Effekt och vridmoment

Alla känner till uttrycket ”hästkrafter” och vet att man då talar om motorers styrka. Motorintresserade och fackfolk använder ytterligare ett begrepp: "vridmoment", ofta kallat ”vrid”.
Många har dock inte förstått skillnaden mellan effekt och vridmoment och blandar ihop dessa begrepp hur som helst.
En vanlig missuppfattning är att effekt inte alltid är effekt, samt att effekt alltid måste vägas upp mot vridmoment.
Därför vill jag här göra ett försök att reda upp begreppen och förklara närmare vad skillnaden är mellan effekt och vridmoment och hur dessa förhåller sig i en förbränningsmotor.

Effekt kan beskrivas som antingen kraft X hastighet eller energi/tidsenhet. Effekt är detsamma som arbetsförmåga.
Kraft X hastighet blir på motorspråk översatt till vridmoment X varvtal.
Alltså:effekten = vridmomentet X varvtalet.

Vridmoment = kraft X hävarm, vilket är samma fysikaliska egenhet man mäter med en momentnyckel. Armbrytning är ett exempel där vi kan mäta två vridmoment som kämpar mot varandra, det starkaste vridmomentet vinner, enkelt uttryckt.

Det bästa sättet att förstå vridmoment i motorsammanhang är kanske att jämföra med en vanlig cykel, där vi också har vridmoment: En människa på en cykel kan liknas vid en tvåcylindrig motor där de två benen motsvarar de två kolvarna och cykelns vevarmar motsvaras av motorns vevaxlar.

Vridmomentet = kraften på pedalerna X längden på vevarmen.

MEDAN:

Effekten = kraften på pedalerna X pedalhastigheten ELLER
kraften på drivhjulet X hjulhastigheten.

En stor motor med låg trimningsgrad men stort vridmoment kan liknas vid en tyngdlyftare med starka ben som råtrampar på en hög växel, medan en liten högtrimmad motor kan liknas vid en löpare med svaga ben som trampar fort på en låg växel. Har han bra kondis och trampar tillräckligt fort kan han kompensera bristen på styrka med ett högre varvtal och på så sätt utveckla lika stor, och kanske till och med större effekt än tyngdlyftaren.

Det är vridmomentet som avgör vilken effekt man får ut i ett visst varvtal. Ju större motor desto större vridmoment. Ju större vridmoment desto högre effekt vid samma varvtal/samma effekt vi lägre varvtal.
Effekt är alltid effekt, och har man för att ta ett exempel, vid ett visst tillfälle 100 hästkrafter tillgängliga så är det 100 hästkrafter vare sig det kommer från en 600 cc (0,6 liter) MC-motor eller en 10-liters bussmotor. Och har man samma effekt tillgänglig vid samma hastighet så har man samma dragkraft.

När folk i allmänhet talar om "vrid" så menas oftast lågvarvsstyrka.
Det är dock inte korrekt eftersom vridmoment som sak inte är begränsat till låga varv. Hög effekt på låga varv fås av högt vridmoment på låga varv.
Att använda maxmomentsiffran som en måttstock på styrkan på låga varv kan bli mycket missvisande eftersom maxvärdet ibland ligger högt upp i varvtalsregistret och inte säger nånting om vilket vridmoment och därmed effekt som finns på låga varv.
Ett högt vridmoment i sig innebär alltså inte automatiskt att motorn är stark på låga varv om inte det höga vridmomentet finns på låga varv.

Vridmomentet är ett mått på den relativa effekten. Där max vridmoment finns har vi den största kraften och snabbaste accelerationen.
Ju högre vridmomentet är under en stor del av varvtalsregistret desto högre blir medeleffekten.

OBSERVERA ATT DESSA EXEMPEL JAG HÄR GER GÄLLER FÖRBRÄNNINGSMOTORER. VRIDMOMENTKURVAN SKILJER SIG STORT MELLAN EN FÖRBRÄNNINGSMOTOR, MUSKELMOTOR OCH ELMOTOR.
EN CYKLIST HAR ALLTID MAX VRIDMOMENT FRÅN STARTEN VILKET SEDAN MINSKAR MED VARVTALET. EN ELMOTOR HAR KONSTANT VRIDMOMENT GENOM HELA VARVTALSREGISTRET.

*Effektkurvan visar kraftkurvan på hjulet beroende på varvtalet vid en given hastighet.

*Vridmomentkurvan visar kraftkurvan på hjulet beroende på hastigheten vid acceleration genom varvtalsregistret.

*Vridmomentkurvan är detsamma som accelerationskurvan.


Det som avgör en motors verkliga arbetsförmåga är inte det maximala effektvärdet utan hur brett effektregistret är. Vi måste skilja på Maxeffekt och Medeleffekt.

