1123581321

  • bal küpü (629)
  • 734
  • 14
  • 3
  • 0
  • dün

bmw 320d

geçmişte sahip olmak istediğim otomobildi ama sonra ev alınca yalan oldu. mevcut durumdaki vergilerden sonra da bu ülkede yaşadığım sürece alacağımı/alabileceğimi zannetmiyorum.

gelelim 320i ed vs 320 d konusuna. temel bir fizik problemini bu kadar tarafgirlikle ele almanın mantıklı bir tarafı yok. ayrıca heyecanlı heyecanlı saçma sapan bol küfürlü mesajlar atarsanız da engeller geçerim, eğer bir şeyler öğrenmek istiyorsanız buyrun okuyun.

bir otomobilin hızlanmasına karşı direnç oluşturan iki unsur vardır.

1) aerodinamik sürüklenme katsayısı*: otomobilin hızı arttıkça maruz kaldığı hava sürtünmesi artacaktır. formülize etmek gerekirse,

aerodinamik kuvvet= cd*rho*v^2*a

bu denklemde a aracın yüzey alanı, v aracın hızı, rho havanın yoğunluğu cd ise aerodinamik sürüklenme katsayısıdır. bu katsayıyı etkileyen iki parametre vardır.

a) aracın geometrisi bu katsayıyı etkiler. akışı ne kadar az rahatsız edecek bir geometri tasarlanırsa, bu katsayı o kadar düşecektir. aynı modelde her kasa değişikliğine gidildiğinde, bu katsayıyı düşürmek üzere tasarım yenilenir. yani karşılaştırılan araçların kasaları aynı ise, geometri faktörü devre dışı kalabilir. bir önceki kasasında drag katsayısını düşürmeyen tek tasarım geçmiş kasa değişikliklerinin birinde volkswagen golf'e aitti. oradaki temel saikler farklıydı, zaten hangi kasasıydı onu tam olarak hatırlamıyorum.

b) aracın hızı da bu katsayıyı etkiler. bunun nedeni araç etrafında aracın hareketinden dolayı oluşan sınır tabakadır`:(bkz: #57559875)`. bu sınır tabaka araç yüzeyinde önce laminer olarak başlar. akış burada düzenlidir, çözümü öngörebilmek görece kolaydır. sınır tabaka bu araç üzerinde giderek artan bir kalınlıkta büyür. akış büyüdükçe artan sınır tabaka kalınlığı sürüklenme katsayısını düşürür, ta ki türbülanslı rejime geçene kadar.

bu arada analitik sınır tabaka denklemlerinde hareket eksenindeki dikey bileşenden gelen momentum terimleri ihmal edilir bu pratikte yanlıştır, zaten hiçbir cfd analizinde de bunlar ihmal edilmez.

akış türbülanslı rejime geçtiğinde hız profilinin temel davranışı değişir. hız gradyanı yüzeye yakın bölgede çok büyür. aracın yerden yüksekliğinin maksimum olduğu noktaya kadar sınır tabakayı laminerde tutmak istersiniz çünkü basınç gradyanı negatiftir yani akış ayrılmasını tetiklemez. bu noktadan sonra ise havanın hızı tekrar düşmeye başlar. basınç gradyanı pozitife döner. bu noktada türbülanslı sınır tabaka akış ayrılmasını engeller. daha fazla akışkanlar mekaniği dersine girmeyeceğim, merak edenler okuyabilir.

