مطالب برتر

مقاله مقایسه دو نمودار توان انجین

مقاله مقایسه دو نمودار توان انجینReviewed by مدير نياز خودرو on Jan 28Rating:

مقاله مقایسه دو نمودار توان انجین

tavan

مقاله دو نمودار توان موتور احتراقی

در این مقاله دو نمودار توان انجین مختلف را برای شما آماده کرده‌ایم تا آن‌ها را با یکدیگر مقایسه کنیم.
به‌منظور شروع مقایسه، دو نمودار توان ساختگی که دقیقاً شبیه به هم هستند و دارای سرعت دورانی متوسط ۲۰۰۰ rpm هستند را در نظر بگیرید (مانند شکل زیر). آیا این دو منحنی دارای متوسط توان مساوی هستند؟؟

curve-compare
به‌منظور مقایسه دو نمودار موتور احتراق داخلی (انجین)، لازم است کار خروجی آن‌ها با یکدیگر برابر باشد. در نظر بگیرید که شتاب دورانی خروجی انجین از ۱۵۰۰ به ۲۵۰۰ تغییر می‌کند. این میزان تغییر سرعت دورانی شفت متصل به چرخ‌ها در یک خودرویی که دارای تایرهایی با قطر ۲۷ اینچ باشد باعث می‌شود از سرعت خودرو از ۱۷۶ کیلومتر در ساعت به ۳۰۴ کیلومتر در ساعت برسد.

به‌منظور انجام دادن چنین کاری، گیربکس واسط بین خروجی انجین و چرخ‌ها می‌بایست نسبت دنده خاصی داشته باشد. درصورتی‌که موتور شماره ۱ در سرعت دورانی ۳۰۰۰ rpm باشد و شفت متصل به چرخ‌ها دارای سرعت دورانی ۱۵۰۰ rpm باشد، باید نسبت دنده گیربکس ۱:۲ قرار گیرد که در رابطه زیر می‌بینیم.

             Input RPM (Engine)    3000RPM       
Gear Ratio = ------------------ = --------------- = 2:1
             Output RPM (Shaft)    1500RPM

انجین شماره ۲ از دور ۶۰۰۰ rpm شروع می‌کند، بنابراین می‌بایست نسبت دنده موردنظر در گیربکس ۱:۴ در نظر گرفته شود تا دور موجود در لاستیک به ۱۵۰۰ rpm برسد. در نمودار زیر میزان کار انجام شده توسط انجین ها نمایش داده شده است.

comparing-engines
همان‌طور که در شکل بالا ملاحظه می‌فرمایید، یک مشکلی در این نوع وجود دارد. انجین شماره دو نمی‌تواند شفت متصل به چرخ‌ها را از ۱۵۰۰ rpm به ۲۵۰۰ rpm بچرخاند با نسبت ۱:۴ در گیربکس. با نگاه عمیق‌تر به رابطه نسبت دنده، متوجه خواهیم شد که انجین شماره دو نیاز دارِد تا دور ۱۰۰۰۰ rpm کار کند تا بتواند دور خروجی چرخ‌ها را به ۲۵۰۰ rpm برساند.

             Engine RPM
Gear Ratio = ----------
             Shaft  RPM

Engine RPM = Gear Ratio * Shaft RPM
           =    (۴)     * (۲۵۰۰RPM)
           = ۱۰۰۰۰RPM

بنابراین هیچ نسبت دنده یکتایی را نمی‌توان یافت تا این شرایط پیش‌آمده را مرتفع نماید. هیچ راهی وجود ندارد که موتور شماره دو بین ۶۰۰۰ rpm و ۸۰۰۰ rpm کار کند تا بتواند دور خروجی چرخ ۱۵۰۰ rpm تا ۲۵۰۰ rpm تولید کند. این گفته با نگاهی دوباره به دور پایانی انجین می‌تواند ثابت شود که با هیچ نسبت دنده یکتایی این عمل شدنی نیست.

Beginning of Rev Range:

             Engine RPM   6000RPM
Gear Ratio = ---------- = -------------- = 4:1
             Shaft  RPM   1500RPM

End of Rev Range:

             Engine RPM   8000RPM
Gear Ratio = ---------- = ------------- = 3.2:1
             Shaft  RPM   2500RPM

۴:۱ vs 3.2:1...
No singular rigging ratio satisfies a situation.

