„Moc wyrażona w koniach mechanicznych” – to określenie zawsze towarzyszy tabelom z osiągami poszczególnych samochodów. Kierowcy twierdzą zwykle, że im więcej koni tym lepiej, ale czy tak rzeczywiście jest? No i przede wszystkim – czym tak właściwie owe konie są?
Koń mechaniczny i moc silnika
Pod pojęciem „moc silnika” rozumiemy jego moc użyteczną, czyli taką, która przekłada się na rzeczywiste użytkowanie samochodu. Moc silnika określa się liczbą koni mechanicznych. Polski skrót KM ma swoje odpowiedniki w Niemczech, jako PS; w Anglii, jako HP; we Francji, jako CV. Nawiasem mówiąc, skrót CV we Francji odnosił się niegdyś także do klasy podatkowej pojazdu. 1CV odpowiadał ok. 190 cm pojemności skokowej silnika. To właśnie stąd wzięły się nazwy popularnych niegdyś francuskich samochodów (m.in. Citroen 2CV czy Renault 4CV).
Konie mechaniczne – wartość względna
Myli się jednak ten, kto sądzi, że próba obliczenia koni mechanicznych danego silnika musi doprowadzić nas zawsze do jednakowego wyniku. Jest dużo sposobów na określenie liczby koni mechanicznych. Istnieją różne wzory, w których uwzględniona jest średnica tłoka i jego skok, liczba obrotów na minutę, liczba cylindrów itp. Niestety wszystkie te wzory i obliczenia doprowadzą nas do różnych wyników i wniosków (odnoszących się przecież do tego samego silnika). Rzeczą normalną jest, że badania silnika przeprowadzone na hamowni dadzą inne rezultaty, niż wskazywałyby na to obliczenia dokonane na papierze. Warto zaznaczyć, że część producentów podaje moc silnika „nieuzbrojonego”, a więc uruchomionego na hamowni, ale niewyposażonego w żaden element osprzętu. Taki silnik nie będzie obciążony tłumikiem, układem chłodzenia itp., więc jego moc będzie większa, ale spadnie po zamontowaniu w samochodzie wraz z całym niezbędnym wyposażeniem. Pamiętajmy, że znaczną część mocy silnia zabiera opór powietrza, obracanie się kół czy działanie mechanizmów napędowych.
Duże różnice w koniach mechanicznych
Powyższe słowa najlepiej obrazują realia sprzed lat. W latach 50. (ale i wcześniej) w celach reklamowych w cennikach i broszurach można było natknąć się na podwójne liczby. I tak moc silnika była określana jako np.: 9/25 KM albo 17/45 KM. Dziś takie działanie nazwalibyśmy najpewniej chwytem marketingowym. Liczba mniejsza odnosiła się do mocy efektywnej (mierzonej na wale silnika) i w gruncie rzeczy to ona była wiążąca. Druga wartość była mocą teoretyczną, jaka wewnątrz cylindra powinna być przekazywana na tłok. Zdarzały się przypadki, gdy firmy podawały cyfry niższe od rzeczywistych, by później reklamować się, że nawet ich stosunkowo słabe silniki dają wyniki lepsze niż większe silniki konkurentów.
Co daje rzeczywiste pojęcie o mocy?
Jak widać, wyrażanie mocy w koniach mechanicznych nie jest najlepszym pomysłem. Faktyczny wgląd w moc silnika i w to, jakiej pracy możemy się po nim spodziewać da nam średnica i skok tłoka, wymiary jednostki w stosunku do całego samochodu oraz litraż, czyli objętość skokowa cylindrów w centymetrach sześciennych. Litraż określa się jako sumę wszystkich cylindrów silnika.
Moc, czyli ciepło
Mieszanka powietrza i paliwa powoduje wybuch w cylindrze. Wybuch ten wytwarza siłę, która popycha tłok. Niestety, tylko część wytwarzanego ciepła (i to dość niewielka część) jest wykorzystywana do pchnięcia tłoka. Duża partia ciepła ginie podczas ogrzewania ścianek cylindra. Część wytrącana jest wraz ze spalinami, część zużywa się na tarcie w mechanizmach silnika itd. Finalnie niezbyt duża partia wyprodukowanego ciepła otrzymanego z wybuchu zassanej porcji mieszanki daje nacisk popychający tłok, czyli zamienia się w pracę mechaniczną na wale silnika. Ten procent ciepła zamieniony na pracę mechaniczną nazywany bywa współczynnikiem wydajności cieplnej silnika. Wydajność cieplna jest w dużej mierze zależna od konstrukcji silnika, wykończenia cylindrów, kształtu głowicy i materiału, z jakiego została zrobiona, rodzaju rozrządu itp.
Dlaczego właśnie konie mechaniczne?
Można zapytać: tak właściwie, dlaczego postawiono akurat na konia? Wszystko wzięło się z doświadczenia, z którego wynikało, że aby utrzymać przy pracy kopalnianą pompę, potrzeba było dwóch wytrzymałych koni pracujących na zmianę z ośmioma innymi (w nieustającym 24-godzinnym cyklu). Doświadczenie wykazało, że machinę parową cechowała moc na poziomie 10 koni mechanicznych, gdyż była w stanie zastąpić tyle właśnie koni. Prędko okazało się, że przelicznik jest mocno niedoskonały. Dopiero James Watt wpadł na pomysł jak urzetelnić wyliczenia swego poprzednika Thomasa Saverego. Opracowawszy skomplikowane przeliczenia dowiódł, że jeden koń mechaniczny odpowiada mniej więcej 735 watom. Moc silnika bywa zresztą wyrażana właśnie w kilowatach (głównie przez producentów, choć wartość tę stosują także urzędy wpisując ją do dowodów rejestracyjnych). Jeden kilowat (kW) to 1,36 konia mechanicznego (KM). Ostatecznie utarło się jednak tak, że to właśnie konie mechaniczne, nie kilowat jest utożsamiany z potencjałem, jaki niesie ze sobą silnik każdego pojazdu. Można zatem powiedzieć, że koń mechaniczny okazał się górą.