özetle akış ayrılması bir yerden sonra engellenemez, ama ne kadar geç engellenirse drag katsayısı o kadar düşük olacaktır. bu yüzden araçlarda drag katsayısı kataloglarda verilirken hangi hız için verildiği de belirtilir. çünkü artan hızda akış ayrılması daha erken yaşanacağından dolayı aracın arkasında oluşacak olan girdabın şiddeti artar. kısacası motordan lastiklere verilen enerji giderek büyüyen bir girdabı beslemek zorunda kalır.

akış ayrılmasını tahmin etmek analitik olarak çok kolay değildir. dns yöntemi ile çözüm yapmadığınız sürece, ki bunun için küçük bir kasabanın elektriğini tek başına tüketebilecek kadar güçlü bilgisayarlara ihtiyaç var, kullanılan bütün reynolds averaged navier stokes denklem setleri bir türbülans modeli ile çalışır. modelin doğruluğu için deney verisine ihtiyaç duyulur. bu yüzden milyonlarca euro harcayarak rüzgar tünellerinde bu araçların drag katsayısını ölçmeye ve akışın koptuğu yeri piv* gibi yöntemlerle bulmaya çalışır mühendisler.

2) aracın hareketini baskılayan bir diğer neden ise rolling resistance dediğimiz, lastik ile yol arasındaki sürtünme kuvvetidir. aracın ağırlığından dolayı yere uyguladığı kuvvet arttıkça, aracın patinaja düşme riski düşer ya da bir başka deyişle aracın patinaja düşmesi için eşik olan tork değeri yükselir. ama bunun da handikabı vardır. aracın yere uygulandığı kuvvet arttıkça sürtünme kayıpları da artar. lastik seçimi bu nedenle aracın ağırlığına ve çekiş sistemine göre bir optimizasyon gerektirir. ama genel olarak şunu diyebiliriz ki, maksimum gücü 150 beygirin üzerinde olan bir otomobil çekiş sisteminin dört çeker ya da arkadan olması gerekir. aksi takdirde araç sürekli kalkış sırasında patinaja düşecektir. tabii bunu engellemek için modern otomobiller ecu üzerinden ilk viteste lastiklere giden torku düşürebilirler ama o zaman da araca o kadar güçlü motoru koymanın bir anlamı kalmaz, en azında düşük vitesler için.

şimdi bu iki direnç kuvvetini anladıysak, bunların etkin olduğu hız aralıklarını da anlamak lazımdır. daha önce tork vs beygir gücü başlığında anlattım ama kısaca tekrarlayayım.

motordan çıkan güç önce şanzımana oradan da diferansiyel üzerinden lastiklere gider. peki güç nedir?

bir motorda güç, devir ile tork değerinin çarpımına eşittir. doğru bir hesap için rpm cinsinden verilen devir değerini rad/saniye birimine çevirmeniz gerekir. bunun için de rpm değerini 2*pi/60 ile çarparsınız. buradan gelen değeri tork ile çarptığınızda motorun çıkış gücü hesaplanmış olur. eğer sürtünmeyi ihmal ederseniz, motordan çıkan bu gücün, lastiğe aynı seviyede aktarılması gerekir sonucuna ulaşırsınız, yani tork ve açısal hız değişebilir ama çarpımları sabit kalacaktır.

güç aktarma organlarında da birtakım kayıplar yaşandıktan sonra bu güç tekerlere ulaşır. teker çapı, aracın basma yüzeyi vs birçok parametre bu aktarılan gücün tekerle yol arasındaki davranışını etkiler ama şu kadarını bilmeniz yeterli, lastiğe giden tork azaldıkça hem patinaj risk noktasından uzaklaşılmış olur, hem de sürtünme kayıpları azaltılmış olur. bu yüzden hız arttıkça lastikle yol arasındaki sürtünme kayıpları azalır. çünkü tork*devir= güç denkleminden dolayı lastik yüksek hızda döndüğünde motorun gücü belli bir aralıkta oynayabildiğinden dolayı lastiğe giden tork düşecektir, bu da sürtünme kuvvetinin düşmesini sağlar. öte yandan, lastik daha hızlı döndükçe yere temas ederek deforme edilen kısım için harcanan enerji ile yerden teması keserek eski formuna dönen kısım arasındaki enerji farkı birim zaman için artar. düşük torktan gelen sürtünme düşüşü bu periyodik durumu kompanse edemeyeceği için lastik direnci az da olsa hızlandıkça artacaktır.

aerodinamik sürüklenme katsayısı ise, hızın karesi arttıkça artar. bu da hem katsayıda hem de aerodinamik sürüklenme kuvvetinde artış anlamına gelir. bu yüzden aracın hızı arttıkça aerodinamik drag kuvveti de artar.

modern otomobiller için denebilir ki 70 km/sa üzeri hızlarda, artık belirleyici olan direnç kuvveti aerodinamik dragtır, rolling resistance değil. bunu ekteki resimde anlayabilirsiniz.