گیربکس‌ها معمولاً به شکل خطی عمل می‌کنند، درصورتی‌که سرعت دورانی ورودی گیربکس دو برابر شود سرعت دورانی خروجی نیز به همین ترتیب تغییر می‌کند، بدون در نظر گرفتن نسبت دنده موجود. همچنین درصورتی‌که گیربکس در دور ۰ rpm باشد، دور خروجی نیز ثابت می‌شود. انجین شماره دو نمی‌تواند از این قانون تبعیت کند درحالی‌که کاری که ما انتظار داریم را انجام دهد.
این بدان معناست که دو انجین دارای توان خروجی یکسانی نیستند زمانی که یک کاری مثل هم قرار است انجام دهند. انجین شماره ۱ در این آزمایش بهتر عمل کرده است.

shaft-curves
همان‌طور که در شکل فوق مشاهده می‌کنید موتور شماره ۲ قادر به تأمین دور خروجی چرخ ۱۵۰۰ rpm تا ۲۵۰۰ rpm نیست. همچنین همان‌طور که در بالا نیز اشاره شد هیچ نسبت دنده یکتایی وجود ندارد که این خواسته ما را بر روی انجین شماره دو اعمال کند به همین منظور با اضافه کردن یک نسبت دنده دیگر برای انجین شماره دو این امر مسیر می‌شود. این همان معنی تعویض دنده را در خودرو به ما نشان می‌دهد و از همه مهم‌تر این مثال دلیل وجودی گیربکس و استفاده از نسبت دنده‌های گوناگون به ما نشان می‌دهد.

curve-gearboxes-multi
مقایسه ریاضیاتی دو منحنی توان:
تفاوت میان دو انجین را می‌توان از طریق ریاضی نشان داد. دور کاری انجین اول از ۳۰۰۰ rpm تا ۵۰۰۰ rpm می‌باشد، این نشان می‌دهد که دور بیشتر ۱٫۶۷ برابر سرعت دورانی کمتر انجین است.

۵۰۰۰RPM
------- = ۱٫۶۷x
۳۰۰۰RPM

این بدان معنا است که انجین ۶۷ درصد بیشتر می‌چرخد تا به بالاترین دور خود برسد. حالا بیایید به انجین شماره دو نگاهی بیندازیم.

۸۰۰۰RPM
------- = ۱٫۳۳x
۶۰۰۰RPM

انجین شماره دو تنها ۳۳ درصد بیشتر می‌چرخد تا دور ۶۰۰۰rpm تا ۸۰۰۰ rpm را طی کند. این بدان معناست که انجین شماره ۱ محدوده کاری بزرگتری دارد بااینکه هر دو دارای متوسط دور ۲۰۰۰ rpm هستند.

در حالت کلی، اسکیل (بزرگنمایی) محدوده کاری هر دو انجین طبق رابطه زیر محاسبه می‌گردد.

engine-compare-revrange
در مواقعی که M=1 است، منحنی قدرت دو انجین می‌توانند با اسکیل شدن حداکثر دور یک انجین روی هم سوار شود، همان‌طور که در رابطه پایین می‌بینید:

engine-compare-scale
در مواقعی که M برابر یک نیست، منحنی قدرت دو انجین هنوز هم می‌توانند با اسکیل شدن حداکثر دور یک انجین روی هم سوار شود، ولی یکی از انجین ها زودتر افت خود را در حین کار نشان می‌دهد. مانند شکلی که در بالا (شکل ۳ در بالا) رسم شد.

نتیجه:
منحنی توان دو انجین به‌طور کاملاً مستقیم قابل مقایسه نیستند، درصورتی‌که محدوده کاری دور آن‌ها با هم متفاوت باشد. محدوده و دامنه دور می‌بایست در ابتدا اصلاح شود تا توان متوسط در حین انجام کار به‌درستی مشخص شود.

باز نشر توسط : سایت نیاز خودرو

منبع: backfire

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*

2 + 7 =