מדידת הספק המנוע לאחר שיפורים באופנועי אינדורו

‫שבת ‪ 10‬מאי ‪2014‬‬

‫כמה כוח סוס יש באמת לכלי שלי? איך מודדים אפקטיביות של שיפורים באופנוע במונחי כוח סוס ?‬

‫או במילים אחרות "האם הקיט באמת הקל על האופנוע או רק הקל את הארנק?"‬ ‫סקירה טכנית מאת דניאל )דני( לייזרוביץ' ‪.‬‬ ‫הנתון המקובל למדידת הספקם של מנועי האופנועים שלנו הנו כוח סוס )כ"ס(‪ ,‬מונח שהנו שריד מהתקופה שבה‬ ‫פעולות שהיום מבצעים בעזרת מנועים נעשו על ידי סוסים‪.‬‬ ‫מבחינה תאורטית כוח סוס אחד הוא הכושר לעשות עבודה של ‪ 75‬קילוגרם מטר לשנייה‪ ,‬דהיינו מנוע של ‪ 1‬כ"ס‬ ‫ירים משקולת של ‪ 75‬ק"ג לגובה מטר תוך שניה אחת‪ ,‬אם נגדיל את המשקולת ל ‪ 150‬ק"ג ייקח לו ‪ 2‬שניות‬ ‫לעשות זאת‪ ,‬ואם נשפר את המנוע ל ‪ 2‬כ"ס ונחזיר את המשקולת של ‪ 75‬ק"ג הוא יעשה זאת תוך חצי שניה וכך‬ ‫הלאה‪.‬‬

‫הדרך המקובלת למדוד כ"ס של אופנועים הנה בעזרת מכשיר שנקרא דינמומטר‪ ,‬מנוע האופנוע מסובב גלגל‬ ‫משקולת גדול שמתנגד )בולם( למנוע וחיישנים מודדים את היכולת של המנוע לסובב את אותו גלגל‪.‬‬ ‫בד"כ בבדיקות כאלה הצמיג האחורי מסובב את הגלגל הדינמומטר‪ ,‬המדידה בצמיג האחורי מאד רלוונטית אבל‬ ‫מוציאה נתון נמוך מבחינה מספרית עקב אובדן כ"ס בחיכוך בתיבת ההילוכים והשרשרת‪ ,‬נתון זה מקובל לכנות‬ ‫"כ"ס אפקטיבי‪ ,‬ובאנגלית ‪Effective Horse Power , EHP‬‬ ‫מסיבה זאת ואחרות מודדים יצרנים במפעלים דווקא כ"ס ביציאת גל הארכובה ולעיתים ביציאה מתיבת‬ ‫ההילוכים‪ ,‬זאת הסיבה להפרשים לרעה בין נתוני יצרן בספר לנתונים שנמדדים במכשירי דינמומטר שממוקמים‬ ‫במוסכים וסדנאות שיפור אליהם רוכבים ומשפרי מנועים בד"כ מגיעים לבדיקות‪ .‬כמו כן יש השפעה לתנאים‬ ‫סביבתיים לא אופטימליים כגון גובה רב מעל פני הים‪ ,‬לחות יחסית גבוה באוויר ושינוי לחץ ברומטרי שלאו דווקא‬ ‫קשורים לגובה מעל פני הים‪ .‬לא תמיד התנאים הסביבתיים משפיעים לרעה‪ ,‬בדיקת הספק בים המלח באוויר‬ ‫היבש ובגובה של כ מינוס ‪ 400‬מטר מתחת לפני הים תניב תוצאות משופרות ביותר‪.‬‬ ‫מונח תחליפי ישן למונח דינמומטר באנגלית הנו ‪ ,Brake‬ובעברית בלם‪ .‬המונח הזה נבע מצורת עבודתם של‬ ‫הדינמומטרים הישנים שעבדו על עיקרון של הפעלת כח בלימה מדוד על ציר גל הארכובה‪ .‬במסמכים טכניים‬ ‫באנגלית רושמים עד היום "‪ , "Brake Horse Power‬או ‪ BHP‬שמשמעותו בעצם "כ"ס כפי שנמדד בדינמומטר"‬ ‫‪ ,‬זה הוביל למונח העברי הלא לגמרי מדויק "כ"ס לבלימה"‪ ,‬היום למרות שניתן כבר למדוד כ"ס בגלגל עם‬ ‫הדינמומטר המודרני עדיין מקובל לפרסם בספרי הרכב ובחומר הפרסומי את נתון ה ‪ BHP‬כשהוא מתייחס‬ ‫בפרוש לנתון בגל הארכובה לפני אובדני הכח של הגיר ומערכת ההינע‪.‬‬