şimdi bu girizgahtan sonra gelelim ana konuya. bmw 320i ed ile bmw 320d geçilebilir mi?

genelde geçmeniz mümkün değildir. ama koşullar öyle değiştirilir ki geçebilirsiniz.

bmw 320i ed 320 d'yi hangi şartlarda geçebilir?

burada birkaç kritik değişken var. öncelikle 320i ed için xdrive opsiyonu söz konusu değil. güncel kasalar için spec değerlere bakıldığında ise biri 190 diğeri 170 beygir olan bu otomobillerden gücü düşük olanın geçmesi beklenemez fakat,

a) otomobil üreticileri bu araçları ecu denen kontrol algoritması ile satarlar. sizin sürüş modu seçerken eco, comfort ya da sport opsiyonları bu algoritmada gaz pedalına tepki ile yakıt enjeksiyon değerleri ile oynarlar. fakat bunun dışında daha seri otomobil isteyen sürücüler, bu yazılıma aracı satın aldıktan sonra müdahale edebilirler, ki siz bunu halk arasında chip attırmış olarak duyarsınız. diğer bir opsiyon daha geniş yüzeyli intercooler kullanmak ya da aracın turbocharger sistemini değiştirmek olabilir fakat bu kadar pahalı otomobiller için kimsenin bu riski alacağını sanmıyorum. çakal kasa bmwlerde bir ihtimal geçerli bir durum olabilir.

b) bmw 320d opsiyonunda xdrive seçeneğini kullanırsanız, aracın ağırlığı 85 kg daha artacaktır. bmw sitesinde bu durumu 0-100 km hızlanma süresinin 7.2'den 7.3'e çıktığını gösteriyor. ben sitenin yalancısıyım. toplam tork dört tekere birden dağıldığından dolayı aracın yol sürtünme kayıpları azalır fakat bu ağırlık artışı bunu kompanse edemediği için hızlanma süresi uzar.

yine de, bmw 320i ed için maksimum hızlanma süresi hala 7.6 saniye olarak verilmiş. yani bu araç daha hızlı görünmüyor. bu arada 0-100 km/sa hızlanması daha iyi olabilir yine de sonra geçer gibi saçma bir argüman savunmayın. aracı hızlandıran şey ona birim zamanda verdiğiniz enerji yani güçtür, eğer ecu üzerinden yüksek hızlar için motorun çıkış gücünde bir oynama yapılmamışsa, yani iki motorun da güç ve tork devir eğrileri her hız, vites, devir vs. için sabit ise aynı kasaya ait araçlar için öyle bir fark olamaz.

c) 320i ed f30 kasaya sahip bir otomobil. 320d hakkında ise herhangi bir kesinlik yok. bu aracın motoru 2009 yılına kadar 177 beygirdi daha sonra 184 beygire çıkarıldı, en son 2015 yılından itibaren ise 190 beygire yükseltildi. bizim bmw'nin güncel sitesinde görebildiğimiz kısım sadece 190 beygirlik versiyon için verilmiştir. yani özetle 2015'ten eski bir bmw 320d ama f30 kasa ise aradaki güç farkı 20 beygir değil 14 beygirdir.

d) bundan daha önemlisi ise, bmw 2012 yılından itibaren f30 kasaya geçti. söz konusu bmw 320d eğer e92 kasa ise bunun drag katsayısı muhtemelen f30'un üzerindedir. yine de bu fark minimaldir. daha ciddi olan fark ise, f30 kasa bmw'de iki otomobil için de standart olan tork konvertörlü zf 8 ileri şanzımadır. e92 kasalarda ise bu şanzıman yerine yine zf'e ait 6 ileri tork konvertörlü otomatik şanzıman vardır.