En vanlig missföreställning är att man vinner vridmoment genom att sänka maxeffekten. ”man har sänkt effekten till förmån för bättre vrid”. I praktiken ökar det maximala vridmomentet om man ökar maxeffekten.
Ju mer man trimmar upp effekten på en motor desto större blir också det maximala vridmomentet. Men precis som med maxeffekten så förflyttas det maximala momentet högre upp i varvtalsregistret, på bekostnad av vridmomentet (och därmed effekten) på låga varv. Vilket resulterar i en spetsigare effektkurva och ett smalare effektregister.
Man kan alltså inte bara säga ”bra vrid” och likställa det med bra bottendrag, utan måste precis som när det gäller effekten tala om vid vilket varvtal momentet finns.

Ju närmare maxmomentet ligger maxeffekten i varvtalsregistret desto mer pekar det på en smal och spetsig effektkurva. Typiskt för högtrimmade racermotorer. Ju lägre varv maxmomentet finns i förhållande till maxeffekten desto mer pekar det på en bred effektkurva. Vilket är typiskt för lastbilar och custommotorer.

En custommotorcykel av större storlek vilken har en lågtrimmad motor har ofta sitt maximala vridmoment vid halva det varvtal där maxeffekten finns (vilket innebär en hög medeleffekt i förhållande till maxeffekten), medan en högtrimmad racermotor har sitt maximala moment vid nästan samma varvtal som maxeffekten, vilket innebär att medeleffekten är låg i förhållande till maxeffekten. Det är därför en tävlingsmaskin kräver ett frekvent växlande för att hela tiden hålla sig inom det smala varvtalsområde där effekten finns medan en större glidare kan fungera bra att köras med endast två växlar.

Det varierar dock mellan olika motorkonstruktioner och den tekniska utvecklingen går ju framåt. Genom finesser som t ex variabla insugningsventiler har vissa motorer hyfsat bra bottendrag och bred effektkurva trots att max vridmoment ligger ganska högt upp i varvtalsregistret så vi kan inte helt och hållet följa dessa tecken.

De vanligaste felen många gör är följande:

Man kallar styrka på höga varv för ”effekt” och styrka på låga varv för ”vridmoment” precis som att dessa fysikaliteter vore bundna till vissa varvtal.

Man uttrycker det såsom att effekten och vridmomentet motverkar varandra fast de är intimt hopbundna och relaterade till varandra.

Att så sker är dock inte konstigt, eftersom dessa fel återfinns i princip varje nummer av de bil och MC-tidningar som kommer ut i handeln!!!

Exempel på förvirrande och irrelevanta uttryck i tidningar:


I de flesta fall är vridmomentsiffran ganska intetsägande och överflödig. Den är av väsentlig betydelse endast om man inte vet motorns storlek eller vid vilket varvtal maxeffekten finns.

Vridmomentets storlek beror i grund och botten på motorstorleken, och varierar sedan beroende på trimningsgrad något i maxvärde och varvtal.
Och vet vi att vi har vi en stor motor så vet vi också att vi har ett stort vridmoment. Om maxeffekten är hög och finns redan på låga varv så kan vi därav förstå att vi har ett högt vridmoment på låga varv.
Just eftersom hög effekt på ett lågt varvtal förutsätter ett högt vridmoment. Det är alltså inte (som det ibland uttrycks i motortidningar) ett plus att man förutom att man har hög effekt vid låga varv även har högt vridmoment. Det är en förutsättning.

Det som är bra med en stor motor (förutom att den håller längre) är inte att den ger ett stort maximalt vridmoment utan att den ger en bredare effektkurva vilket innebär större medeleffekt.
Det är den högre medeleffekten, och inte det högre maximala vridmomentet, som gör att en större motor inte behöver använda växlarna lika mycket som en mindre motor med samma maxeffekt.

Att en 600cc motorcykelmotor med 100 hk inte skulle fungera så bra i en personbil som en 2-litersmotor med 100 hk gör, har alltså inget att göra med att den har "dåligt vrid", utan att den har ett smalare effektregister.
Om vridmomentkurvorna hade sett likadana ut på alla motorer så hade medeleffekten alltid varit lika stor i förhållande till maxeffekten, vilket hade inneburit att ett dåligt vridmoment alltid hade kunnat kompenseras med att sänka utväxlingen på växellådan. Eftersom så inte är fallet så måste en mindre motor med smalare effektregister kompenseras med fler växlar. Medan en 2-litersmotor fungerar bra med fem växlar kanske en 0,6-litersmotor skulle behöva minst tio växlar.

Det vi alltså måste klargöra är följande:

*Det finns inte "slöa hästkrafter" eller "råstarka hästkrafter" utan en hästkraft är alltid en hästkraft (736 W eller 75 kpm/s)

*Två motorer som vid ett visst tillfälle utvecklar samma effekt har vid det tillfället samma arbetsförmåga, oavsett skillnaden i vridmoment

*Vridmomentets värde består i den effekt det skapar.

*Det är vridmomentkurvan som är intressant, och inte maxvärdet.

*Ett högt maximalt vridmoment är inte detsamma som bra bottendrag eller ett brett effektregister