‫‪1‬‬

‫קוריוז קטן ומשעשע ‪ :‬בעבר הלא רחוק היה מקובל ומאד מושרש אצלנו בישראל לבלבל בין סמ"ק לכ"ס לפי נוסחה שגזרה‬ ‫שכל ‪ 100‬סמ"ק שווים כ"ס אחד‪ ,‬מכאן נבע שאופנועי ‪ 50‬סמ"ק נקראו אופנועי חצי )ומשום מה זה תמיד לווה בשיבוש שם‬ ‫היצרן למשל הונדה ‪ 50‬סמ"ק נקראה בישראל אונדה חצי עם שורוק באות ו( ולאופנוע ‪ 350‬היה "שלוש וחצי כוח" וכך הלאה‪,‬‬ ‫בפעם הבא שתבקרו את סבא או את אבא בבית האבות ותשוחחו עם ידידיו שגילם בוודאי מעל ‪ 75‬שנה על ענייני רכב‬ ‫תתפלאו לגלות שרובם עדיין חושבים ככה‪.‬‬ ‫בשנות ה ‪ 80‬של המאה הקודמת החלו יבואני הרכב בישראל לפרסם נתוני כ"ס בברושורים וכך יצא למשל שאופנוע ‪125‬‬ ‫פורסם כבעל ‪ 14‬כ"ס‪ ,‬הדבר גרם לדיסוננס קוגניטיבי חמור אצל בני אותו דור‪ ,‬הרי זה אופנוע "כוח ורבע" ואיך יכול להיות‬ ‫שיש לו כ"ס כמו לרכב ‪ 1400‬סמ"ק? הם מיהרו להסביר לעצמם שזה לא כוח סוס אמיתי אלא "כ"ס לבלימה" )הרי ככה כתוב‬ ‫בברושור( שזה בטח משהו אחר‪) .‬אבל זה לא‪ ,‬זה אותו דבר(‪.‬‬

‫ולענייננו‪ ,‬נניח ששיפרנו את אופנוע האינדורו שלנו )ולא משנה כרגע הנפח או סוג המנוע ‪ 2‬או ‪ 4‬פעימות( למשל‬ ‫בשרשרת וגלגלי שינים קלים שנמכרו תחת ההבטחה להוסיף ‪ 2-3‬כ"ס‪ ,‬או כל שיפור אחר שמצאנו לנכון להתקין‪,‬‬ ‫כיצד נדע שזה באמת הגדיל את ההספק ולא רק שינה את ההרגשה הסובייקטיבית?‪ ,‬האם הקיט באמת הקל על‬ ‫האופנוע או רק הקל את הארנק‪ ,‬חייבים למדוד‪ ,‬לא?‬ ‫מדידה בדינמומטר אופנועים ייעודי הנה הדרך הטובה ביותר למדוד ולכוון את את מה שניתן כדי להשיג את‬ ‫עקומת הכח האופטימלית‪.‬‬ ‫אחד היתרונות הגדולים של הדינמומטר הנו תצוגת הגרף שהוא מפיק אשר מאפשרת לנו לראות את עקומת‬ ‫ההספק והמומנט לאורך כל טווח הסל"ד ולהשוות בין מנועים שונים ו \ או כיוונונים שונים של אותו מנוע‪.‬‬ ‫לדוגמא עקומה השוואתית בין ‪ KTM 450‬ל ‪350‬‬

‫ככל הידוע לי הדינמומטר אופנועים הפעיל היחידי בארץ נמצא במטרו סנטר‪ ,‬מעבר לבעיות העלות‪ ,‬הגישה‬ ‫והיכולת להשתמש בו בצורה חופשית לצורך ביצוע מספר בדיקות עוקבות וכיוונונים שונים בין הבדיקות מסיבות‬ ‫של הפרעה למהלך העבודה של מוסך מטרו‪ ,‬דינמומטרים כאלה בד"כ מיועדים לצמיגי כביש לכן יתכנו עיוותים‬ ‫במדידה עם צמיג קוביות וכדי להיות בטוח בתוצאה מומלץ להחליף לצמיג סופר מוטו‪.‬‬

‫‪2‬‬

‫בתמונה רואים הוסאברג ‪ FE350‬במהלך מדידה על דינמומטר אופנועים ייעודי כאשר הצמיג הוחלף לצרכי‬ ‫המדידה‪.‬‬