şanzımandaki dişli sayısının azalmış olması, motorun maksimum güce yakın çalıştığı devir aralığı yerine daha geniş bir ortalama devir aralığında hızlanmak zorunda kalmanıza yol açar. böyle olursa da, arada 14 ya da 7 beygir maksimum güç farkı olduğu noktada bu dişli sayısı avantajı ile bmw 320i ed bmw 320d'yi rahat geçebilir.

e) f=ma, yani kuvvet eşittir kütle çarpı ivmedir. bagajı bomboş kliması kapalı, sadece sürücüsü olan bir bmw 320i ed, 2 ya da belki 4 kişinin bindiği anda kliması açıkken bagajı doluyken bir bmw 320d'yi rahatlıkla geçebilir çünkü güç avantajı sadece 20 beygirdir ve ayrıca unutmamak gerekir ki hem 2 litre olması hem de dizel motor olması nedeniyle motoru ve toplam ağırlığı bmw 320d'nin zaten kafadan daha fazladır. yine de bu fark maksimum 20-30 kg falandır onu da araştıran biri yazsın.

özet: iki araçtan hangisinin diğerini geçeceğini belirleyen şey sadece ve sadece fizik kurallarıdır. karşılaştırmanın bu noktada görece kolay yapılabilmesinin nedeni, aynı kasa araçların, aynı dingil mesafesine ve süspansiyon vs. sisteme sahip olması, aerodinamik karakterlerinin birebir aynı olmasıdır.

aynı kasaya sahip iki aracın ağırlıkları aynı ise, şanzımanları aynı ise, çekiş sistemleri aynı ise, aynı yol koşullarında çalışıyorlar, aynı modda sürülüyorlar ise, aynı ecu kontrol sistemine sahip iseler, ikisinde de chip vs değişiklik yoksa daha güçlü olanın diğerini geçeceğini söyleyen şey fizik kurallarıdır.

ama yok biri xdrive diğeri değilse, biri bomboş diğeri içinde 4 kişiyle yüklü bagajla gidiyorsa, birinin klimaları kapalı diğerinin açıksa, biri eski kasa diğeri değilse, birinin şanzımanında 8 diğerinde 6 dişli varsa, tork konvertöründeki bıçak geometrileri aynı değilse, konvertörde kullanılan yağın viskozitesi birinde düşük diğerinde daha yüksekse, turbocharger sistemlerinin bıçak değiştirme algoritmaları aynı değilse vs gibi durumlar varsa, motoru güçlü olanın diğerine geçilmesi söz konusu olabilir, olur demiyorum olabilir diyorum hesaplamak lazım, ve inanın bana bunun olabileceğini söyleyen şey de gene fizik kurallarıdır başka bir şey değildir.

şöyle bir soru gelebilir. bmw 320d yüksek torkuyla önce avantaj sağlar sonra bmw 320i ed ona yetişir mi? hayır yetişemez, çünkü yetişebilmesi motor ve şanzıman kalibrasyonunun mantığına aykırı olurdu. bunlar spor otomobiller ve default zaten arkadan itişli üretiliyorlar. esp gibi bir sistemle vitese göre bunların çıkış torklarıyla oynamanın bir manası da gereği de yok.

madem öyle neden iki aracın da maksimum hızları eşit? evet iki aracın da maksimum hızı 230 km/sa olarak verilmiş. bunun nedeni ise üreticilerin güvenlik kaygıları nedeniyle aracın maksimum hızını sınırlayacak bir şartı aracın ecu içerisine kodlamasından kaynaklanıyor. motorların çıkış gücünü baskılamadan, tekrar ediyorum motor performanslarıyla ilgili herhangi bir yazılım değişikliği yapmadan, sadece bu şartı içeren kodu deaktive ederseniz, sonunda bmw 320d için maksimum süratin bmw 320i ed'den daha yüksek olduğunu görürsünüz.

