وبلاگ
اسب بخار
اردیبهشت
اسب بخار
اسب بخار (Horsepower) یکی از متداول‌ترین کلماتی است که در توصیف قدرت پیشرانه از آن استفاده می‌شود. در حال حاضر از این کلمه به عنوان یکی از معیارهای مقایسه انواع خودرو استفاده می‌شود اما بسیاری از افراد از مفهوم آن اطلاعی نداشته و حتی برخی آن را با مفهوم گشتاور اشتباه گرفته‌اند. یدک لوکس در این مقاله علاوه بر ذکر تاریخچه‌ای از اسب بخار به 10 سوال مهم درباره این مفهم پاسخ داده است.
تاریخچه اسب بخار
برای اولین بار در قرن هجدهم میلادی یک مهندس اسکاتلندی به اسم جیمز وات از مفهوم اسب بخار استفاده کرد.
وات در آن زمان در یک معدن زغال سنگ کار می‌کرد و دنبال شیوه‌ای برای محاسبه قدر بالا کشیدن سطل زغال سنگ بود.
او دنبال محاسبه قدرت اسب‌ها هنگام بالا کشیدن سطل‌های زغال سنگ توسط قرقره بود.
وات پس از بررسی و محاسبه دقیق متوجه شد هر اسب با کمک قرقره و طناب در هر ثانیه می‌تواند وزنی معادل 75 کیلوگرم را به ارتفاع یک متر بلند کند.
در واقع وات در روشی به مقایسه قدرت موتور اختراعی خود با توان اسب پرداخت تا از این طریق به کشاورزان و معدن‌داران آن دوران بفهماند که روش ابداعی او چقدر قدرت دارد.
این مهندس اسکاتلندی، بعدها از این روش برای محاسبه نیروی تولیدشده توسط ماشین‌های بخار استفاده کرد و اسم این نیرو را اسب بخار گذاشت.
در این واحد اندازه‌گیری هر اسب بخار معادل 746 وات قدرت داشت.
اسب بخار چیست؟
همان اندازه‌گیری انرژی تولیدی و میزان انرژی تولید شده در موتور است.
بد نیست بدانید که یک اسب واقعی کمی بیشتر از ۱۴ اسب بخار قدرت دارد.
تا قبل از سال ۱۹۷۲ میلادی ناخالص بودن، برای موتورهایی که به اگزوز یا ورودی هوا وصل نبودند و در پایه کار می‌کردند، اندازه گیری می‌شد.
البته اسب بخار واقعی که موتورها در آن زمان تولید می‌کردند، با اندازه گیری‌های استفاده شده تا آن زمان متفاوت بود.
از همین رو وسایل نقلیه مدرن عموما به معیارهای دیگری مانند درجه‌بندی لیتر ارجاع داده می‌شوند.
فرمول اسب بخار چیست؟
در گذشته اندازه‌گیری اولیه قدرت اسب بخار با آن فرمولی که در حال حاضر استفاده می‌شود، متفاوت بود. درواقع تا سال ۱۹۷۱ میلادی اصطلاح “ناخالص” اسب بخار رایج بود.
اما امروزه برای محاسبه از فرمول قدرت ضربدر گشتاور در حداکثر سرعت و تقسیم بر ۵۲۵۲ استفاده می‌شود.
به بیان دیگر، در صنعت خودروسازی برای محاسبه قدرت پیشرانه خودرو، ابتدا توسط دستگاه‌های مخصوص باری را بر روی موتور قرار می‌دهند.
در مرحله بعد گشتاور خروجی موتور را اندازه‌گیری کرده و با ضرب در دور موتور و تقسیم بر عدد 5252 میزان قدرت پیشرانه برحسب اسب بخار را به دست می‌آورند. به عنوان مثال ماشینی با دور موتور 3600 دور در دقیقه و گشتاور تولیدی 200 نیوتن متر، 137 اسب بخار قدرت دارد.
باید توجه داشته باشید که روش محاسبه ذکر شده فقط برای موتورهایی که قابلیت تنفس طبیعی دارند، کاربرد دارد.
درواقع برای محاسبه قدرت موتورهای توربوشارژر از فرمول دیگری استفاده می‌شود.
فرمول کلی محاسبه اسب بخار: قدرت = گشتاور X دور موتور / ۵۲۵۲
کارکرد اسب بخار در خودرو چیست؟
اسب بخار درواقع یک اصطلاح رایج برای مقایسه توان موتور خودروها است.
