Hoe word je nou wijs uit die enorme hoeveelheden motoren? Wat zijn de verschillen?
Er zijn allerlei zaken die dat bepalen, natuurlijk. Koppel en vermogen zijn een grote factor daarin.
Hier een uitleg van wat die begrippen betekenen, en wat voor invloed ze hebben op hoe je motorblok aanvoelt.
There is a version in English of this page:
http://www.lazymotorbike.eu/technical/torque/
Wat is koppel?
Wip
Stel je een wip voor. Als degene aan de ene kant 100 kilo weegt en degene aan de andere kant 50 kilo heb je een probleem, maar dat kun je oplossen, weet je waarschijnlijk nog wel uit je kleuterschooltijd, door degene van 100 kilo meer naar het midden te gaan zitten.
Dat heeft te maken met koppel: koppel staat voor de kracht die er op een hefboom wordt uitgeoefend, vermenigvuldigd met de afstand tot het draaipunt.
Twee mensen op een wip lukt, als aan beide kanten het koppel gelijk is: de kracht wordt gevormd door hun lichaamsgewicht en de zwaartekracht, en het koppel door die kracht, vermenigvuldigd met de afstand tot het midden van de wip.
Kort gezegd: koppel is kracht maal arm.
Trappers op een fiets
Fietsen heeft ook met koppel te maken.
De kracht is, in dit geval, de kracht die je met je benen uitoefent op de trapper.
Het draaipunt is de as.
En de afstand is in principe de afstand tussen de trapper en de as, alleen ligt dat net iets ingewikkelder:
Die afstand telt maximaal mee als de trapper naar voren wijst, en minimaal als de trapper naar beneden of naar boven wijst.
Koppel bij een motorfiets
Zuiger en krukas
Maar hoe krijg je nou koppel in een motor?
De zuiger beweegt op en neer, en de kracht daarvoor wordt geleverd door de benzine die verbrand wordt. Aan die zuiger zit een stang, de drijfstang, en die zit, draaiend, vast aan de kruk, die aan de krukas zit.
Als je dat geheel met de fiets vergelijkt, is het draaipunt tussen drijfstang en kruk te vergelijken met de trapper.
De kracht die je met je been uitoefent op de trapper, komt overeen met de kracht die door de beweging van de zuiger wordt uitgeoefend op dat punt.
De afstand van de trapper tot de as, komt overeen met de afstand van de kruk tot het middelpunt van de krukas, en net als bij de trapper telt de afstand voor 100% mee als de kruk dwars op de richting van de zuiger staat, en voor 0% als de kruk helemaal bovenaan of helemaal onderaan zit. Zie bijvoorbeeld ook op de How Stuff Works site.
NewtonMeters
Koppel wordt uitgedrukt in NewtonMeters, Nm. Bij veel specificaties van motoren zie je een getalletje voor het maximum koppel, in Nm, en meestal staat er ook bij, bij hoeveel toeren per minuut dat maximum koppel wordt geleverd (meestal zie je de Engelse afkorting rpm, revolutions per minute).
Maximaal koppel
Een zuiger levert dus een steeds wisselend koppel. Het koppel op een bepaald moment is het gemiddelde koppel dat de zuiger levert tijdens z'n rotaties. En als je motor meer zuigers heeft, tellen de koppels van die verschillende zuigers bij elkaar op.
Bij het toerental van het maximum koppel is de verbranding optimaal, en levert de zuiger dus de meeste kracht.
Dat getal is dus onafhankelijk van de versnelling: het slaat op het koppel dat de zuiger uitoefent op de kruk. De versnelling brengt de draaiing van de krukas over op (uiteindelijk) de wielen.
Wat is vermogen?
Vermogen geeft aan hoe snel iets arbeid kan leveren. Als je een trap oploopt, verricht je arbeid, doordat je je eigen gewicht omhoog zeult. Hoe snel je die trap op kan lopen bepaalt je vermogen (in combinatie met de lengte van de trap en je gewicht, die bepalen hoeveel arbeid je verricht). Vermogen wordt uitgedrukt in kilowatt (Kw) of Paardekracht (Pk, in het Engels Hp, van Horsepower).
Als je het koppel van een motor weet, bij een bepaald toerental, kun je het vermogen berekenen door het koppel te vermenigvuldigen met het aantal toeren per minuut (en met een factor om alle verschillende maten met elkaar in overeenstemming te brengen).
Koppel- en vermogenskromme
Koppelkromme
De koppelkromme is een grafiekje waarop je een lijn ziet. De hoogte van die lijn vertelt je hoe hoog het koppel is.
De plaats in de breedte geeft aan bij hoeveel toeren dat koppel wordt geleverd.
Van links naar rechts zie je dus het toerental staan, en van onder naar boven het koppel.
Vermogenskromme
In principe kun je dus, met wat rekenwerk, zelf een vermogenskromme tekenen als je de koppelkromme voor je hebt, maar het is atuurlijk veel gemakkelijker wanneer dat voor je wordt gedaan. In motorblaadjes zijn ze vaak zo vriendelijk, als ze de specificaties van een geteste motor geven, en dan ook laten zien wat ze gemeten hebben aan koppel en vermogen.
