Kampi vs. pyörä

Kun kuvataan auton tuottamaa tehoa ja vääntöä, esiin nousee aina kaksi numerosarjaa; kampiakselin (usein moottorin tai vauhtipyörän) hevosvoima/vääntömomentti ja pyörän hevosvoima/vääntömomentti. Nämä kaksi numerosarjaa aiheuttavat usein sekaannusta. Tämän kirjoituksen tarkoituksena on auttaa selittämään kampiakselin ja pyörän lukujen väliset erot ja yhteys.

Kampiakselin hevosvoima ja vääntömomentti

Autovalmistajien ajoneuvoilleen mainostamat hevosvoima- ja vääntömomenttiluvut ovat aina kampiakselin lukuja. Kampiarvot ovat moottorista mitattuja hv- ja vääntömomenttiarvoja. Jotta nämä arvot nähdään, moottori on kytkettävä moottoridynamometriin (lyhyesti dyno). Kaikki moottorin käyttämät lisävarusteet, kuten ilmastointilaitteen kompressori, ohjaustehostin, vaihtovirtageneraattori ja joskus jopa vesipumppu, irrotetaan moottorista testausta varten. Moottoridynamot sijaitsevat yleensä valvotuissa tiloissa, jotta moottorin suorituskykyyn vaikuttavia muuttujia voidaan rajoittaa. Moottori nostetaan käyttölämpötilaan ja ajetaan läpi kierroslukualueen, jolloin moottoridyno käyttää vastusvoimaa kampiakselin pyörimiseen. Tätä voimaa kutsutaan kuormitukseksi, ja se simuloi moottorin kiihdyttämistä autossa, johon se asennetaan. Moottoripainemittari mittaa tehon käyttämällä kuormaa, kiihtyvyyttä ja muutamia muita muuttujia. Moottoridynot ovat erittäin hyödyllisiä välineitä OEM-laitteiden ja kalibrointien suunnittelussa ja testauksessa. Kun moottori on asennettu ajoneuvoon, sitä ei voi enää testata moottoridynolla.

Pyörän hevosvoima ja vääntömomentti

Tehon ja vääntömomentin mittaaminen, kun moottori on asennettu ajoneuvoon, tehdään alustadynamometrillä. Tästä saadaan toinen numerosarja, pyörän hevosvoima ja vääntömomentti. Pyörä, termissä “pyörän hevosvoima ja vääntömomentti”, tulee siitä, että ne ovat ajoneuvon pyöristä mitattuja arvoja. Autojen jälkimarkkinamaailmassa virityksistä ja päivitysosista saatavat teho- ja vääntömomenttivoitot mitataan yleensä alustadynometrillä. Alustadynamotesti edellyttää, että koko ajoneuvo kiinnitetään “rullien” päälle niin, että pyörät pyörivät rullia ikään kuin ajoneuvo ajaisi. Alustadynoja on muutamia erilaisia. Dynojet-dynoissa on suuret ja erittäin raskaat rullat, kun taas toiset, kuten Mustang ja Dyno Dynamics, ovat kuormitukseen perustuvia dynoja, joissa on pienet rullat. Dynapack, toinen yleinen kuormitustyyppinen alustadyno, on ainutlaatuinen siinä mielessä, että rullien sijaan dynomoduulit on pultattu suoraan pyörän napoihin.

Dynojen tyypit

Dynojet-dynot mittaavat tehoa, koska ne on kalibroitu tarkasti rullan (rullien) massan ja inertian mukaan. Kuormitukseen perustuvat dynot taas toimivat samalla tavalla kuin moottoridynot. Kuormitus kohdistetaan pieniin rulliin, jotta pyörien kääntyminen vaikeutuu. Tyypillisesti näitä kuormitusarvoja voidaan muuttaa ja niitä muutetaan vastaamaan testattavan ajoneuvon eritelmiä, jotta dynamo voi simuloida paremmin maantieajoa. Dynojet tarjoaa Dynojet-koordinaattoriinsa pyörrevirtapäivityksiä, jotta kuormitusta voidaan hallita Dynojet-koordinaattorissa. Molemmat dynotyypit mittaavat kiihtyvyyttä, aikaa, moottorin kierroslukua, ilmakehäolosuhteita ja rullan nopeutta testitulosten tuottamiseksi. Yhtäläisyyksistä huolimatta eri dynojen tulokset vaihtelevat melko usein laskentamenetelmien ja olosuhteiden vuoksi, minkä vuoksi on parasta pitäytyä saman dynon käyttämisessä ja vertailla saman auton ennen- ja jälkeen-tuloksia sen sijaan, että vertailtaisiin eri autoja eri dynoilla.

