkapa auton normimoottorin luokkaa.Tällöin voisi kiihtyvyyden olettaa parantuvan aivan dramaattisesti.Näin ei kuitenkaan ole, ok, paraneehan se muttei niin paljon kuin arvojen valossa voisi kuvitella.Syy on välityksissä. Sähkömoottori on välitettu voimansiirtoon niin että se pystyy avustamaan myös suurimmissa nopeuksissa eli pitkällä välityksellä jolloin avustava voimasta, olkoon vaikka 400 Nm tulee oikeasti käyttöön vain vaikkapa 100 Nm.
Eli summa summarum. Kaikkia kolmea eli vääntömomenttia, kierroslukua sekä myös tehoa joka on näiden kahden tulo,tarvitaan.
TEHO eli hevosvoimat tai kilowatit on kuitenkin oikeasti se voima joka autoa/ pyörää kiihdyttää / kuljettaa ! Hip hei !
. Eli kun halutaan tietää kuinka paljon hevosvoimia on tietyllä kierrosluvulla tarvitsee tietää sillä kierrosluvulla saatava vääntömomentti.Kaava on helppo ja tässä SAE muodossa:
Sen 2-litranen tuottaa sen 145heppaa ja sen 200Nm vääntöä ja painokin tais olla 1440kg! Ja hyvinhän se kulkee tollasena käyttiksenä, ja vähän ehkä liian välitettynä kun 5-vaihteella 100kmh kone huutaa jo 2800r/min. Pitäis olla 6. vaihde niin olis vieläkin taloudellisempi! 