자동차의 토크(토크)를 측정하는 방법
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토크는 마력에 비례하며 차량 및 기능에 따라 다릅니다. 휠 크기와 기어비는 토크에 영향을 미칩니다.
새 차를 사든 차고에 핫로드를 만들든 엔진 성능을 결정할 때 마력과 토크라는 두 가지 요소가 작용합니다. 대부분의 DIY 역학이나 자동차 애호가라면 마력과 토크 사이의 관계를 잘 이해하고 있을 수 있지만 이러한 "피트-파운드" 수치를 달성하는 방법을 이해하기 어려울 수 있습니다. 믿거나 말거나 사실 그렇게 어렵지 않습니다.
기술적인 세부 사항에 들어가기 전에 마력과 토크가 모두 고려해야 할 중요한 요소인 이유를 이해하는 데 도움이 되는 몇 가지 간단한 사실과 정의를 분석해 보겠습니다. 내연 기관 성능 측정의 세 가지 요소인 속도, 토크 및 출력을 정의하는 것으로 시작해야 합니다.
1/4부: 엔진 속도, 토크 및 출력이 전체 성능에 미치는 영향 이해
Hot Rod 매거진의 최근 기사에서 엔진 성능의 가장 큰 미스터리 중 하나는 실제로 출력이 어떻게 계산되는지에 대한 기본으로 돌아가서 마침내 해결되었습니다. 대부분의 사람들은 동력계(엔진 동력계)가 엔진 마력을 측정하도록 설계되었다고 생각합니다.
사실, 동력계는 동력이 아니라 토크를 측정합니다. 이 토크 수치에 측정된 RPM을 곱한 다음 5,252로 나누어 전력 수치를 얻습니다.
50년 이상 동안 엔진 토크와 RPM을 측정하는 데 사용되는 동력계는 이러한 엔진이 생성하는 높은 출력을 처리할 수 없었습니다. 사실, 500입방인치 니트로 연소 Hemis의 실린더 하나는 단일 배기 파이프를 통해 대략 800파운드의 추력을 생성합니다.
내연 기관이든 전기 엔진이든 모든 엔진은 서로 다른 속도로 작동합니다. 대부분의 경우 엔진이 파워 스트로크 또는 사이클을 더 빨리 완료할수록 더 많은 출력이 생성됩니다. 내연 기관의 경우 전체 성능에 영향을 미치는 세 가지 요소, 즉 속도, 토크 및 출력이 있습니다.
속도는 엔진이 작동하는 속도에 따라 결정됩니다. 모터 속도를 숫자나 단위에 적용할 때 모터 속도를 분당 회전수 또는 RPM으로 측정합니다. 엔진이 하는 "일"은 측정 가능한 거리에 적용되는 힘입니다. 토크는 회전을 생성하는 특별한 종류의 작업으로 정의됩니다. 이것은 힘이 반경(또는 내연 기관의 경우 플라이휠)에 적용될 때 발생하며 일반적으로 피트-파운드로 측정됩니다.
마력은 작업이 완료되는 속도입니다. 옛날에는 물건을 옮겨야 하는 경우에는 보통 말을 이용했습니다. 한 마리의 말이 분당 약 33,000피트로 이동할 수 있는 것으로 추정됩니다. 여기서 마력(horsepower)이라는 말이 나왔다. 속도 및 토크와 달리 마력은 다음과 같은 여러 단위로 측정할 수 있습니다. = 1W, 746마력 = 1BTU 및 2,545hp = 1 줄.
이 세 가지 요소가 함께 작동하여 엔진 출력을 생성합니다. 토크가 일정하게 유지되기 때문에 속도와 출력은 비례합니다. 그러나 엔진 속도가 증가함에 따라 출력도 증가하여 토크를 일정하게 유지합니다. 그러나 많은 사람들이 토크와 출력이 엔진 속도에 미치는 영향에 대해 혼란스러워합니다. 간단히 말해서 토크와 출력이 증가하면 엔진 속도도 증가합니다. 그 반대도 마찬가지입니다. 토크와 출력이 감소하면 엔진 속도도 감소합니다.
2부 중 4부: 최대 토크를 위한 엔진 설계 방법
현대식 내연 기관은 커넥팅 로드의 크기나 길이를 변경하고 보어 또는 실린더 보어를 늘려 출력이나 토크를 증가시키도록 수정할 수 있습니다. 이것을 흔히 보어 대 스트로크의 비율이라고 합니다.
토크는 뉴턴 미터로 측정됩니다. 간단히 말해서, 이것은 토크가 360도 원형 운동으로 측정된다는 것을 의미합니다. 이 예에서는 보어 직경(또는 연소 실린더 직경)이 동일한 두 개의 동일한 엔진을 사용합니다. 그러나 두 엔진 중 하나는 더 긴 "행정"(또는 더 긴 커넥팅 로드에 의해 생성된 실린더 깊이)을 갖습니다. 더 긴 스트로크 엔진은 연소실을 통해 회전할 때 더 많은 선형 운동을 가지며 동일한 작업을 수행하는 데 더 많은 레버리지를 갖습니다.