Kampiakselin ja pyörän välinen suhde

Kampiakselin ja pyörän väliset luvut liittyvät toisiinsa, mutta kampiakselin ja pyörän väliset luvut ovat kuitenkin melko erilaisia. Ero tulee ns. voimansiirtohäviöistä. Yksinkertaisesti sanottuna osa moottorin tehosta käytetään vaihteiston käyttämiseen, vetoakselin (-akselien) pyörittämiseen, tasauspyörästöjen pyörittämiseen ja akselien/jarrulevyjen/pyörien pyörittämiseen. Kaikkien lueteltujen komponenttien liikuttamiseen käytetty moottorin teho vaihtelee vaihteistotyypin (automaattivaihteisto vs. manuaalivaihteisto vs. DCT vs. MCT vs. jne.), voimansiirtotyypin (RWD, FWD, AWD) ja kaikkien komponenttien yleisen painon ja mittojen mukaan. Monesti ihmiset yrittävät asettaa yksinkertaisen prosenttiluvun voimansiirtohäviöille.

Juuri voimansiirtohäviöiden takia vuoden 2012 C63 AMG Black Series, jonka tehoa mainostetaan 510 hv:llä, mittaa tyypillisesti noin 400 hv:n tehon pyörissä Dynojet-dynossa.

Tämä aiheuttaa yleisesti sekaannusta ja kysymyksiä, kuten:

“Mercedes sanoo, että teho on 510 hv:tä, mikä autossani on vialla”?”

“Se tuottaa 510 hevosvoimaa varastossa, miksi dyno sanoo, että se tuotti vain 470 hevosvoimaa sen jälkeen, kun asensin pitkät putkikeräimet ja viritin ECU:n, miksi se menetti tehoa?”

Kääntäen, jotkut uusista Turbo- ja BiTurbo-AMG-malleista mittaavat pyörillä teholukuja, jotka ovat melko lähellä kampiakselilukuja, joita mainostetaan, mikä lisää entisestään hämmennystä. Voimansiirtohäviöt ovat edelleen olemassa ja pitkälti ennallaan aiemmista malleista. Näiden ajoneuvojen kampiakselilukujen ja pyörän lukujen välinen pienentynyt ero on seurausta käytännöstä, joka tunnetaan nimellä “underrating”. Käytäntö juontaa juurensa muskeliautosotaan, jossa valmistajat mainostivat alhaisempia lukuja auttaakseen torjumaan suuritehoisten ajoneuvojen nousevia vakuutusmaksuja.

Useimmissa tapauksissa totuus on, että mikään ei ole vialla, jos dyno osoittaa, että ajoneuvo tuottaa alhaisemman luvun kuin mitä valmistaja on mitoittanut, tai jos dynolukusi poikkeavat merkittävästi samankaltaisesta ajoneuvosta, joka on testattu toisella dynolla. Voimansiirtohäviöt ovat luonnollinen ja väistämätön osa autoja. Ajan myötä kevyempien materiaalien ja tehokkaampien voimansiirto- ja voimansiirtokomponenttien käytön myötä voimansiirron häviöt ovat parantuneet nykyiseen tasoonsa. Dynojet on jo pitkään ollut alan standardi mitattaessa tehoa pyöristä. Dynojet-dynoskoopit osoittivat tiettyjä malleja, jotka johtivat yleisiin 15 prosentin (2WD) ja 25 prosentin (AWD) voimansiirtohäviösääntöihin. Näitä sääntöjä sovelletaan yleensä manuaalivaihteisiin ajoneuvoihin, sillä automaattivaihteiset ajoneuvot ovat alttiita suuremmille häviöille momentinmuuntimien ja monimutkaisempien sisäisten komponenttien vuoksi. Säännöt eivät kuitenkaan ole absoluuttisia tai 100-prosenttisen tarkkoja. Vaihteistotyyppi, pyörien ja renkaiden koko, vetoakselin paino, jarrupyörät jne. vaikuttavat kaikki voimansiirron häviöihin. On parasta ymmärtää, että yleiset säännöt ovat puhtaasti arvioita ja että dynotestauksen paras hyöty on mitata ennen- ja jälkeen-tulokset tietyllä ajoneuvolla samalla dynolla.

