پایگاه خبری اسب بخار
مرجع تخصصی اخبار و ویدیو خودرو

پیک قدرت و گشتاور؛ موتور در چه دوری بیشترین توانش را دارد؟

در کاتالوگ یک خودرو می‌خوانیم؛ «حداکثر گشتاور ۲۵۰ نیوتن‌متر از دور ۱۷۵۰ تا ۴۰۰۰ و حداکثر قدرت ۱۸۰ اسب بخار در دور ۵۵۰۰ تولید می‌شود.» عددها مشخص‌اند، اما چند سؤال باقی می‌ماند. چرا بیشترین گشتاور از دور ۱۷۵۰ در دسترس است، اما برای رسیدن به بالاترین قدرت باید موتور تا دور ۵۵۰۰ بچرخد؟ اگر موتور در دور پایین به اوج گشتاور رسیده، اسب بخار بیشتر در دور بالا از کجا می‌آید؟ کدام عدد هنگام رانندگی اهمیت بیشتری دارد؟

به گزارش پایگاه خبری اسب بخار، موتور در تمام دورها خروجی یکسانی ندارد. مقدار هوای ورودی، سوخت، فشار توربو، کیفیت احتراق و اصطکاک قطعات با تغییر دور موتور عوض می‌شود. به همین دلیل گشتاور و قدرت از دور آرام تا محدوده قرمز بالا و پایین می‌روند و هرکدام در نقطه‌ای به بیشترین مقدار خود می‌رسند.

دور موتور و عددهای کاتالوگ چه می‌گویند؟

وقتی می‌گوییم موتور در دور ۵۵۰۰ بیشترین قدرت را تولید می‌کند، منظور این است که میل‌لنگ در هر دقیقه ۵۵۰۰ دور می‌زند. این عدد را همان دورسنج پشت آمپر نشان می‌دهد.

عبارت «۲۵۰ نیوتن‌متر در دور ۱۷۵۰» نیز یعنی موتور هنگام رسیدن به این دور، بیشترین نیروی چرخاندن خود را تولید می‌کند.

گاهی به‌جای یک دور مشخص، یک بازه نوشته می‌شود؛ برای نمونه، ۲۵۰ نیوتن‌متر از دور ۱۷۵۰ تا ۴۰۰۰. این مشخصات نشان می‌دهد موتور پس از رسیدن به پیک گشتاور، آن را در یک محدوده نسبتاً وسیع حفظ می‌کند.

چنین موتوری فقط در یک نقطه قوی نیست. راننده از دور ۱۷۵۰ تا ۴۰۰۰ به کشش مناسبی دسترسی دارد و برای شتاب‌گیری عادی کمتر مجبور به تعویض دنده می‌شود.

اما پیک گشتاور به‌تنهایی داستان موتور را کامل نمی‌کند. برای فهم ادامه ماجرا باید تفاوت گشتاور و قدرت را بدانیم.

گشتاور چیست و پشت فرمان چه احساسی دارد؟

گشتاور همان نیروی چرخاندن است. وقتی با آچار یک پیچ را باز می‌کنیم، به آن گشتاور وارد می‌کنیم. هرچه نیروی دست یا طول دسته آچار بیشتر باشد، پیچ راحت‌تر می‌چرخد.

داخل موتور، احتراق پیستون را پایین می‌برد و از طریق شاتون، میل‌لنگ را می‌چرخاند. نیروی چرخاندن میل‌لنگ با نیوتن‌متر اندازه‌گیری می‌شود.

گشتاور مناسب در دور پایین باعث می‌شود خودرو بدون بالا بردن زیاد دور موتور راحت‌تر حرکت کند، در سربالایی کشش بهتری داشته باشد و هنگام فشردن پدال گاز سریع‌تر واکنش نشان دهد.

با این حال، گشتاوری که در کاتالوگ می‌بینیم معمولاً خروجی موتور روی میل‌لنگ است. این عدد پیش از رسیدن به چرخ‌ها از گیربکس و دیفرانسیل عبور می‌کند و با توجه به ضریب دنده چند برابر می‌شود. بخشی از آن نیز در مسیر انتقال نیرو از بین می‌رود.