토크는 파운드-피트 또는 작업을 완료하기 위해 적용되는 "토크"의 양으로 측정됩니다. 예를 들어 녹슨 볼트를 풀려고 한다고 상상해 보십시오. 길이가 2피트이고 다른 하나는 1피트인 두 개의 다른 파이프 렌치가 있다고 가정합니다. 동일한 양의 힘(이 경우 50lb 압력)을 적용한다고 가정하면 실제로 100피트 렌치(50 x 2)에 50ft-lbs의 토크와 1lbs만 적용합니다. 단일 레그 렌치로 토크(50 x XNUMX). 어떤 렌치가 볼트를 더 쉽게 푸는 데 도움이 될까요? 답은 간단합니다. 토크가 더 높은 것입니다.
엔지니어들은 가속 또는 상승을 위해 추가 "파워"가 필요한 차량에 더 높은 토크 대 마력 비율을 제공하는 엔진을 개발하고 있습니다. 견인에 사용되는 대형 차량 또는 가속이 중요한 고성능 엔진(위의 NHRA Top Fuel Engine 예와 같이)의 경우 일반적으로 더 높은 토크 수치를 볼 수 있습니다.
이것이 바로 자동차 제조업체가 트럭 광고에서 높은 토크 엔진의 잠재력을 강조하는 이유입니다. 엔진 토크는 점화 타이밍을 변경하고, 연료/공기 혼합기를 조정하고, 특정 시나리오에서 출력 토크를 증가시켜 증가시킬 수도 있습니다.
3/4부: 전체 모터 정격 토크에 영향을 미치는 기타 변수 이해
토크 측정과 관련하여 내연 기관에서 고려해야 할 세 가지 고유 변수가 있습니다.
특정 RPM에서 생성된 힘: 주어진 RPM에서 생성된 최대 엔진 출력입니다. 엔진이 가속됨에 따라 RPM 또는 마력 곡선이 있습니다. 엔진 속도가 증가함에 따라 최대 수준에 도달할 때까지 출력도 증가합니다.
거리: 이것은 커넥팅 로드의 스트로크 길이입니다. 위에서 설명한 대로 스트로크가 길수록 더 많은 토크가 생성됩니다.
토크 상수: 이것은 모든 모터에 할당되는 수학적 숫자, 5252 또는 전력과 토크가 균형을 이루는 일정한 RPM입니다. 숫자 5252는 150마력이 220분에 XNUMX피트를 이동하는 XNUMX파운드와 같다는 관찰에서 파생되었습니다. 이를 피트 파운드의 토크로 표현하기 위해 James Watt는 최초의 증기 기관을 발명한 수학 공식을 도입했습니다.
공식은 다음과 같습니다.
반경 150피트(또는 내연 기관 실린더 내부에 있는 원)에 XNUMX파운드의 힘이 적용된다고 가정하면 이를 피트 파운드 토크로 변환해야 합니다.
220 fpm은 RPM으로 외삽해야 합니다. 이렇게 하려면 두 개의 파이 숫자(또는 3.141593)를 곱하면 6.283186피트가 됩니다. 220피트를 6.28로 나누면 각 회전에 대해 35.014rpm이 됩니다.
150피트에 35.014를 곱하면 토크의 피트-파운드로 계산되는 상수인 5252.1이 나옵니다.
4/4부: 자동차 토크를 계산하는 방법
토크 공식은 다음과 같습니다. 토크 = 엔진 출력 x 5252를 RPM으로 나눕니다.
그러나 토크의 문제는 토크가 엔진과 구동 휠의 두 가지 다른 위치에서 측정된다는 것입니다. 휠의 토크 등급을 높이거나 낮출 수 있는 기타 기계적 구성 요소에는 플라이휠 크기, 변속기 비율, 구동 축 비율 및 타이어/휠 둘레가 있습니다.
휠 토크를 계산하려면 이러한 모든 요소를 동적 테스트 벤치에 포함된 컴퓨터 프로그램에 가장 적합한 방정식으로 고려해야 합니다. 이러한 유형의 장비에서 차량은 랙에 배치되고 구동 휠은 롤러 행 옆에 배치됩니다. 엔진은 엔진 속도, 연료 소비 곡선 및 기어비를 읽는 컴퓨터에 연결됩니다. 이 수치는 자동차가 원하는 시간 동안 다이노로 주행할 때 휠 속도, 가속도 및 RPM과 함께 고려됩니다.
엔진 토크를 계산하는 것은 훨씬 더 쉽게 결정할 수 있습니다. 위의 공식을 따르면 첫 번째 섹션에서 설명한 것처럼 엔진 토크가 엔진 출력 및 rpm에 비례하는 방식이 명확해집니다. 이 공식을 사용하여 RPM 곡선의 각 지점에서 토크 및 마력 정격을 결정할 수 있습니다. 토크를 계산하려면 엔진 제조업체에서 제공한 엔진 출력 데이터가 있어야 합니다.
어떤 사람들은 MeasureSpeed.com에서 제공하는 온라인 계산기를 사용합니다. 이 계산기를 사용하면 최대 엔진 출력 등급(제조업체에서 제공하거나 전문 다이노에서 입력)과 원하는 RPM을 입력해야 합니다.
엔진의 성능이 가속하기 어렵고 생각하는 힘이 부족하다는 것을 알게 되면 AvtoTachki의 공인 정비사에게 검사를 의뢰하여 문제의 원인을 파악하도록 하십시오.