bu iki aracı speclerde verilmiş özellikleriyle aynı ortamda yarışa soksak ne olur?

hızlanması daha iyi olan bmw 320d, patinaja düşmeyeceğini varsayıyorum aracı kullanmadım ama muhtemelen düşmüyordur, arayı sürekli açar ama başta hızlı açarken sonra daha yavaş açmaya başlar. 230 km/sa hıza ulaştığında ise 320d daha fazla hızlanamayacağı için yavaş olan 320i ed aradaki mesafenin artma hızını yavaşlatır en sonunda o da 230 km/sa hıza ulaştığında mesafe artık sabit kalır, zira arada hız farkı kalmaz.

bu sınırlandırma olmasaydı bu araçların maksimum sürati ne olurdu?

bunun için ya da ilgili kodu ecu'dan çıkarıp deneme yapmalısınız, ki bu sorunun cevabı için bu daha sağlıklıdır. diğer yöntem ise, araç 230 km/sa hıza çıktığında, ki bu sırada muhtemelen 8. vitestedir, motorun devrine bakmak olur.

sonra alıp motorların tork devir eğrilerine bakarsınız. eğer devir maksimum tork bandı içinde kalmışsa, muhtemelen söyleyebilirim ki maksimum tork devrinin sonuna kadar siz gaza bastıkça araç hızlanmaya devam eder, zira lastiklere giden tork sabit kaldığından lastikle yol arasındaki kuvvet de sabit kalır eğer drag kuvveti artış trendini o bant üzerinde kesmiyorsa tabii, ki bence düşük ihtimal kesmiyordur. bunu bilmek içinse aracın drag katsayısını kullanarak lastiklerdeki kuvvetle kesiştiği noktayı bulmanız lazım.

ama araçların drag katsayıları genelde 80 ya da 120 km/sa hızlar için verildiğinden dolayı bu noktadaki drag verisini kullanmak da pek bir işe yaramaz. bu nedenle bunun için drag katsayısı modeli geliştirmeniz gerekir bunun için de akışın yüksek hızlarda aracın hangi yüzeyinde ayrıldığını bilmek gerekir. ama gene de bu veriyi kullanırsanız, o hızın altında bir yerde maksimum hıza çıkacağını kesindir. tabii lastik direncini doğru hesapladığınızı varsayarsak.

bu otomobil üreticileri neden motorlarla böyle oynuyor?

bunun birçok nedeni var.

aracın dinamiklerinin sürüş güvenliği için çıkabileceği belirli hızlar vardır, maksimum hızı limitlerler.

emisyon gereksinimleri için belli şartlar vardır, gidecek olan yakıtın debisinden kısarlar.

yüksek güçteki motorun, ilk viteste üreteceği torku şanzıman dişlisinin yorulma ömrü kaldırmaz, güçten kısarlar.

aracın fren sistemi güçlü değildir, daha güçlü kaliper disk vs o gövdeye sığmıyordur, kısarlar.

sıcak iklime sahip bir bölgeye satılacaktır bu araç, soğutma sistemi için daha geniş alana sahip radyatör/intercooler vs. kaputa sığmıyordur, kısarlar.

motor bloğunun termomekanik mukavemeti yüksek basınç ve yüksek sıcaklıkta düzgün çalışmıyordur, kısarlar.

kısacası, o mühendisler o aracın motorunu bir ecu ile kontrol ediyorlarsa, bunun kesinlikle bir veya birden fazla nedeni vardır. aracın kontrol algoritmasıyla oynamayın, çip attırmayın şahsen tavsiye etmem yoksa sonuçları maddi manevi ağır olabilir.

devamını okuyayım »
26.08.2018 18:06