به همین دلیل دو خودرو با گشتاور موتور یکسان می‌توانند شتاب متفاوتی داشته باشند. وزن، ضرایب دنده، اندازه تایر و میزان چسبندگی مشخص می‌کنند چه مقدار از این نیرو به حرکت خودرو تبدیل شود.

قدرت و اسب بخار از کجا می‌آیند؟

قدرت نشان می‌دهد موتور با چه سرعتی می‌تواند کار انجام دهد. اگر گشتاور نیروی چرخاندن باشد، قدرت حاصل این نیرو در کنار سرعت چرخش موتور است.

رابطه اصلی ساده است:

توان برحسب کیلووات = گشتاور برحسب نیوتن‌متر × دور موتور ÷ ۹۵۵۰

برای تبدیل کیلووات به اسب بخار متریک نیز عدد کیلووات را تقریباً در ۱.۳۶ ضرب می‌کنیم.

فرض کنیم موتور در دور ۲۰۰۰، گشتاور ۲۵۰ نیوتن‌متر تولید می‌کند. توان آن در این نقطه حدود ۵۲ کیلووات یا ۷۱ اسب بخار می‌شود.

اگر همین موتور بتواند همان ۲۵۰ نیوتن‌متر را تا دور ۴۰۰۰ حفظ کند، قدرت آن به حدود ۱۰۵ کیلووات یا ۱۴۲ اسب بخار می‌رسد.

گشتاور تغییر نکرده، اما موتور در هر دقیقه دو برابر سریع‌تر می‌چرخد و به همین دلیل قدرت بیشتری تولید می‌کند.

پس اسب بخار نیرویی جدا از گشتاور نیست. قدرت از ترکیب گشتاور و دور موتور به وجود می‌آید. یک موتور برای تولید قدرت زیاد باید گشتاور مناسبی داشته باشد و بتواند آن را تا دور بالاتری حفظ کند.

چرا پیک قدرت بعد از پیک گشتاور می‌آید؟

گشتاور موتور معمولاً از دورهای پایین افزایش پیدا می‌کند، به بیشترین مقدار می‌رسد و سپس با بالارفتن دور کاهش می‌یابد. با این حال، قدرت ممکن است مدتی پس از آغاز افت گشتاور همچنان بیشتر شود.

فرض کنیم موتور در دور ۳۰۰۰، گشتاور ۲۵۰ نیوتن‌متر تولید می‌کند و در دور ۵۰۰۰، گشتاور آن به ۲۲۰ نیوتن‌متر کاهش می‌یابد. با وجود افت گشتاور، افزایش دور موتور می‌تواند قدرت بیشتری بسازد.

این روند تا جایی ادامه پیدا می‌کند که کاهش گشتاور شدیدتر از افزایش دور شود. در همان نقطه قدرت به اوج می‌رسد و پس از آن کاهش پیدا می‌کند.

به همین دلیل پیک گشتاور معمولاً زودتر از پیک قدرت ثبت می‌شود. موتور ابتدا به بیشترین نیروی چرخاندن می‌رسد و سپس با حفظ بخشی از همان گشتاور در دور بالاتر، بیشترین قدرت را تولید می‌کند.

علت افت گشتاور در دورهای بالا نیز به توان تنفس و محدودیت‌های موتور برمی‌گردد. زمان ورود هوا و خروج دود کمتر می‌شود، اصطکاک داخلی افزایش پیدا می‌کند و مجموعه سوپاپ‌ها، مسیرهای هوا، توربو و سیستم سوخت‌رسانی به محدودیت خود نزدیک می‌شوند.

خط قرمز دور موتور یا ردلاین نیز الزاماً نقطه پیک قدرت نیست. موتور ممکن است پس از رسیدن به بیشترین قدرت هنوز تا دور بالاتری بچرخد، اما خروجی آن دیگر افزایش پیدا نمی‌کند.