‫אז מה עושים?‬ ‫מסתבר שיש פתרון ובאמצעים פשוטים וללא עלות ניתן לחשב כ"ס ברמת דיוק מספקת ועקבית למדי על סמך‬ ‫שינויים בתאוצת האופנוע ‪ ,‬כל מה שנדרש זה רק להשקיע מעט זמן ומחשבה‪.‬‬ ‫התהליך‪ :‬מוצאים מגרש אספלט ריק גדול ושטוח למדי ובעזרת ‪ GPS‬מסמנים עליו שתי נקודות במרחק נסיעה‬ ‫של ‪ 402.33‬מטר אחת מהשנייה‪ ,‬כדי להגביר את הדיוק עדיף שהנקודות יהיו באותו גובה )המסלול ביניהם יכול‬ ‫להשתנות בגובהו( ושימתח ביניהם קו ישר‪.‬‬ ‫שוקלים את האופנוע עם הרוכב וציוד הרכיבה שלו במשקל רטוב מלא‪.‬‬ ‫בזהירות מרבית ורק לפי החוק כמובן מודדים בשעון עצר את הזמן שלקח לנו לעבור את המרחק בתאוצה רציפה‬ ‫מעמידה )אפשר ועדיף למדוד כמה פעמים כדי לוודא שנוטרלו הרגלי נהיגה‪ ,‬מניסיון בד"כ אחרי ‪ 5‬האצות אתה‬ ‫מכיר את המסלול ומגיע לתוצאות אחידות בכל ההאצות הבאות(‪.‬‬ ‫מציבים את התוצאות בנוסחה‬

‫כאשר ‪ ( Elapsed Time ) ET‬הנו זמן התאוצה מאפס בנקודת ההתחלה עד מעבר קו הסיום כפי שנמדד בשעון‬ ‫עצר ברמת דיוק של מאית השנייה ו ‪ Weight‬המשקל הכללי שמדדנו בק"ג כפול ‪) 2.205‬כדי להמיר מק"ג‬ ‫לליברות(‬ ‫היה וקשה למצוא מגרש ארוך מספיק כדי לסמן ‪ 402.33‬מטר או באופנועים קטנים שמקסימום התאוצה שלהם מושג הרבה‬ ‫לפני ‪ 402.33‬מטר אפשר לסמן רק ‪ 201.16‬מטר ולהמיר את התוצאה של זמן התאוצה על ידי הכפלה ב ‪ 1.5832‬ובכך לקבל‬ ‫את הנתון הנדרש להצבה במשתנה ה ‪ ET‬במחיר של אובדן דיוק מינורי‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫דוגמא‪ :‬שקלתי הוסאברג ‪ + FE350‬רוכב ‪ +‬ציוד מיגון מלא עם טנק דלק מלא וקיבלתי ‪ 240‬ק"ג )זה מדהים כל‬ ‫פעם מחדש כמה האופנוע שוקל בפועל במשקל רטוב הרבה יותר מנתון היצרן למשקל היבש‪ ,‬כמה אנחנו כבד‬ ‫בפועל‪ ,‬וכמה שוקל ציוד המגן(‬ ‫האצתי את המרחק ב ‪ 14.45‬שניות‪.‬‬ ‫הצבתי בנוסחה וקיבלנו ‪ ,34.66‬זהו נתון סביר ומקובל של כ"ס אפקטיבי בגלגל האחורי כולל הפסדי כח מקובלים‬ ‫ובהתחשב בזה שהמדידה נעשתה בגובה של כ ‪ 200‬מטר מעל פני הים כשהלחות היחסית גבוהה‪ .‬הנתון גם‬ ‫עולה בקנה אחד עם נתונים שהושגו בבדיקות דינמומטר בחו"ל של אופנועים זהים‪ ,‬רוב בדיקות הדינמומטר של‬ ‫‪ FE350-2013‬סטנדרטים בחו"ל הניבו נתון של סביב ה ‪ 40‬כ"ס‪.‬‬

‫לאחר מכן שיניתי למפת הצתה האגרסיבית והחלפתי לשרשרת קלה ללא ‪ + O-rings‬ג"ש אלומיניום קל‪.‬‬ ‫ברכיבה רגילה האופנוע מרגיש שונה וחזק יותר‪ ,‬הכח מגיע מהר יותר בכל טווח הסל"ד השמיש‪.‬‬ ‫ביצעתי שקילה מחדש‪ ,‬המשקל אכן השתנה ל ‪ 237‬ק"ג ) אני מניח שהירידה במשקל מקורה בליטר דלק שנצרך‬ ‫במהלך קטעי התאוצה המרובים ‪ ,‬ככל הנראה הזעתי לפחות ליטר זיעה מכל המאמץ של ההתעסקות והעבודה‬ ‫בחום להחלפת הג"ש וכמובן כמעט ‪ 1‬ק"ג ירדו במשקלה של השרשרת ושל ג"שים שהחלפתי (‬ ‫ומדדתי את התאוצות שוב‪ ,‬התוצאות טובות יותר בצורה עקבית לאורך מספר מדידות בכ ‪ 6‬מאיות‪.‬‬ ‫ליתר ביטחון גם בדקתי לחץ ברומטרי ולחות יחסית באוויר וגיליתי שלא השתנו‪.‬‬ ‫הצבתי בנוסחה ואין שינוי שראוי להתייחס אליו בכ"ס‪ ,‬נשארנו ב ‪ 34.66‬כ"ס ‪.‬‬