Bij de toerentallen waarbij de koppelkromme vlak verloopt, loopt de vermogenskromme omhoog: bij toegenomen toerental neemt het vermogen toe, bij gelijkblijvend koppel.
Als het koppel weer naar beneden gaat, loopt het vermogen nog steeds omhoog, maar wat minder sterk dan waar de koppelkromme vlak is.
Tenslotte komt er een punt waar ook het vermogen helemaal instort (en daar zit je meestal dan ook in het rode gebied van je motor).
Ja, ja, maar wat zegt dat nou?
Waar heb je vermogen voor nodig?
Voor alles eigenlijk. Vermogen zegt hoe snel je arbeid kunt verrichten, en de motor verricht arbeid als hij accelereert, als hij een heuvel op rijdt, of zelfs gewoon als hij een constante snelheid rijdt: het overwinnen van de luchtweerstand en alle wrijving die er optreedt in de motor zelf en met de weg, is ook arbeid.
Het vermogen zegt dus iets over hoe snel de motor al die dingen kan doen.
Maar waarom dan ook het koppel laten zien?
De motor levert vermogen door de combinatie van koppel en toerental. Als je iets wilt weten over het karakter van een motor en je zou alleen naar het vermogen kijken, dan is dat karakter moeilijk uit de vorm af te leiden: je moet dan al de vermogenskromme van een heel andere motor ernaast hebben om te kunnen vergelijken: ze gaan altijd omhoog, en dan weer omlaag.
Aan het verloop van het koppel kun je veel beter zien wat het karakter van een motor is.
Veel vermogen hoge toeren
Vemogen uit toeren
Als een motorblok zoveel mogelijk vermogen moet halen, is het slim het zo in te richten dat het maximum koppel pas bij een hoog toerental wordt bereikt. Je krijgt dan een hoog vermogen: vermogen is immers koppel maal toerental.
Het nadeel is wel dat er vrijwel geen vermogen is bij lage toerentallen: de motor moet dus voortdurend op veel toeren gehouden worden.
Als je op zo'n motor rijdt, moet je heel veel schakelen om de motor onder alle omstandigheden in dat smalle gebied te houden waarin er vermogen beschikbaar is.
Stel je maar eens voor hoe je moet optrekken: bij de toeren die je bij optrekken gebruikt levert de motor geen of nauwelijks vermogenm en kom je dus niet van je plaats.
De oplossing is dan om veel toeren te maken, en met slippende koppeling te gaan rijden totdat je op een snelheid zit waar die toeren bij passen.
Hoogtoerige motoren
Als een motor weinig cc'sz heeft en veel Pk's is erg belangrijk, dan krijg je hoogtoerige motoren. Je ziet het vooral bij racemotoren: de tweetakt 125 en 250 cc's hebben heel sterk dit karakter. Bij wegmotoren zie je het bijvoorbeeld sterk bij de Aprilia RS250.
Veel koppel lage toeren
Koppel van onderin
Als het maximum koppel bij een laag toerental wordt bereikt, lever je als het ware vermogen in: je haalt dan nooit het aantal Pk's dat je kunt halen bij hogere toerentallen voor het maximum koppel.
Maar het voordeel is dat dat koppel al vanaf hele lage toeren beschikbaar is.
Laagtoerige motoren
Het klassieke voorbeeld van een motor die is geoptimaliseerd op koppel onderin is een willekeurige Harley.
Een ander mooi voorbeeld is de V-max: heel veel koppel, bij hele lage toeren.
Motoren waarbij voor deze strategie wordt gekozen zijn vaak motoren met veel cylinderinhoud: daardoor kan het koppel hoog zijn, en kan er toch nog voldoende vermogen worden ontwikkeld, ook al speelt het toerental zo'n ondergeschikte rol.
Brede en vlakke koppelkromme
Veel koppel, breed uitgesmeerd
Voor motoren voor dagelijks gebruik is het handig als het koppel over een breed gebied hoog is. Je kunt dan bij vrijwel elk toerental het gas opendraaien om even in te halen zonder terug te schakelen bijvoorbeeld. En het maakt veel minder uit in welke versnelling je zit wanneer je uit een bocht komt.
Zoiets lukt alleen maar met motoren met veel cylinderinhoud.
Welke motoren?
Voorbeelden van die strategie zijn de BMW R-serie (hoewel de koppelkromme meer een berglandschap lijkt dan een hoogvlakte), de Yamaha MT-01 en de Yamaha R1. Bij die laatste twee kun je mooi het accentverschil zien: de R1 neigt meer naar veel vermogen; de MT-01 heeft z'n koppel nog meer onderin.
Hoe moet je dan kiezen?
Het karakter van een motor wordt niet alleen bepaald door z'n koppel- en vermogenskromme, maar het zijn wel belangrijke ingrediënten.
Wat jou op dat gebied het meeste ligt is een kwestie van uitproberen, en vergelijken.
In het algemeen kun je wel stellen dat voor dagelijks gebruik, een motor liefst een tamelijk vlakke koppelkromme moet hebben, en vanaf vrij lage toeren al wat vermogen: een RS250 (hoge toeren veel vermogen, en vrijwel niets bij lage toeren) is voor dagelijks ebruik erg lastig.
Wanneer je de motor wilt gaan gebruiken op het circuit ligt dat natuurlijk anders.
Commentaar, FAQ, op een aparte pagina