عدد پیک مهم‌تر است یا محدوده تولید آن؟

دو موتور ممکن است هر دو ۲۵۰ نیوتن‌متر گشتاور تولید کنند، اما رفتار یکسانی نداشته باشند.

موتور اول شاید فقط نزدیک دور ۴۰۰۰ به این عدد برسد، در حالی که موتور دوم از دور ۱۷۵۰ تا ۴۰۰۰ آن را حفظ کند. موتور دوم در رانندگی روزمره کشش در دسترس‌تری دارد و بدون نیاز به بالا بردن زیاد دور یا تعویض مکرر دنده، بهتر شتاب می‌گیرد.

به همین دلیل شکل منحنی قدرت و گشتاور گاهی از عدد پیک مهم‌تر است. منحنی نشان می‌دهد موتور از دور آرام تا محدوده قرمز چه رفتاری دارد و چه مدت می‌تواند خروجی مناسب خود را حفظ کند.

یک پیک بزرگ و کوتاه ممکن است در کاتالوگ جذاب باشد، اما فقط در بخش کوچکی از دور موتور در دسترس قرار بگیرد. عددی کمی پایین‌تر که در محدوده گسترده‌تری حفظ شود، در رانندگی واقعی می‌تواند بهتر احساس شود.

اصطلاح «بازه مفید موتور» یا Power Band نیز به همین بخش از دور موتور اشاره می‌کند؛ محدوده‌ای که موتور در آن قدرت مناسبی برای شتاب‌گیری دارد.

پیک گشتاور و قدرت هنگام رانندگی چه معنایی دارند؟

گشتاور دور پایین بیشتر در شروع حرکت، رانندگی شهری و سربالایی احساس می‌شود. خودرویی که زود به گشتاور مناسب می‌رسد، با فشار کمتر روی پدال گاز راه می‌افتد و برای افزایش سرعت عادی کمتر به معکوس نیاز دارد.

قدرت در ادامه شتاب‌گیری اهمیت خود را نشان می‌دهد. ممکن است خودرو در دور پایین کشش خوبی داشته باشد، اما اگر قدرت محدودی تولید کند، با افزایش سرعت زودتر نفس کم می‌آورد.

در مقابل، یک موتور دوربالا ممکن است هنگام رانندگی آرام چندان قوی احساس نشود، اما با معکوس‌دادن و رسیدن به محدوده پیک قدرت، شتاب بیشتری ایجاد کند.

به زبان ساده، گشتاور کشش را ایجاد می‌کند و قدرت نشان می‌دهد موتور با چه سرعتی می‌تواند این کار را ادامه دهد. با این حال، شتاب نهایی خودرو فقط به این دو عدد وابسته نیست و وزن، گیربکس، چسبندگی و مقاومت هوا هم در نتیجه نقش دارند.

گیربکس چگونه از پیک قدرت و گشتاور استفاده می‌کند؟

گیربکس موتور را به محدوده مناسب دور می‌رساند. در رانندگی آرام، دنده بالاتر انتخاب می‌شود تا موتور با دور کمتر و مصرف پایین‌تر کار کند. هنگام سبقت یا شتاب‌گیری، گیربکس معکوس می‌دهد تا دور موتور به محدوده قدرت برگردد.

برای ثبت بیشترین شتاب، تعویض دنده همیشه دقیقاً روی دور پیک قدرت انجام نمی‌شود. نقطه مناسب تعویض به فاصله ضرایب بستگی دارد. راننده یا گیربکس باید زمانی دنده را عوض کند که موتور پس از تعویض همچنان در بخش قوی منحنی باقی بماند.

اگر تعویض خیلی زود انجام شود، دور موتور بیش از اندازه افت می‌کند و موتور از محدوده توان خارج می‌شود. اگر تعویض بیش از حد دیر انجام شود، موتور از پیک قدرت عبور می‌کند و با وجود صدای بیشتر، شتاب کمتری می‌سازد.

همین موضوع توضیح می‌دهد که چرا فقط دانستن عدد اسب بخار کافی نیست. باید بدانیم موتور این قدرت را در چه دوری تولید می‌کند و گیربکس تا چه اندازه می‌تواند آن را در همان محدوده نگه دارد.

