토크와 마력의 차이점은 무엇입니까?

매우 기본적인 질문-토크와 마력의 차이점은 무엇입니까? Google 전체에 있지만 실제로 혼란스럽고 만족스러운 답변을 얻을 수 없습니다. 나는 당신에게 나의 혼란을 말할 것이다 :

토크는 가속의 표시입니까? 따라서 0-60mph 토크 곡선에서 자동차의 픽업을 찾으려면 사용해야합니다. 그렇다면 왜 마력 곡선이 사용됩니까? 마력은 무엇을 의미합니까?

최고의 주행 거리를 위해 기어를 변속 시키려면 (예 : 1-2) 10kmph로 변속하고 최대 전력을 추출하려면 22kmph로 변속하십시오. 사용자는 어느 것을 사용해야합니까? 그 이유는 무엇입니까?

토크 커브를 어디에서 사용하고 파워 커브를 어디에서 사용하는지 정말 혼란 스럽습니까? 그들의 의미는 무엇입니까? 사용자의 자동차에 대한 기여는 무엇입니까?

동력 <-> 토크 관계

일반적으로 동력 토크 간의 관계는 간단한 공식입니다.

Power[kW] = Torque[Nm] * RPM * π / 30,000

즉, 토크 / 전력 다이어그램에서 항상 한 곡선을 다른 곡선에서 계산할 수 있습니다 (동력 도계의 기능)

그렇다면 왜 항상 두 커브가 같거나 거의 같지 않습니까?

이 다이어그램은 5 가지 이론 모터의 몇 가지 곡선을 보여줍니다.

각 모터는 8000RPM에서 350Nm의 토크를 가지며 (따라서 RPM에서 동일한 피크 전력), 각 모터의 피크 토크는 450Nm입니다.

일반 운전자는 거리에서 3000RPM까지의 거리를 사용하므로 모터 # 2와 # 1이 가장 좋습니다. 그것들은 적당한 RPM에서 최고의 가속을 제공합니다.

모터가 매우 높은 RPM에서 작동하는 경주에서는 # 5를 선택하는 것이 좋습니다.

이 평가는 거의 같은 양을 나타 내기 때문에 동력 및 토크 곡선으로 수행 할 수 있습니다. 그러나 토크 커브는 파워 커브보다 훨씬 분명한 차이를 보여줍니다!

그러나 전력 곡선은 몇 가지 흥미로운 세부 사항을 보여줍니다. # 4의 힘은 4000에서 5000RPM 사이에서 감소 합니다. 또 다른 요점은 일반적으로 최대 전력이 최대 RPM이 아니기 때문에 RPM이 무엇인지, RPM 주변에서 어떻게 작동하는지 알고 싶습니다.

어떤 시점에서 RPM으로 토크가 이미 감소하지만 전력이 여전히 증가하는 이유는 무엇입니까?

천장에 도르래를 가로 지르는 로프를 당겨 들어 올리는 무게가 50kg이라고 상상해보십시오. 당신이 노력해야하는 힘은 일정한 속도로 그것을 당길 때 무게의 중력입니다. 50kg은 상당히 무겁기 때문에 천천히 들어 올립니다. 무게가 가벼우면 힘이 덜 들고 더 빨리 들어 올릴 수 있습니다. 1/3의 시간에 25kg을 들어 봅시다. 즉, 무거운 50kg 무게를 들어 올리는 동시에 총 3x25kg = 75kg을 들어 올릴 수 있습니다. 전력은 한 번에 수행되며 동시에 50kg 대신 75kg을 들어 올릴 수 있으므로 절반의 힘만 가해도 전력은 50 % 더 높습니다.

모터의 경우 거의 동일합니다. 높은 RPM에서는 회전하는 동안 토크 (힘)가 적을 수 있지만 동시에 회전 수가 많으므로 더 많은 힘을 전달할 수 있습니다.

기어 박스는 어떻게 되나요?

