Motosiklet Teorisi #11, İş Güç vesire....

Web versiyonu Motosiklet Teorisi kitabinda yer almamaktadir.

Herkes motosikletlerin güç ürettiğini, hele “Sportbike” ların büyük “HP” (Horse Power- Beygir Gücü) lar ve “Tork” lar ürettiğini üç aşaği beş yukarı bilir…de nedir bu terimler, yani ne manaları var pek bilinmez.

Motosikletin güçlü bir makine olduğunu gözlemek için mühendis olmaya gerek yok tabii…bir yarış izleyen, hele canlı, yakında işleyen motorun sesinden, 300 km/h i aşabilen hızından bunun ne olduğunu anlar… Sesin özellikle farklı olması yüksek devirden kaynaklanıyor ki unutmayın, yuksek devir yüksek güç demek.

Bu gücü bilimsel olarak ölçmenin yolu bir mühendisin makineyi bir dinamometreye bağlaması ile olur. Buradan gerekli okumalar alınır ve HP / Tork değerleri okunur.

HP, “Horse Power” yada Türkçesi ile “Beygir Gücü” tabiri burada sıkça geçecek...Bu ifadeyi kimi yerde BHP “Brake Horse Power” (Fren Beygir Gücü) diye de görmüş olabilirsiniz ki ikisi de aynı anlama geliyor. Açıklayayım; motorun ne marifeti olduğunun anlaşılması onun yüklenmesi gerekiyor. Dinamometreye bağlı motora bir yandan gaz verilirken öte yandan çıkış milinede fren yaptırılır ve aslında ölçülen güç bu fren için harcanan güçtür. O yüzden BHP tabiri çıkmıştır ortaya...Tork da benzeri şekilde frenleme yolu ile ölçülür.

Değişik ulusların değişik standartları hakimdir bu birimde. Evrensel olarak kabul edilen metrik birim kW (Kilo Watt, yani1000W) tır. Diğer revaçta birimlerden DIN HP ve SAE HP bunların başlıcaları. Daha detaya girmek istemiyorum ancak şunu bilinki bir motosiklette HP değeri verildiğinde bu SAE HP olarak veriliyor, ki bu motorun şaft çıkışında (Crank HP yada Raw HP da denir) ölçülen güçtür. Tekerlekten ölçülen güç bundan %20-25 civarında düşük olabilir.

Önce “Tork” a bakalım…tork bizim lise bildiğimizin karşılığı olarak “moment” tir, bir ansiklopediye bakarsanız bunun “belli bir mesafeden uygulanan kuvvet” olduğunu görürsünüz.

(Moment tarif edilirken kuvvetin doğrultusunun önemi var. Moment her zaman bir noktaya göre tariflenir. Bir kuvvetin belli bir noktaya göre momenti, o noktadan kuvvet doğrultusuna inilen dikmenin boyu ile kuvvetin çarpımına eşittir. Yani bir noktanın x metre ötesinden o nokta doğrultusunda bir kuvvet uygulanırsa moment sıfır olur.)

Motosiklet dünyasında tork motorun yarattığı (ateşleme sırasında oluşan) patlama basıncı sonucu üretilen “moment” tir . Bu “moment” bir dizi mekanik yolla arka tekerleğe iletilir ve motosikletin ileri hareketini sağlar; belli süre sonucunda “iş” e dönüşür. “Tork” yada moment ftlb “Foot Pound” veya metrik olarak Nm “Newton Metre” yada Kilogram Metre (Kgm) diye ölçülür.

Gözünüzde canlanması için şöyle bir örnek vereyim; Motorun döndürdüğü mile 1m uzunluğunda bir başka çubuğu yandan bağlayalım ve ucuna 1kg lık bir ağırlık asalım. Bu düzenek motoru frenleyip durduruyorsa 1kgm lik bir tork / moment ürettiğini söyleyebiliriz. Yani 2004 model bir CBR1000RR ın 78.3 lbft tork ürettiğinin anlaşılabilmesi için bu güç frenlenmiş ve bu iş için yaklaşık 30cm (1foot) lik bir çubuğa 35.3 kg (78.3 lb)lık bir ağırlık kullanılmış.

(Burada frenlemekten kast edilen mili durdurarak değil, dönmesine izin vererek bir yandan da mili sıkıştırmak oluyor. Çünkü içten yanmalı motorlar belli bir devir sayısının altında –rölanti devri- güç veremezler, stop ederler. Bu nedenle motor frenleri prensip olarak giriş milinin dönmesine izin verirken ya su türbini ile –sulu fren- ya da fuko akımı ile –fuko akımlı fren- mile frenleyici bir moment uygularlar)

Eğer bir Dinamometre okumasına göz atarsanız bu tork un devire bağlı bir eğri çizdiğini görürsünüz. Buna tork eğrisi denir…Henüz doğmamış olan kusursuz dahi bir mühendisin dizaynı olan bir motor dümdüz bir tork eğrisi çizer…oysa ki bu eğriyi dümdüz yapmanın yolu zamanlama, yakıt karışımı, egzoz değerleri, basınç-sürtünme kusurları, valflerin çalışma verimliliği vb. gibi birkaç değişken ve kontrol altında tutulması güç problemler bu eğride bazi çukurlara-tepelere neden olmaktadır.

(Aslında ideal tork eğrisi bir doğru değil bir hiperbol oluyor. Esasen ideal güç eğrisi sabit güç anlamına geliyor. Halbuki içten yanmalı motor karakteri istenen karaktere benzemediğinden debriyaj kavraması ile baştaki devir sayısı boşluğu alınıp, vites kutusu ile de değişik kademelerle motor karakteri ideal eğrinin altına yayılıp biraz benzetilmeye çalışılıyor.)