برای فهمیدن درست اسب بخار، ابتدا باید با مفهوم توان آشنا شوید.
در یک تعریف ساده می‌توان گفت “توان” کار مورد نیاز برای حفظ سطح مشخصی از فعالیت مکانیکی است.
یعنی هرچه یک موتور اسب بخار بیشتری داشته باشد، توانایی بیشتری در راندن چرخ‌ها و در نتیجه افزایش سرعت ماشین خواهد داشت.
به همین دلیل است که متخصصان معتقدند در صنعت خودروسازی، مفهوم اسب بخار با مفهوم سرعت گره خورده است.
به همین دلیل از اسب بخار برای مقایسه سرعت میان ماشین‌های مختلف استفاده می‌کنند.
هر اسب بخار چند آمپر است؟
همان‌طور که می‌دانید، آمپر بیانگر بار جریان الکتریکی است که موتور خودرو می‌تواند برای مدت زمان نامشخصی آن را بدون تخریب عایق و ترکیبات الکتریکی موتور، حمل کند.
شاید برایتان جالب باشد که بدانید هر اسب بخار معادل ۷۴۵.۶ آمپر است.
همان‌گونه که پیشتر نیز عنوان شد، مقدار سرعت و گشتاور برای محاسبه اسب بخار مورد نیاز است، اما نشان دهنده قدرت تنها نیست.
درواقع بعضی موتورهایی که در ماشین‌ها قرار دارند، توانایی سرعت بسیار بالایی داشته اما قدرت اسب بخار بالایی ندارند.
یعنی اگر اتومبیلی خریده‌اید که ۲۰۰ اسب بخار قدرت دارد، نمیتوانید نتیجه بگیرید که این وسیله نقیله در حرکت کند است.
تفاوت اسب بخار در موتور الکتریکی چیست؟
برای پاسخ به این سوال، باید بدانید که میزان اسب بخار در موتور الکتریکی به نوع آن وابسته بوده و در هر خودرویی متفاوت است، اما آنچه که مشهود بوده، قدرت بالای آنها است.
این امر به توان خروجی موتور خودروها (الکتریکی و یا دیزلی) اشاره دارد و قدمت آن به اواخر قرن 19 میلادی بازمی‌گردد.
از همین رو، خروجی موتور یک وسیله نقلیه الکتریکی را می‌توان به دو صورت کیلووات یا PS عنوان کرد.
البته همان‌گونه که اشاره شد تفاوت اسب بخار به نوع موتور ماشین بستگی دارد اما بدون شک هر قدر میزان قدرت اسب بخار موتور الکتریکی بالاتر باشد، بیشتر در هزینه‌های آن تاثیرگذار خواهد بود.
رابطه حجم موتور و اسب بخار چه تاثیری بر عملکردشان دارد؟
حجم موتور که به آن پیشرانه نیز می‌گویند، بر حجم سیلندرهای ماشین اشاره دارد که کاربرد آن مشخص کردن میزان قدرت خروجی موتور است.
بد نیست بدانید که به مرور زمان موارد دارای اهمیت برای قیمت‌گذاری خودرو تغییر کرده و در حال حاضر حجم بالای موتور در یک ماشین ملاک قیمت‌گذاری و یا کیفیت خودرو نیست.
درواقع اکنون بیشتر خودروسازان از موتورهای کم‌حجم توربو استفاده می‌کنند. حجم موتور با اسب بخار رابطه بسیار نزدیکی با یکدیگر دارند و هر دو بر توان خودرو و شتاب آن تاثیرگذار هستند.
علاوه بر این، هر دو مورد بر ارائه حداکثری نیرو، مصرف سوخت بسیار کم و میزان استهلاک ماشین تاثیر می‌گذارند.
قدرت موتور و اسب بخار چه رابطه‌ای دارند؟
توان موتور را با واحد وات می‌سنجند. درواقع هر یک اسب بخار برابر با 746 وات است. یعنی اگر یک اسب با تمام توان شروع به دویدن کند، می‌تواند توانی معادل 746 وات تولید کند. به بیان دقیق‌تر می‌تواند به اندازه 746 وات، برق تولید کند.
هر اسب بخار چقدر سرعت دارد؟
ممکن است برای شما سوال شده باشد که هر اسب بخار چقدر سرعت دارد؟
اما باید بدانید که این سوال، یک پرسش نادرست است.