‫מסקנה‪ :‬שלמרות התחושות של כח זמין ואגרסיבי יחסית לכוונון הקודם בעצם רק שיניתי את הדרך שבה המנוע‬ ‫מחלק את הכוח על משרעת התאוצה‪ .‬ג"שים קלים לא מוסיפים כח במובן המוחלט והמפה האגרסיבית גם לא‪.‬‬ ‫וסך הכול זה מה שרציתי לבדוק‪ ,‬אם הייתי מכין את האופנוע לטיול בדיונות יבשות זאת בהחלט תוצאה רצויה‪ ,‬אם‬ ‫הכיוון היה סלעים רטובים זה היה מיותר בתכלית הייתור‪.‬‬ ‫‪4‬‬

‫תגיד‪ ,‬אין איזה אפליקציה במקום כל ההתעסקות הזאת?‬ ‫יש ובדקתי אחת מהם‪ .‬אבל שימו לב‪ ,‬כל אפליקציה שכזאת עדיין תצריך את ההתעסקות של שקילת האופנוע עם‬ ‫הרוכב‪.‬‬ ‫נראה שיש מספר אפליקציות לאנדרואיד‪ ,‬למשל ‪ ,Dynomaster‬שפעולתה מבוססת ניתוח של תדר רעש המנוע‬ ‫באמצאות מיקרופון המכשיר‪ ,‬נשמע לי שיטה מוזרה אבל בשביל ‪ ₪ 11‬שהאפליקציה עולה שווה לבדוק‪ .‬אבל‬ ‫מכוון שאין לי מכשיר אנדרואיד אלא רק אייפון לא יכולתי לבדוק את האפליקציה הזאת או אפליקציות אנדרואיד‬ ‫אחרות‪.‬‬ ‫ל ‪ iOS‬יש אפליקציה בשם ‪ , PocktDyno+‬האפליקציה מבוססת על קריאת חיישן התאוצה )‪( accelerometer‬‬ ‫שכלול באייפון‪ ,‬אותו חיישן מבוסס ג'ירוסקופ שמאפשר להשתמש באייפון כקונסולת משחק למשחקים מבוססי‬ ‫תנועה‪ .‬האפליקציה זכתה לביקורות משתמשים טובות והוגדרה כמדויקת מאד‪ .‬אתה אמור להכניס את משקל‬ ‫הכלי ולרכב כרגיל תוך כדי שאתה משתדל לבצע תאוצות רציפות לאורך טווח ארוך ככל שניתן‪ ,‬האפליקציה מזהה‬ ‫קטע האצה רציף בר מדידה ומשתמשת בו לחישוב הכ"ס‪.‬‬ ‫רכשתי וכיילתי את ה ‪ PocktDyno+‬אבל לאכזבתי היא הניבה תוצאות שברור שאין להם קשר למציאות‪,‬‬ ‫תוצאות של פי ‪ 10‬ו פי ‪ 12‬מהנתון המצופה לא היו נדירות‪ ,‬ברור שמשהו לא תקין‪ .‬חזרתי ובדקתי בכמה‬ ‫אופנועים‪ ,‬בדקתי בכמה קטנועים ותמיד קיבלתי תוצאות בלתי סבירות בעליל‪.‬‬ ‫החלטתי לבדוק במכונית‪ ,‬להפתעתי קיבלתי תוצאות מדויקות ותואמות למצופה בכל רכב ‪ 4‬גלגלי שבדקתי‪.‬‬ ‫ההשערה שלי הנה כדלקמן‪ ,‬מכוון שהחיישן רגיש לכל מערכת הצירים ‪ XYZ‬כשהוא מונח על הגוף או על האופנוע‬ ‫הוא קולט באופן בלתי נמנע את התנועות הצידה )ציר ה ‪ X‬וציר ה ‪ ( Z‬שבלתי אפשרי להימנע מהם ברכיבה‬ ‫באופנוע למרות שהוא זקוק לנתון מציר ה ‪ Y‬בלבד ותנועות אלו משבשות את הקריאה‪ .‬ברכב הוא מונח בצורה‬ ‫יציבה על משטח ישר ללא רעידות ומינימום בלתי מורגש של תנועה הצידה והחוסר דיוק נמנע‪ .‬אני מניח שמפתחי‬ ‫האפליקציה יכולים לתכנת ביטול ופיצוי של התנועה הצידית ובכוונתי ליצור קשר אתם ולדון אתם בנושא‪.‬‬

‫רכיבות טובות וסעו בזהירות‬ ‫דני לייזרוביץ'‬

‫‪5‬‬