말했듯이, 권력은 시간당 작업입니다. 동력이 보존되므로 모터 샤프트의 동력은 휠의 동력과 같습니다. 위의 공식에서 모터의 휠 비율이 다를 때 발생하는 결과를 계산할 수 있습니다 (손실 무시).

Wheel_torque = Motor_torque * Motor_RPM / Wheel_RPM

다음 다이어그램에서는 BMW M3의 6 단 기어 (365Nm @ 4900RPM; 252Kw @ 7900RPM)에 대한 휠 토크와 모터 RPM을 플로팅했습니다.

그러나 동력 및 토크 대 속도를 그리는 것도 가능합니다.

그렇습니다. 모터의 365Nm은 첫 번째 기어에서 거의 6000Nm (4400lb ft)로 변환됩니다. 이것은 휠 크기뿐만 아니라 기어비의 큰 영향을 보여줍니다. 다른 한편으로, 주어진 RPM에서 전력은 항상 동일합니다.

4900RPM (최대 토크) 또는 그 이상의 속도로 2 단 기어로 변속하면 휠 토크가 약 50 % 감소합니다. (그리고 나중에 3으로 넘어 가면 약 50 %가 느슨해집니다).

즉, 변속은 동력 / 토크의 큰 손실을 의미하기 때문에 동력이 이미 떨어지더라도 경주에서 가능한 한 늦게 변속합니다. (내 그림의 빨간색 영역은 첫 번째 기어에서 RPM 범위가 4900에서 최대 범위임을 표시합니다.) 그러나 0에서 시작하는 가속 대회에서는 낮은 RPM에서 높은 토크가 도움이 될 것입니다. 가능한 한 빨리 고속에 도달하는 것이 중요하기 때문에 마지막에 조금 가속하더라도 중요하지 않습니다. 미터.

물론 실제로는 속도에 따라 드래그와 드래그가 증가하며이를 극복 할 수있는 유일한 방법은 더 많은 힘입니다. 따라서, 물론 힘은 최고 속도를 정의하지만,이 예는 힘이 이미 50km / h / 30mph 범위에서 중요한 역할을한다는 것을 보여줍니다.

그렇다면 힘이나 토크로 다른 자동차를 비교해보십시오.

변속기로 인한 RPM 비율의 막대한 영향을 보았으며 휠 둘레도 중요한 역할을합니다. 따라서 모터 토크 곡선 만보고 두 자동차를 비교하는 것은 불가능합니다. 이것은 여러 모터 옵션이 있지만 변속기가 동일한 자동차에서만 작동합니다. 힘이 조금 더 좋습니다! BMW M3는 늦게 변속 할 때 3 단 기어에서 125km / h 이상의 일정한 최대 출력을 제공합니다.

연비

토크는 모터가 단일 회전하는 동안 수행하는 작업의 측정치입니다. 더 정확하게:

Work_per_rev[J]= torque[Nm] * 2π

모터가 회전 당 항상 같은 양의 연료를 연소한다고 생각하면 (완전히 현실적이지는 않지만 OK), 즉 동일한 화학 에너지 (작업)가 방출되는 경우, 토크가 최대 일 때 화학 / 기계적 작업의 비율이 가장 좋습니다 . 따라서 토크가 높을 때 기계가 가장 효율적으로 작동합니다.

그러나 최상의 연비는 최고의 주행 거리와 같지 않습니다! BMW M3의 경우 : 4000RPM 대신 2000RPM으로 운전하면 토크가 340Nm에서 290Nm으로 감소하여 15 % 만 손실되지만 연료 소비는 50 % 감소합니다.
연료 효율이 최고는 아니지만 최상의 주행 거리를 위해 매우 낮은 RPM으로 운전하는 것이 좋습니다. 그러나 낮은 RPM에서 높은 토크는 확실히 주행 거리를 향상시킵니다.