چرا که سرعت یک خودرو به موارد دیگری مانند ضریب اصطکاک و مقاومت هوا، وزن اتومبیل، سطح مقطع، ضریب دنده و… بستگی دارد. البته هنوز هم اسب بخار برای مقایسه سرعت موتور ماشین‌های مختلف استفاده می‌شود.
بد نیست بدانید که میزان محاسبه سرعت هر اسب بخار به عواملی مانند سرعت حرکت وسیله نقیله، جریان مخالف هوا و توان وسیله نقیله بستگی دارد.
حال بهتر است سوال بالا را اینگونه مطرح کرد، سرعت و قدرت اسب بخار چقدر است؟
در این صورت باید گفت که یک اسب بخار، بین ۷۳۵.۵ تا ۷۵۰ وات است.
این عدد به وسیله تجهیزات طراحی شده برای آزمایش میل لنگ، محاسبه می‌شود، به همین دلیل رتبه‌بندی اسب بخار میان محاسبه و آزمایش ثابت نیست.
به عنوان مثال اگر وسیله نقلیه‌ای با قدرت ۲۰۰ اسب بخار را روی دستگاه تست قرار دهید، تست آن کمتر از ۲۰۰ است. این امر نشان می‌دهد قدرت اسب بخار به عنوان حداکثر انرژی خروجی اندازه‌گیری می‌شود.
علاوه بر این، باید توجه داشته باشید مقدار مشخص اسب بخار که وسیله نقلیه‌ای در یک نمونه تولید می‌کند، همیشه یک مقدار ثابت نیست.
عمده‌ترین دلیل آن کاهش جریان هوا در موتور است. محدود کردن اگزوز نیز باعث کاهش قدرت اسب بخار می‌شود.
از همین رو موتور ماشین همواره باید در شرایط عالی نگهداری شود و فیلترها نیز به صورت منظم و دوره‌ای تعویض شوند.
چرا که با ثابت نگه داشتن جریان هوا و اگزوز مناسب، می‌توان عملکرد موتور خود را در اوج حفظ کرد.
یکی دیگر از عواملی که بر میزان اسب بخار تولید شده تاثیر دارد، سیستم سوخت خودرو است.
به همین دلیل برای بالا بردن میزان قدرت اسب بخار، لازم است جریان کافی سوخت به موتور ارسال شود.
در این فرآیند پمپ‌های سوخت و فیلترهای سوخت از اهمیت بسیاری برخوردار هستند. بد نیست بدانید، به همین دلیل است که قدرت اسب بخار موتور می‌تواند با افزایش سن موتور کاهش پیدا کند.
تفاوت گشتاور و اسب بخار چیست؟
یکی دیگر از سوال‌هایی که ممکن است به ذهن افراد خطور کند، تفاوت گشتاور و اسب بخار است.
برای پاسخ به این سوال بهتر است ابتدا با مفاهیم آن آشنا شوید.
گشتاور از مفاهیم اصلی در بررسی ویژگی‌های موتور اتومبیل بوده که برخی آن را با مفهوم اسب بخار اشتباه می‌گیرند.
به بیان ساده‌تر گشتاور تمایل یک نیرو به چرخاندن جسم است که همین امر باعث حرکت چرخ‌ها و شتاب گرفتن خودرو می‌شود.
از نظر ریاضی این دو مفهوم با یک فرمول به یکدیگر ربط پیدا می‌کنند: P = T . ω
علاوه بر این، به دلیل آنکه اندازه‌گیری گشتاور راحت‌تر از اندازه‌گیری مستقیم توان این واژه است، معمولا ابتدا گشتاور را اندازه‌گیری کرده و بعد با کمک یک فرمول ریاضی، اسب بخار را محاسبه می‌کنند.
باید بدانید هر چقدر گشتاور تولید شده در یک ماشین بزرگ‌‍تر باشد، بدان معناست که چرخ‌ها با سرعت بالاتری می‌چرخند اما هر چه اسب بخار یک موتور بیشتر باشد، یعنی پتانسیل گشتاور بالاتری دارد.
هر اسب بخار چند سی سی است؟
بسیاری از متخصصان معتقدند، نمی‌توان برای یک اسب بخار واحد سی سی عنوان کرد. چرا که سی سی واحد اندازه‌گیری حجم بوده اما اسب بخار واحد اندازه‌گیری توان است.
اما می‌توان بررسی کرد که تاثیر سی سی بر روی توان حرکتی موتور چقدر است، البته برای این کار باید نقش سی سی را در اسب بخار عنوان کرد.