Jaki koń jest, każdy widzi. Problem polega na tym, że w motocyklach występuje ich co najmniej kilka różnych gatunków. Są konie mechaniczne, parowe, a nawet imperialne. Jakie są między nimi różnice? Czym je karmić? Czy koń niemiecki jest mocniejszy od amerykańskiego? Czy to prawda, że Francuzi hodowali własną odmianę koni mechanicznych? Odpowiedzi na te pytania znajdziecie poniżej.
Savery i jego silnik
Historia gatunku, jakim jest koń mechaniczny, sięga początków XVIII wieku. To właśnie wtedy pierwszy raz pojawiła się koncepcja zastąpienia żywych koni silnikiem. W 1702 roku pisał o tym brytyjski wynalazca, Thomas Savery. Wynaleziona przez niego pompa parowa, często nazywana silnikiem Savery’ego, znalazła zastosowanie w brytyjskich kopalniach i okazała się urządzeniem mogącym z powodzeniem zastąpić używane wtedy konie. Chociaż to nie Savery jest ojcem konia mechanicznego, to zainspirował Jamesa Watta do tego aby taką jednostkę miary stworzyć.
Koń parowy
Pierwszym koniem, jakiego udało się oswoić, był koń parowy. Zrobił to genialny szkocki wynalazca, inżynier i chemik, James Watt. W głównej mierze to właśnie jego rozwiązania w zakresie silników parowych oraz oswojone przez niego konie parowe zapoczątkowały Rewolucje Przemysłową. James Watt konstruował i sprzedawał maszyny parowe mogące zastąpić żywe konie napędzające maszyny w kopalniach i fabrykach. W 1782 roku James Watt i Matthew Boulton stworzyli i ustandaryzowali jednostkę znaną dzisiaj jako koń parowy (horsepower / HP). Dzięki temu ich klienci mogli bez problemu zakupić silnik o potrzebnej im wydajności. Niezaprzeczalnym atutem wprowadzenia ustandaryzowanej miary było to, że od tej pory każdy mógł w łatwy sposób porównać wydajność dwóch silników.
Co to jest koń
Określenie koń mechaniczny (KM) jest znane powszechnie, mimo to sporo osób nie wie, co tak naprawdę oznacza. Używane powszechnie określenia typu silnik generuje 100 koni lub silnik o mocy 100 koni są nieco mylące. Jak jest zatem w rzeczywistości? Koń mechaniczny to jednostka, która mówi o tym, ile pracy silnik jest w stanie wykonać w określonym czasie. W dużym uproszczeniu – jeżeli silnik ma moc jednego imperialnego konia parowego, to jest w stanie podnieść 250 kg (550 funtów) na wysokość 30 cm (1 stopa) w czasie jednej sekundy. Silnik o mocy dwóch imperialnych koni mechanicznych w czasie jednej sekundy podniesie 500 kg na wysokość 30 cm lub 250 kg, ale w o połowę krótszym czasie. Centymetry, kilogramy i sekundy wydają się wam zbyt zagmatwane? Wystarczy abyście zapamiętali to: silnik o mocy 200 KM jest w stanie wykonać tą samą pracę jak silnik o mocy 100 KM, ale potrzebuje na to o połowę mniej czasu. Natomiast jeżeli silniki będą stały obok siebie i będą pracować tak samo długo, to ten o mocy 200 KM wykona dwa razy więcej pracy niż ten o mocy 100 KM.
Narodziny konia mechanicznego
Koń parowy nie przetrwał do dziś, chociaż angielskie określenie horsepower jest nadal powszechnie używane. Zamiast tego dzisiaj używa się określenia koń mechaniczny. Co odróżnia go od konia parowego? Przede wszystkim to, jak jest obliczany. Imperialny koń parowy oznaczał ilość pracy wykonanej, aby podnieść 550 funtów (250 kg) na wysokość jednej stopy (30 cm) w czasie jednej sekundy. Metryczny koń mechaniczny podnosił 75 kg na wysokość 1 metra w czasie 1 sekundy. To właśnie dzięki różnej metodzie obliczania 1 KM to 0,98 HP. Jak widać różnica jest kosmetyczna, ale mimo wszystko jest.