결론

일반적으로 동력과 토크는 같은 두 가지 척도입니다. 모터의 강도. 하나의 곡선이있는 경우 다른 곡선을 계산할 수 있습니다.

동력은 자동차의 레이싱 기능과 최대 속도를 결정하지만 모터가 높은 RPM에 도달하면 가속 기능도 결정합니다

토크는 낮은 RPM에서 모터의 가속 기능을 훨씬 더 명확하게 보여 주지만 휠의 토크는 기어비와 휠 치수에 따라 다르므로 비교하기가 쉽지 않습니다. 일반 운전자는 낮은 RPM에서 높은 토크를 원합니다.

그리고 여기서 몇 가지 가정과 단순화를했습니다.

내 데이터에 대하여

BMW 프레스 사이트 에서 모터 커브를 얻었습니다 . 그리고 이 (불행히도 독일어) 사이트는 기어의 RPM을에서 타이어 치수, RPM의 세트 및 기어비 (또는 사용자 정의 비율)의 BMW 모델 및 계산 속도를합니다. 필자의 경우 휠의 둘레는 ~ 2m이고 속도는 7.5입니다. 12.9; 19.3; 25.6; 기어 1-6에서 30.1 및 35.1km / h 이를 통해 주어진 기어에서 주어진 모터 RPM에 대한 휠 RPM을 계산할 수 있습니다.

마력은 엔진이 생산할 수있는 전력량 (주어진 시간에 얼마나 많은 작업이 수행되는지)이며, 토크는 엔진이 만들 수있는 회전력의 양 (작업이 얼마나 많은지)입니다. 이 두 가지는 매우 복잡하게 연결되어 있으므로 다른 하나 없이는 가질 수 없습니다.

몇 가지 물리 방정식을 생각해야합니다.

힘 = 질량 x 가속

전력 = 작업 완료 (토크) / 시간

다른 것을 계산하기 위해 회전 운동 방정식으로 대체를 사용할 수 있습니다.

HP = (2 x pi x 토크 x RPM) / 33000 = (토크 * RPM) / 5252

일반적으로 엔진은 최대 토크 (따라서 산업용 디젤이 매우 느리게 작동)로 작동 할 때 가장 효율적이며, 토크는 특히 저속에서 자동차가 얼마나 빨리 가속되는지에 더 큰 영향을 미칩니다. HP는 더 높은 속도에서 더 많이 사용되며, 여기서는 자동차가 더 높은 속도를 달성하고 유지하는 데 필요한 능력을 나타냅니다.

예를 들어, 선박의 엔진을 비교하면 매우 낮은 RPM (수백 개만)에서 엄청난 양의 토크 (매우 무거운 것을 천천히 움직일 수 있음)를 경주 용 오토바이의 엔진과 비교하면 높은 RPM (10 ~ 12 천)으로 (가벼운 것을 매우 빠르게 이동시키기 위해)

토크는 일이고, 마력은 일률입니다

엔진의 맥락에서 :

• 토크는 방법을 나타내는 많은 엔진이 일정 시간에 일정 거리를 수행 할 수로드.

• 동력은 엔진이 해당 거리에서 해당 하중을 얼마나 빠르게 이동할 수 있는지 나타냅니다 .

이 둘의 차이점을 설명하는 데 도움이 될만한 다른 것들 :

• 토크는 정지 상태에서 차량을 가속시키는 것입니다

  ▲ Torque = ▲ Acceleration
  

  정지 상태 라는 단어 는 공기 역학적 항력이 차량의 직선 가속을 제한하지 않는 유일한 시간이기 때문에 여기서 매우 중요합니다. 이것이 저속에서 토크가 지배적 인 영향을 미치는 이유이기도합니다. 항력은 상대적으로 작습니다.