Tehon vaihtelut

Advertoidut voitot ovat arvioita HP:n ja vääntömomentin arvosta “moottorissa”, jotka on laskettu dynamometrillä ihanteellisissa olosuhteissa mitatuista voitoista, ja ne osoittavat tyypillisesti suurimman mahdollisen muutoksen. Todelliset voitot riippuvat seuraavista tekijöistä:

• Malli – Valmistajat käyttävät samaa moottoria useiden mallien ajoneuvoissa. Usein ne ovat eri viritystilassa, esimerkiksi: vuoden 2008 C63 ja vuoden 2008 CLK Black Series. Molemmissa on sama moottori, mutta C63:ssa oli kuitenkin 451hv, kun taas CLK63:ssa oli 507hv. C63:ssa on luonnollisesti enemmän tehonlisäyksiä, koska se lähtee liikkeelle alhaisemmalta tehotasolta.
• Mallivuosi – Samoin kuin edellä, ajan myötä valmistajilla on tapana lisätä hieman tehoa ohjelmiston avulla vuodesta toiseen tai tarjota “Performance Packages” -paketteja, joissa tehoa lisätään. Moottorit pysyvät suurelta osin muuttumattomina. Tämän seurauksena lopullinen viritetty teho pysyy samana, mutta voitot ovat pienemmät, koska lähtökohta on nyt korkeampi.
• Polttoaine – Polttoaineen laatu on erittäin tärkeää suorituskykyisissä ajoneuvoissa. Huonolaatuinen ja/tai matalaoktaaninen polttoaine vaikuttaa suuresti moottorin tehoon ja mahdollisesti jopa moottorin terveyteen. Parhaan mahdollisen tuloksen saavuttamiseksi tulisi aina käyttää huippumerkin premium-polttoaineita.
• Sää/olosuhteet – Lämpötila, kosteus, korkeus ja ilman tiheys vaikuttavat kaikki moottorin suorituskykyyn. Kuumuus, korkea ilmankosteus ja ohut ilma vähentävät moottorin tehoa, sillä polttomoottorit reagoivat eri tavoin eri ilmatiheyksiin.
• Moottorin terveys – Korkeammat kilometrit johtavat yleensä lisääntyneeseen kerääntymiseen ja alhaisempaan puristukseen, mikä voi vaikuttaa ja vaikuttaa moottorin tehoon. Asianmukaisesti huollettujen moottoreiden suorituskyky on parempi kuin väärinkäytettyjen tai laiminlyötyjen moottoreiden.
• Tukiparannukset – Jotta moottori tuottaisi maksimaalisen tehon millä tahansa Weistec-tuotteella, on oltava tukiparannukset käytössä. Likaisesta ilmansuodattimesta tai alkuperäisistä sytytystulpista tulee nopeasti heikkoja lenkkejä.

Weistec Engineeringin dyno

Weistec Engineeringillä on Dynojet 424xLC Linx -dyno. Se on linkitetty 4WD-dyno, jossa on kuormanohjauksen pyörrevirtamoduuli.

Päädyimme Dynojet 424xLC Linx -dynoon seuraavista syistä:

• 4WD oli välttämätön, sillä monet Mercedes AMG -mallit ovat saatavana vain 4Matic-nelivetoisina.
• Linx-vaihtoehto linkittää etu- ja takarullat massiivisella teollisuuden kiilahihnalla. Tämä on ratkaisevan tärkeää monissa Mercedes-ajoneuvoissa, sillä linkittämätön voimansiirto voi vahingoittaa nelivetoisten ajoneuvojen vaihteistoa, koska keskitasauspyörästö/siirtokotelo olisi tällöin vastuussa kahden erittäin raskaan rullan pitämisestä samassa nopeudessa.
• Vyörytysvirtamoduulin avulla kalibrointi-insinöörimme voivat soveltaa kuormitusta simuloidakseen paremmin maantieajoa ja kehittää virityksiä, jotka tarjoavat suuria parannuksia OEM-ajettavuuteen.
• Dynojet on markkinoiden suosituin alustadynamometri, ja monet ihmiset haluavat nähdä mieluummin Dynojetista saatuja lukuja kuin muista dynomalleista.
• Muut dynometrit kalibroidaan usein uudelleen tai muutoin säädetään “lukemaan kuin Dynojet” ja näin ollen niiden lukemat ovat täysin erilaiset kuin toisen saman merkin ja mallin dynometrin lukemat.
• Koska kyseessä on inertiapohjainen dynometri, ei ole yksinkertaisia tapoja manipuloida tuloksia, mikä auttaa pitämään tulokset johdonmukaisina, jos vertailuja on tehtävä toisen Dynojet-dynometrin tuloksiin. Inertiamuuttujia voi muuttaa vain Dynojet itse, eivätkä he tee sitä kenenkään puolesta.
• Dynojet-ohjelmisto tarjoaa kourallisen korjauskertoimia (SAE, DIN, JIS, EEC ja korjaamaton), joilla voidaan kompensoida vain ilmakehän olosuhteita, kuten lämpötilaa, painetta ja kosteutta.