Co kraj, to obyczaj (i skrót)
Już wiemy, że HP to skrót od horsepower. A co z innymi językami? Jest tego sporo… Za Odrą mamy PS czyli Pferdestärke. Słoneczna Italia to cv i cavallo vapore. Holendrzy mają swoje pk paardenkracht. Szwedzi mierzą moc silnika w hästkraft (hk). Za naszą południową granicą jest konská sila (k lub ks). Słoweńcy, podobnie jak my, stosują skrót KM, ale u nich oznacza to konjska moč. Ciekawostką jest, to że przez jakiś czas we Francji używano ich własnej jednostki cheval vapeur. Dlaczego to ciekawostka? Bo Francuzi liczyli ją po swojemu i ichniejszy koń mechaniczny nijak miał się do reszty świata. Na marginesie, czy domyślacie się, jaką mocą dysponował silnik w popularnym Citroenie 2CV?
Każdy ma swojego konia
Sprawy skomplikowały się jeszcze bardziej, gdy moc silnika zaczęto mierzyć. Rozwój motoryzacji wprowadził konie mechaniczne pod strzechy. Producenci zaczęli rywalizować w tym, aby zbudować silniki jak najmocniejsze. Ilość koni mechanicznych stała się atrakcyjnym marketingowo pojęciem. Pierwszy motocykl o mocy 100 KM, pierwszy silnik o mocy 100 KM z litra pojemności, i tak dalej… I to właśnie w tym momencie producenci zaczęli klientów oszukiwać – a przynajmniej przestali im mówić całą prawdę. Bo jak zmierzyć moc silnika? I czy da się wykonać pomiar tak, aby wynik był lepszy niż u konkurencji? Jak się już zapewne domyślacie, da się.
(C)Hamowania
Hamownia to urządzenie służące do mierzenia mocy jaką generuje silnik. Wiedza, jak te urządzenia działają jest wam, motocyklistom, mało potrzebna. Musicie jednak wiedzieć, że istnieją hamownie silnikowe i podwoziowe. Jedne i drugie służą do zmierzenia mocy silnika, ale robią to kompletnie inaczej. To właśnie z tych różnic biorą się późniejsze spory oraz sytuacje, gdy wyprodukowany w USA silnik po przepłynięciu przez Atlantyk w magiczny sposób gubi kilkanaście, a nieraz i kilkadziesiąt koni.
Hamownia silnikowa
Hamownia silnikowa to urządzenie, na którym mierzymy moc silnika wymontowanego z pojazdu. Stosowane w Europie normy pomiaru (DIN) zakładają, że nawet na takim stanowisku silnik jest wyposażony w kompletny osprzęt, czyli alternator, pompę cieczy chłodzącej, a nawet układ wydechowy. Standard SAE stosowany w USA zakłada pomiar wykonany na kompletnie gołej jednostce napędowej. Pozbawienie silnika osprzętu, który potrafi ukraść dość sporo mocy sprawia, że pomiar wykonany zgodnie z normą SAE z zasady daje wyższe wyniki. Czy taki pomiar jest uczciwy? Owszem, ale DIN jest zwyczajnie uczciwszy.
Hamownia podwoziowa
Jak łatwo się domyślić, hamownia silnikowa jest dla zwykłego zjadacza chleba mało praktyczna. Demontowanie silnika celem wykonania pomiaru jest zwyczajnie rozwiązaniem kosztownym i czasochłonnym. Z tego powodu wynaleziono hamownie podwoziowe. W takim urządzeniu motocykl napędza specjalne rolki połączone z aparaturą pomiarową a komputer przy pomocy odpowiednich algorytmów oblicza moc silnika. Dzięki temu pomiar można wykonać na poczekaniu. Pozwala to nie tylko zweryfikować, czy silnik naszego motocykla trzyma fabryczne parametry, ale również przekonać się, czy wszelkiej maści zabiegi mające podnieść moc silnika były skuteczne.