• 토크가 작동합니다. 그것은 짐을 당긴다

  같은 최대 마력을 개발하지만 엔진 속도가 다른 두 개의 다른 엔진으로 줄다리기 대회에서 두 개의 동일한 차량이 있다고 가정 해보십시오. 엔진 속도가 낮은 차량은 다른 휠보다 휠에서 더 많은 토크를 갖습니다. 이것은 또한 줄다리기 대회에서 이기는 엔진 이 될 것 입니다.

• 최고 마력은 최고 속도를 지배합니다

  Power = Resistive Forces x Vehicle Speed
  

  마력은 전력 또는 작업 속도의 측정 단위이므로 다음과 같습니다.

  ▲ Horsepower = ▲ Top Speed
  

토크는 엔진에서 특정 RPM으로 가하는 힘입니다. 동일한 기어링과 동일한 기어를 가진 두 대의 자동차에서 두 배의 토크를 만드는 자동차는 정확히 두 배 빠른 가속을합니다.

마력은 토크와 RPM으로 계산됩니다. 낮은 RPM에서 주어진 토크 량은 높은 RPM에서 동일한 토크 량보다 마력이 적습니다.

차량을 가속시키기 위해 뒷바퀴에 도달하는 힘의 양이 토크와 기어링 의 조합이기 때문에 마력이 중요합니다 . 일반적으로 말하면, 자동차가 더 높을수록 더 단단히 장착 할 수 있습니다. 자동차를 세게 조 일수록 주어진 양의 토크에 대해 더 빨리 가속됩니다. 마력은 토크와 RPM의 조합을 나타 내기 때문에, 실제로 선택된 변속비를 가진 대부분의 자동차가 어떻게 가속 할 것인지를 잘 나타내는 지표입니다.

극단적 인 예를 들자면, 매우 높은 회전 엔진 (공식 1 엔진)이 있다고 가정 해 봅시다. 250 ft lbs의 토크를 생성하지만 20k RPM의 최대 마력이 될 때까지 그 토크를 유지하여 거의 800 hp를 만듭니다. 반면에, 우리는 변위가 많지만 상대적으로 레드 라인이 낮은 엔진을 가지고 있습니다. 이 가상의 토크 카는 600 ft lbs의 피크 토크를 만들고 6k rpm으로 회전하여 600 마력을 약간 넘는다고 가정 해 봅시다. 더 많은 마력을 가진 자동차는 토크를 크게 줄입니다. 첫 번째 기어에서는 고회전 자동차가 토크 자동차보다 세 배나 세게 기어가 있다고 가정 해 봅시다. 높은 회전 자동차는 60mph와 18000rpm에 있고 토크 자동차는 60mph에 6000rpm입니다. 이로 인해 회전 속도가 높은 자동차가 실제로이 기어에 더 많은 휠 토크를 줄이므로 더 빨리 가속됩니다. 그리고 토크 카의 rpm이 떨어지면 엔진 속도가 여전히 2000 rpm으로 남아 있기 때문에 다른 카가 변속하는 동안 첫 번째 기어에서 60mph 이상 계속 가속합니다. 같은 드라마가 더 높은 기어에서도 반복 될 것입니다. 더 높은 기어가 더 단단히 고정 될 수있는 더 낮은 기어에 머물 수 있기 때문에 더 높은 HP 자동차는 일반적으로 더 빠르게 가속됩니다.

기어링-마력이 중요한 이유입니다. 긴밀한 기어링은 주어진 도로 속도를 달성하기 위해 자동차가 더 높은 속도로 회전해야 함을 의미합니다. 긴 기어링은 특정 속도로 주행하기 위해 차를 높게 회전 할 필요가 없음을 의미합니다. 트레이드 오프는 가속입니다. 따라서 대부분의 자동차에서 첫 번째 기어는 매우 단단하여 많은 소형 자동차에서 30mph 전에 끝납니다. 반면에, 오버 드라이브 기어는 매우 열악한 가속도를 제공하지만 자동차가 고속도로 속도에서 거의 공회전 속도를 유지하여 가스를 절약 할 수 있습니다. 또한 동일한 차량의 경우 최종 주행 비가 다를 수 있으며 이는 전체 가속 및 최고 속도에 영향을 미칩니다. 따라서 리어 비율이 3.00 인 자동차는 리어 비율이 4.10 인 같은 자동차보다 최고 속도로 더 느리게 가속됩니다.