موتور توربو، تنفس طبیعی، دیزل و برقی چه تفاوتی دارند؟

موتور توربوشارژ معمولاً از دور پایین‌تری به گشتاور زیاد می‌رسد و می‌تواند آن را در یک بازه حفظ کند. نتیجه، کشش مناسب در رانندگی روزمره است؛ هرچند پیش از رسیدن توربو به فشار لازم ممکن است کمی تأخیر احساس شود.

موتور تنفس طبیعی معمولاً برای رسیدن به بیشترین گشتاور و قدرت به دور بالاتری نیاز دارد. خروجی آن اغلب خطی‌تر افزایش پیدا می‌کند، اما راننده برای شتاب‌گیری جدی باید موتور را بیشتر بچرخاند.

موتور دیزل گشتاور بالایی را در دور پایین تولید می‌کند و برای حمل بار مناسب است، اما محدوده دور کوتاه‌تری دارد و زودتر به نقطه تعویض دنده می‌رسد.

موتور برقی می‌تواند از شروع حرکت گشتاور زیادی تولید کند. این گشتاور در محدوده ابتدایی تقریباً ثابت می‌ماند و سپس با افزایش دور کاهش پیدا می‌کند، در حالی که قدرت برای بخشی از دور در محدوده نسبتاً ثابتی قرار می‌گیرد. همین رفتار باعث می‌شود بسیاری از خودروهای برقی با یک ضریب ثابت به حرکت درآیند.

چه‌طور مشخصات کاتالوگ را بخوانیم؟

اکنون دوباره به جمله ابتدای مطلب برگردیم:

«حداکثر گشتاور ۲۵۰ نیوتن‌متر از دور ۱۷۵۰ تا ۴۰۰۰ و حداکثر قدرت ۱۸۰ اسب بخار در دور ۵۵۰۰ تولید می‌شود.»

این مشخصات می‌گوید موتور از دور نسبتاً پایین به بیشترین کشش خود می‌رسد و آن را تا دور ۴۰۰۰ حفظ می‌کند. پس از این دور، گشتاور احتمالاً کاهش پیدا می‌کند، اما افزایش سرعت چرخش موتور باعث می‌شود قدرت تا دور ۵۵۰۰ همچنان بیشتر شود.

برای رانندگی روزمره، بازه ۱۷۵۰ تا ۴۰۰۰ اهمیت بیشتری دارد. برای شتاب‌گیری سنگین و استفاده از تمام ظرفیت موتور، دور باید به محدوده پیک قدرت نزدیک شود.

با این حال، نمی‌توان فقط با دیدن ۲۵۰ نیوتن‌متر یا ۱۸۰ اسب بخار درباره سرعت خودرو قضاوت کرد. یک هاچ‌بک سبک با این خروجی می‌تواند بسیار سریع‌تر از یک شاسی‌بلند سنگین با همان موتور باشد. ضرایب گیربکس، نوع انتقال نیرو و چسبندگی نیز نتیجه را تغییر می‌دهند.

اعداد کاتالوگ معمولاً قدرت و گشتاور موتور را در شرایط استاندارد نشان می‌دهند. دستگاه داینوی شاسی توان رسیده به چرخ را اندازه می‌گیرد و به‌دلیل اتلاف در گیربکس، دیفرانسیل و دیگر اجزای انتقال نیرو، معمولاً عدد پایین‌تری ثبت می‌کند. استاندارد SAE نیز آزمون توان و گشتاور موتور را برای شرایط مرجع تعریف می‌کند.

عدد پیک نشان می‌دهد موتور در بهترین نقطه چه کاری می‌تواند انجام دهد؛ منحنی نشان می‌دهد در تمام مسیر چگونه آن کار را انجام می‌دهد. برای شناخت واقعی یک موتور باید هر دو را دید؛ هم بالاترین قدرت و گشتاور، هم دوری که این نیرو در آن تولید و حفظ می‌شود.