Moc na kole
Wynik uzyskany na hamowni podwoziowej to wheel horsepower czyli moc na kole. Ci, którzy mieli okazję shamować swoje maszyny wiedzą, że zawsze jest ona niższa niż moc silnika deklarowana przez producenta. Oczywiście na wykresie, który dostaniecie po zakończonym pomiarze, możecie zobaczyć zarówno moc na kole, jak i na silniku. Dzięki odpowiednim algorytmom urządzenie pomiarowe jest w stanie po części zmierzyć, a po części obliczyć, ile mocy zgubiło się na drodze między silnikiem a kołem. Skąd bierze się różnica? Czyżby producenci okłamywali nas aż tak bezczelnie? Nie do końca. Pamiętajcie, że zanim moc produkowana przez silnik trafi na nasze koło, musi jeszcze pokonać prawdziwy tor przeszkód.
Magiczna skrzynka (biegów)
Pierwszą przeszkodą na drodze jest skrzynia biegów. Napędzenie poszczególnych kół zębatych odrobinę tej energii skonsumuje. Podobnie swoje zabiorą łożyska, które również stawiają jakiś opór. Olej, w którym zanurzone są poszczególne elementy, również stawia opór. Zastanawialiście się, skąd w niektórych motocyklach egzotyczne i lekkie materiały? Ażurowe koła zębate? Aby zmniejszyć ich masę, a tym samym ilość energii potrzebną do tego, by nimi zakręcić. Ciekawostka – wszystkie skrzynie (pół)automatyczne, niezależnie od ich konstrukcji, również będą generować większe straty mocy niż ich klasyczne odpowiedniki. Moc potrzebna do obsługi ich elektrycznych lub hydraulicznych siłowników musi się skądś brać. Kolejnym etapem na drodze do koła jest układ przeniesienia napędu. W motocyklach mamy do czynienia z trzema rozwiązaniami:
- łańcuch napędowy
- pas napędowy
- wał napędowy
Łańcuszek szczęścia
Nie jest to najbardziej efektywne rozwiązanie, ale jest najlepszym kompromisem między efektywnością, trwałością i możliwością przenoszenia dużych mocy. Nie bez powodu we wszystkich motocyklach sportowych znajdziecie łańcuch. To rozwiązanie potrafi wykazać się sprawnością sięgającą nawet 98%. W dodatku łańcuch i zębatki są naprawdę lekkie. Kolejną ciekawostką jest fakt, że łańcuchy pozbawione oringów są bardziej efektywne. Oringi stawiają opór a tym samym zwiększają potencjalne straty.
Pas
To król efektywności. Pas napędowy gubi mniej energii niż łańcuch, bo w jego wypadku nie ma elementów, które by o siebie tarły. Problemem jest wytrzymałość. Wytrzymałość pasów napędowych rośnie wraz z ich szerokością. Problem tylko w tym, że bardzo szeroki pas napędowy może się w motocyklu zwyczajnie nie zmieścić.
Gruby wałek
Najmniej efektywnym rozwiązaniem jest wał napędowy. W tym wypadku, zależnie od jego wagi i rozmiaru poszczególnych przekładni, straty mogą sięgać nawet 10%. Oczywiście to rozwiązanie ma całą masę zalet, na przykład bezobsługowość. To właśnie powód, dla którego wał napędowy to rozwiązanie często widywane w motocyklach stricte turystycznych, ale rzadko spotykane na torze wyścigowym.
Lepkość oleju w silniku motocyklowym – jak czytać, jak dobrać, jaką klasę wybrać?
Na konie(c)!
Tym, którzy dotrwali aż do tego miejsca, gratuluję. Wasz płat na wiedzę niepotrzebną właśnie się powiększył. Będziecie mieli niepowtarzalną okazję zgasić amerykańskich kolegów chwalących się mocą silnika prostym pytaniem – według jakiej normy to mierzyłeś? Podczas wizyty w Paryżu będziecie mogli naśmiewać się z lokalsów, że tak bardzo starali się zdystansować do nielubianych Angoli, że próbowali wymyślić swojego własnego konia mechanicznego. Będziecie mogli błysnąć podczas wizyty na hamowni pytając o to, jakie są straty w napędzie waszego motocykla. Najważniejsze jednak jest to, że będziecie świadomie podchodzić do deklaracji producenta odnośnie tego, ile z mocy generowanej przez silnik macie faktycznie do dyspozycji.
