Historia pomiarów mocy silników jest zapewne tak stara jak same jednostki napędowe. Nic w tym dziwnego. Wszak konstruktorzy zawsze chcieli wiedzieć, czy ich obliczenia sprawdziły się w praktyce, a użytkownicy, czy sprzedany im produkt dysponuje osiągami podanymi przez producenta.
Obecnie do tego celu wykorzystuje się specjalne stanowiska w laboratoriach badawczych wielkich koncernów bądź proste hamownie podwoziowe w mniejszych firmach i warsztatach. Zastanówmy się jednak, czy pomiary na hamowni podwoziowej, gdzie moc mierzona jest na tylnym kole motocykla, będą identyczne z pomiarami na stanowisku kontrolującym jedynie wydajność samego silnika. Przeanalizujmy również, jaka część energii dostarczonej do jednostki napędowej wraz z paliwem zamieniona zostaje na pracę, oddawaną do dyspozycji kierowcy.
Pod koniec lat osiemdziesiątych angielscy specjaliści z Motor Industry Research Association (MIRA) przeprowadzili szczegółowe badania strat mocy w nowoczesnym silniku motocyklowym. Obiektem zainteresowania była przeciętna, czterocylindrowa jednostka napędowa o pojemności skokowej 750 ccm, z rozrządem typu DOHC i szesnastozaworową głowicą. Wał korbowy ułożyskowany był na panewkach, a wałki skrzyni biegów podparte łożyskami tocznymi.
Trudno mówić oczywiście o całkowitej nieomylności przeprowadzonych pomiarów, jednak ich wyniki dają pewne pojęcie o stratach mocy w silnikach. Wystarczy zmienić gatunek oleju czy zakres temperatury pracy jednostki napędowej, by zmieniły się końcowe wyniki. Przyjęto zatem uśrednione wartości: temperaturę pracy 80-100 stopni Celsjusza i olej syntetyczny SAE 10W40 SF. Warto jeszcze dodać, że obroty pomiarowe miały wartość 10 000 obr./min.
Największe straty wynikają, jak się okazało, z chłodzenia jednostki napędowej (procentowo 33%), niewiele mniej pochłaniają gazy spalinowe, a raczej ciepło umykające wraz z nimi (32%). Tarcie tłoków i pierścieni tłokowych o ścianki cylindra pochłonęło 3,7% energii dostarczonego paliwa, a wałki rozrządu i napęd zaworów – 2,5%. Tarcie w łożyskach wału korbowego to straty rzędu 2,5%, a napęd pompy cieczy chłodzącej, pompy oleju i alternatora zabrał 1,1 %. Tylko 25,2% wprowadzonej w postaci paliwa energii zostało zamienione w użyteczną pracę, która mogłaby być później spożytkowana do napędzania motocykla.
Przedstawiając sprawę bardziej obrazowo, przyrównajmy dane procentowe do konkretnych wartości, tak dobrze znanych wszystkim użytkownikom jednośladów. Ilość dostarczonego do cylindrów paliwa przy 10 000 obr./min przedstawia wartość opałową, która w teoretycznych obliczeniach wystarczyłaby w badanej jednostce napędowej do „wytworzenia” mocy równej 325 KM. Jednak 211 KM(!) ucieka wraz z ciepłem przez układ chłodzenia i układ wydechowy, 8 KM pochłaniają łożyska wału korbowego, tarcie tłoków 12 KM, układ rozrządu 8 KM, a 3,5 KM inne straty mechaniczne silnika (pompa cieczy chłodzącej, pompa oleju, alternator).
W efekcie otrzymujemy zaledwie ok. 82 KM przy pomiarze na wale korbowym. Moc, jaką dysponuje motocykl na styku tylnego koła z jezdnią, jest jeszcze mniejsza, bowiem kolejne straty powstają w układzie przeniesienia napędu: sprzęgle, skrzyni biegów, łańcuchu napędowym lub w łożyskach wału kardana oraz w przekładniach związanych z danym rodzajem napędu tylnego koła.
Warto przy tym zaznaczyć, że znacznie mniejsze straty powstają przy zastosowaniu wału napędowego. Konkretnym przykładem może być Yamaha V-Max, o mocy silnika 145 KM (pomiar na wale korbowym). Na tylnym kole V-Max dysponuje mocą ok. 120 KM, przeniesienie napędu zabiera więc tej potężnej maszynie aż 25 KM.
Czasami jestem świadkiem dyskusji fanów dwóch kółek, którzy spierają się o sposób pomiaru mocy maksymalnej motocykli. Warto zatem wiedzieć, że dane techniczne dotyczące mocy i momentu obrotowego silników, podawane w prospektach i katalogach, opierają się na pomiarach na wałach korbowych silników. Przebieg samych pomiarów, prowadzonych przez producentów i czynniki kontrolne w poszczególnych krajach są jednak różne.
Normy zakładają pomiar z uwzględnieniem napędu dodatkowych podzespołów (DIN – zdecydowanie najczęściej stosowaną) lub z ich pominięciem (SAE – powszechnie stosowana w USA). Wyniki już w tym przypadku mogą się różnić o ponad 10 KM! Dodać trzeba, że w niektórych krajach jednostki, w których mierzy się moc, różnią się znacznie od powszechnie stosowanych. Jeden angielski BHP (Brake Horse Power) równy jest 1,014 KM. Zanim więc odczytamy dane techniczne silnika z reklamowego folderu sprawdźmy, w jaki sposób są one opracowane. Pamiętajmy również, że bardzo często odbiegają one od rzeczywistości, i to nie tylko „in minus”, ale również „in plus”. Przepisy homologacyjne przewidują zazwyczaj pięcioprocentowy błąd producenta, a więc deklarowana przez fabrykę moc maksymalna 100 KM nie może być wyższa niż 105 i niższa niż 95 KM.
Tekst: Dariusz Dobrowolski