Birçok kullanıcı araçların teknik veriler kısmında karşısına çıkan güç ve tork terimlerini görünce kafası karışıyordur. Genellikle motorda güç konusuna daha çok dikkat edilsede tork en az güç kadar önemlidir. Bu iki değer farklı gibi algılansa da aslında birbirleri ile doğrudan alakalıdır. Standart bir kamyonun motor gücü bir hatchback otomobil motoru kadar olsa da çok yüksek tork üretebilir. Ancak kullanımda gücün ve torkun gerekliliği birbirlerinden farklıdır.
Güç ve tork ilişkisini anlayabilmek için en başta bu iki teknik terimi iyi anlamamız gerekiyor. Daha önce bu iki terimi detaylı bir şekilde incelemiştik ancak her iki terimin otomobillerde ne anlama geldiğini görmek için iki başlıkta basit bir tekrar yapalım.
Beygir gücü nedir?
1 beygirin 1 dakika içerisinde 33000lb yükü yaklaşık 1 foot hareket ettirdiğini var sayılarak yapılan işlemler sonucunda HP - Horse Power yani BG Beygir Gücü birimi ortaya çıkmıştır. Bu birimleri bizim kullandığımız metrik birimlere çevirecek olursak 1 beygirin 1 dakikada 14.98 ton yükü 30.48cm yukarı doğru hareket ettirmesi gerekiyor. 1 beygir gücün tam karşılığı ise dakikayı saniye birimine çevirmekle elde edilir. Sonuç olarak 1 beygir güç 250kg yükün 1 saniyede 30.48cm yukarı kaldırılmasıdır.
Motorda Tork nedir?
İçten yanmalı motorlarda tork, krank milini döndürmek için gerekli olan kuvvettir. Krank milini döndüren parça ise piston ve piston koludur. Aşağıdaki animasyonda motorun nasıl tork ürettiği görülebilir. (açılar göz ardı edilmiştir)
- Piston silindirler içerisindeki yanma sonucu aşağı doğru hareket ediyor.
- Bu hareket bağlı olduğu krank miline KUVVET uyguluyor.
- Krank milinin merkezi ile piston kolu merkezi arasında X uzunluğu bulunuyor.
- Uygulanan kuvvet sonucu krank mili dönüyor.
- Tork = KUVVET x X uzunluğu
- Tork en yüksek olarak, X uzunluğunun en fazla olduğu zamanda elde ediliyor.
- X uzunluğunun sıfır olduğu yani pistonun en tepede olduğu noktada ise tork üretilmez.
- Tork = Kuvvet x Uzunluk (Sıfır) = Sıfır
Güç ile tork arasındaki ilişki nedir?
Temel olarak güç motorun birim zamanda yaptığı iştir. Tork ise döndürme gücünün ölçüsüdür. Aralarında ise direkt olarak bir ilişki vardır ve ikisinden birinde olan değişiklik diğerini etkiler. Bu bağı aşağıdaki formülden de anlayabiliriz. Burada dönme hızı devir/dakika olarak, tork Nm(Newton.metre), güç ise Hp olarak alınacaktır. 7121 sabit bir değerdir ve değiştirilemez.
Beygir Gücü (HP) = (Tork (Nm) x Motor Devri (D/D)) / 7121
Görüldüğü gibi güç ve tork birbirleri ile ve motor devri ile doğrudan alakalı iki değişkendir. Yani motor devrinin artması ve azalması sonucu bu iki değer de aynen etkilenir. Aşağıda atmosferik benzinli V8 silindirli bir motorun güç-tork-motor devri ilişkisini görebilirsiniz.
Motor devrinin artmasıyla gücün yani kırmızı çizginin doğrusal bir şekilde arttığı anlaşılıyor. Diğer taraftan torkun yani mavi çizginin 2500 devir/dakikaya kadar doğrusal bir artış gösterdiğini ancak daha sonra artışının yavaşlayıp ve gücün artmasına rağmen yaklaşık 6000 devir/dakikada düşmeye başladığını görebilirsiniz. Motor maksimum torkunu 6000 devir/dakikada üretebilirken maksimum güç yaklaşık 8000 devir/dakikada elde edilebilmektedir. Bu devirde üretilen tork ise neredeyse 1500 devir/dakikada üretilen tork ile eş değerdir. Yani tork verisi iyiden iyiye düşmüştür.
Motor devrinin artmasıyla gücün yani kırmızı çizginin doğrusal bir şekilde arttığı anlaşılıyor. Diğer taraftan torkun yani mavi çizginin 2500 devir/dakikaya kadar doğrusal bir artış gösterdiğini ancak daha sonra artışının yavaşlayıp ve gücün artmasına rağmen yaklaşık 6000 devir/dakikada düşmeye başladığını görebilirsiniz. Motor maksimum torkunu 6000 devir/dakikada üretebilirken maksimum güç yaklaşık 8000 devir/dakikada elde edilebilmektedir. Bu devirde üretilen tork ise neredeyse 1500 devir/dakikada üretilen tork ile eş değerdir. Yani tork verisi iyiden iyiye düşmüştür.
Motor devrine bağlı olarak gücün artarken torkun daha yavaş artması ve belli bir noktadan sonra düşmesi temel olarak formüldeki tork, güç ve devir ilişkisine bağlıdır. Ancak bu ilişki motor tipine (Dizel, benzinli, atmosferik veya aşırı besleme..vs) göre oldukça değişken olabilmektedir. Gücün ve torkun hangi motor devrinde elde edildiği de en az maksimum güç ve maksimum tork değeri kadar önemlidir.
Motorda güç ve tork nasıl ayrışır?
Her ne kadar insanlar genelde dizel ve benzinli motorlar üzerinden torku ve gücü karşılaştırıp dizeller için yüksek tork, benzinli için yüksek güç yakıştırması yapsalar da tork ve güç motordaki tasarım dinamikleri ile de alakalıdır ve burada tork ve gücün neden farklı amaçlara hizmet ettiğinin temeline inerek izah etmeye çalışacağız. Hacim, besleme tipi veya motorun dizel veya benzinli olmasına göre tork ve güç ayrımını daha sonraki bir yazımızda değineceğiz.
İçten yanmalı motor tasarımcıları temel olarak güç ve tork ilişkisi gözeterek tasarım yaparlar. Bazı durumlarda aynı özelliklere sahip iki motor (Ör: ,k, farklı markanın 1.6 litre atmosferik-benzinli motoru) farklı güç ve tork değerlerine sahip olabilirler. Bu farklılık bahsedeceğimiz dinamikler nedeniyle değişebilmektedir ve kullanım amacı düşünülerek bu tasarım yapılır.
Diğer taraftan krankı hızlı döndürme noktasında X mesafesinin daha kısa olmasına ihtiyacımız vardır. Lastik sökerken kullandığımız kol üstteki tertibattan daha kısadır ve daha hızlı bir şekilde döndürülebilir ancak somuna uygulayabileceğimiz tork daha düşük olacaktır. Krank üzerinde de benzer bir şekilde daha kısa X mesafesi sayesinde daha hızlı dönüş sağlanabilir. Hızlı döndürme motorun daha yüksek devire çıkabilmesi anlamına gelir ancak üretilen tork düşer. Yüksek devirlere çıkabilen bir motor daha yüksek güç üretme olanağına sahip olur.
Yorumlar