가능한 가장 간단한 용어로 :

토크 = Lbs / Ft. 엔진에서 발생 하는 비틀림 힘을 구체적으로 측정 합니다.

마력 = 임의의 작업 단위로 구성 됩니다. 마력의 단위는 말이 180 파운드 이상의 힘으로 당길 수 있다고 가정 합니다.

이 토론에 참여할 때 대부분의 사람들이 저지르는 실수는 마력과 토크를 독립적으로 고려하는 것입니다. 거의 모든 사람들이 마치 서로 관련이없는 별도의 가치 인 것처럼 주장합니다. 그렇지 않습니다.

마력 = (토크 x RPM) / 5252

이 방정식은이 페이지에서 두 번째로 중요한 것이므로 마력과 토크가 동등하고 개별적으로 고려되어야한다고 말하는 사람은 기본적으로 상당히 기본이 아닙니다. 문제는 마력이 토크와 또 다른 가치 인 RPM (5252로 나눔)의 곱이라는 것입니다. 관련이 없거나 분리되거나 다르지 않습니다.

실제로 자동차의 마력을 측정하는 기계는 하나도 없습니다. 사람이 만든 숫자입니다. 자동차의 성능을 테스트 할 때 동력계를 사용하여 토크를 측정합니다. 엔진 성능의 측정은 토크입니다. 마력은 토크에 RPM을 곱한 값입니다.

마력, 토크 및 가속의 관계

전형적인 유추 : 잠재적 인 에너지 : 토크 :: 동역학 에너지 : 말력

움직임없이 토크가 존재할 수 있습니다.
마력은 움직일 때만 존재할 수 있습니다. 일하는 비율입니다.

엔진의 힘 = 토크 * 속도;

일정한 부하에서 작동하는 엔진을 참조하기 위해 최대 전력을 추출하는 데 전력 참조가 사용됩니다.
. 가변 부하 (예 : 기어 변속)에서 작동하는 엔진을 참조하려면 토크가 더 적합합니다.

곡선 :
토크 곡선 : 엔진에 대한 다양한 부하에서 엔진 대 엔진 rpm에 의해 생성 된 토크.
동력 곡선 (Power curve) : 엔진에 대한 다양한 부하에서 엔진 대 엔진 rpm에 의해 생성 된 동력. 이는 토크 곡선에 속도를 곱하여 얻을 수 있으므로 토크 곡선에서 시프트 + 길쭉한 버전이됩니다. 동력 토크 곡선 예 참조
연료 절약 곡선은 더 나은 이해를 위해 위 곡선에서 겹칩니다.

동력 곡선 / 토크 곡선과 연비 곡선이 혼동되고 있습니다.

동력 곡선이 주어지면 토크 곡선을 얻을 수 있으며 그 반대도 가능합니다.
연비 곡선은 겹치는 그래프로 명시 적으로 제공해야합니다.

이제 언제 무엇을 사용해야하는지 분명해야합니다.
최고의 마일리지를 얻으려면 마일리지 곡선을 따르십시오.
최대 전력을 얻으려면 전력 곡선을 참조하십시오.

토크 곡선은 일반적으로 변속 제어 장치 중 어떤 것이 가장 좋은 기어인지 알기 위해 변속기 제어 시스템의 기준으로 사용됩니다.

여전히 명확하지 않습니까? 실제 예를 확인하십시오

참고 : 곡선은 특정 부하 조건에서만 지정되므로 엔진의 실제 동작은 엔진의 현재 부하 및 입법 / 배출 규범 / 손상 보호로 인한 다양한 제한 사항에 따라 달라집니다.