Dikkat ettiniz mi hiç, bir otomobil yada motosikletten bahsedilirken, şu kadar maksimum tork, bu kadar maksimum tork lafları geçer…niyedir ki bu “maksimum”? Bu eğrinin dümdüz olmadığını yukarda gördüğümüz için işte bu “maksimum tork” kavrami ortaya çıkmaktadır.…Bir Honda Goldwing yada bir ağır-siklet Harley-Davidson da maximum tork düşük devirlerde alınır ve bu da bize iyi bir hızlanma oranı (*) ile düşük devirlerde kullanışlı bir güç verir…bu hantal yapılı motosiklet kullanılması kolay bir makineye dönüşür. Oysa bir süpersport da maksimum tork devir saatinin son üçte birinde ancak gelir.

“Devir saati” mi…Torkla uğraşıp duruyoruz ama devir sayısını hiç hesaba katmamış durumdayız. Buradan yine güç e geçelim.

Güç=Tork x Devir

Şöyle diyelim; motoru orta sehpaya kaldıralım ve istediğimiz devirde döndürelim. Tork olmadığı için güç te yoktur. Böyle bir deneyi tavsiye etmem ama dönen tekerleği elinizle tutmaya kalkarsanız işte o zaman tork ve güç ortaya çıkar. Motokros yarışlarında neden çok zıplayan motorların geride kaldığını anlıyorsunuz değilmi? Aynı şekilde yarış otomobillerinde de süspansiyon aracın zıplamasına -yerden kesilmesine- şans vermeyecek şekilde tasarlanır ki sürekli güç üretilebilsin, yola aktarılıp “iş”e dönüşebilsin. Açık deniz sürat motoru yarışlarında da keza pervanesini en uzun süre suyun içinde tutabilen, dalgalarda en az sekerek giden takımın şansı her zaman daha yüksektir.

Yani Rpm (devir dakika…Revolutions Per Minute) olmaksizin Tork hiçbirsey ifade etmiyor.

İki motor düşünün, ikisi de 80 FP tork üretiyor ama biri 5,000, diğeri 10,000 rpm yapabiliyor olsun…ikinci motor daha çok iş yapmaktadır. Yukardaki formülü gücün ölçü birimi HP (yada BG) olarak alırsak, ve formülü de Güç HP = Devir X Tork / 5252 dir. Ve bu formülle bütün bu ilişkiyi anlamaya başlayabiliriz.

Yukardaki örneğe bu formülü uygulayalım... 5,000 rpm yapan motorun 71.4 HP, 10,000 rpm yapanın ise 142.8 HP, yani diğerinin iki misli HP üretmekte olduğunu görürüz. Hangisi önemli şimdi? Tork mu devirmi? Gerçek dünyada her ikiside…J

Spiral, matkap, dremel vb. motoru diye bilinen el aletlerini alalım, bazıları çok yüksek devirli olmakla beraber çok düşük torkludur…22000 rpm lik boyle bir makinenin matkap olarak kullanımıyla hassas bir delik açmak isterseniz bunu başaramazsınız…deviri düşürürseniz otomobil cilalayamazsınız…yani devir, güç, ve tork işe yarar olmalı…

Dinamometre mühendislere Tork eğrisinin yanısıra Güç eğrisini de verir. Her motora gore değişik bir şekildedir ve maksimum devir her zaman maksimum torktan daha ilerde biryerlerdedir. Tork maksimumu bulduktan sonra hafif düşüş göstermesine rağmen devir ve güç de buna bağlı olarak artmaya devam eder. İşte bu farklılasmalar motosikletin karakterini belirlemektedir aslında.

Yanda örnek olsun diye bir Ducati ST4 un Tork/Güç diyagramini görüyorsunuz.

(Sarı eğrinin noktalarını ait oldukları devir sayıları ile (tabii devir sayısını çarparken rpm olarak değil radyan/s olarak kullanıyoruz: 1 rpm = 1/60 d/s = 2pi/60 radyan/s) çarparsak kırmızı eğriyi elde ediyoruz.)

Yarışçılar / sürücüler mümkünse her zaman geniş bir güç bandı ister… usta bir yarişçi her zaman fazladan bir 500rpm i fazladan 7BG ne tercih edecektir.

Bu eğrilere dikkatli bakacak olursak “güç bandı” nı Maksimum Tork ve Maksimum Güç noktaları arasındaki düşey şerit olarak görürüz. İşte sportif sürücü hızlandığında motor devrini her zaman bu iki nokta arasındaki “Mutlu Bölge”de tutmak istemektedir

Tork eğrisi ne kadar yatay, güç eğrisi ne kadar düzgünse ve maksimum tork ve maksimum güç noktaları arası ne kadar uzunsa o kadar sporif ve keyifli bir motorunuz var demektir.

Kötü bir örnek 2000 sezonunda Hondanın yarışa sürdüğü RC51 dir…güç bandı o kadar dardıki motosiklet kendi lastiklerini yedi durdu yarışlarda…her zaman fazla güç iyidir denmiyor yani…

Superbike üreticilerinin kitabında şu yazar…önce iyi bir tork eğrisi ve güç developmanı yapılmalıdır, hızlanma oranı arkadan gelir.

(*) Bu “Hızlanma Oranı” kavramı da yeni çıktı…evet halk arasında sıkça kullanılan bir deyim değil ve şu anlama geliyor: Motorun “Mutlu Bölge”ye ulaşabilme hızı…

Yani anlayacağınız yüksek peformans için üç eleman söz konusu ve bunların hepsi de hemen hemen aynı değerde…Tork, Güç ve Hızlanma Oranı…