2023年12月27日 星期三

馬力機測試結果怎麼才算準確?

 

馬力機測試結果的迷思

國外的月亮(品牌)比較圓,國產的馬力機精準度比較差? 
美國的馬力機比較鬆,歐系馬力機比較緊?
這家店拉出來的數據,跟別家拉出來的不一樣,到底誰比較準?
不管是車友,甚至是很多店家都有這個疑問。甚至你問那些賣馬力機的業務,可能也都講不清楚。甚至還因為各家測試結果的差異,而造成不需要且無意義的爭端。

香魚搞馬力機研發第八年了,應該勉強有資格出來講一講。
還是那句話,如果寫的不正確,歡迎高手指正,沒營養的留言一概刪除。

先講基本面

物理公式都一樣 – 馬力計算公式,最重要的兩個參數,一個是引擎轉速,另一個是車輪對滾輪推動產生的角加速度。全世界任何一個品牌的馬力機,都是以相同的方式計算。即便是渦電流馬力機,也只是再加上由渦電流剎車所產生的扭矩合併計算。
另外,就是各國的馬力計算補償規則,是根據氣候狀態進行加權。

也就是說,如果轉速,扭矩,氣候條件偵測數據都相同的情形下,不管用哪一台馬力機,得出的結果數字應該相同

再看現實面

同一款馬力機測同一款車 – 結果應該要一樣嗎? 我們來看國外實例。

下面是一張比較表,列出的是這幾年在賽場非常夯的BMW S1000RR這款車,在美國知名ECU改裝品牌,和知名車媒所提供的馬力測試數據,測試使用的馬力機都是Dynojet 250i。

看傻了嗎? 要說馬力機實測數據和原廠不同也就算了,光是原廠狀態測出的馬力和原廠的差距,就有-5%~-24%這麼寬的範圍。

如果OE的支持者要跟BT戰起來,說BT用快樂馬力機,大灌水。那反過來BT的愛用者也可以說OE的是烙賽馬力機,誤差那麼大,BT的測試值和原廠只差了5.37%才比較準。
誰對誰錯? 不要忘了,兩家用的都是Dynojet 250i...

美國人到底會不會因為這些數據吵起來我不知道,不過這些廠商敢大咧咧的把數據和測試圖表都放在自己官網上,不怕車友去比較,自有他們的邏輯。

不要笑,台灣真的有過不少類似的紛爭,有興趣可以上網查
繼續看下去,您就能判斷這些紛爭是否有意義,或根本是瞎胡鬧。

照例還是要科普

底盤馬力機上所能測得的,叫做輪馬力。因為是從後輪上測到的動力。
而軸馬力的"軸",指的是曲軸,也就是引擎原生的動力。是還沒經過傳動損失的部分,是經過推算出來的。

註: 底盤馬力機 Chasis Dynamometer - 又稱底盤測功機,乃利用滾輪模擬靜態道路,將車輛固定於其上行駛,以測試車輛性能的設備。

因為從引擎曲軸上的輸出,到滾輪之間存在著許多的傳動損失、摩擦損失等等。這些損失很難逐一被精確估計,只能透過補償參數去修正。譬如檔車的傳動損失較少,速克達CVT系統的損失較多等等。如果寫成等式就是:

     曲軸馬力 - 傳動損失 = 後輪馬力     

或者反過來,也可以寫成:

     後輪馬力 + 傳動損失 = 曲軸馬

控制軟體的補償參數,若要追求正確性,必須透過多次的複雜實驗去比對校正。但實務上不會浪費時間去做這個,都只抓個大概就好。然而,一旦補償參數設得太高,就會變成水份過多的「快樂馬力機」。或反過來都沒有補償,就會變成比原廠數據低很多的「烙賽馬力機」。

其實,就香魚所知,有很多人連輪馬和軸馬的定義都還搞不清楚。有些店家因為當初採購的是中古馬力機,沒有受過原廠的正規操作教育訓練,如何正確測試輪馬和軸馬可能都不一定會。這樣條件下做出來公開的數據報表就更沒有公信力了。

除了參數設定外,機器本身的保養狀態、測試車輛本身的狀態、使用者操作的方式,甚至車輛被綁帶固定在機器上的張力大小,都會影響測試結果。所以結論拿不同店家的測試數據來直接比較,沒有意義。 如果在A店家測20HP的車,在B店家測出15HP,這台車的實際動力就會縮水嗎? 不會嘛,就同一台車啊。

正確看馬力測試數據的方法

直接說答案: 不要看絕對數值,而是看比對結果

理由很簡單,無論是馬力機的絕對值偏差量是正還是負多少,只要馬力機和測試車輛的狀態是穩定的,就一定能做出有效測試(下一段解釋)。而測得的改裝前/後測試結果,會有相同的變化比例。改裝前後增加的幅度,在兩台機器上測得比對結果會是一致的。

有效測試  穩定的測試結果,應是可以被重複實現的。也就是說,在馬力機設定不變,測試條件相同的情況下,對同一車輛反覆進行多次測試得到的性能曲線,應該是要能夠幾乎重疊。反之,無法被重現的測試記錄,是無意義的。除非是馬力機有問題,或是測試車輛性能不穩定。範例影片看這裡 (可以直接看2:03的測試結果)
所以習慣上,一台車在馬力機上的測試不會只做一次,通常至少會做三次,確定曲線是穩定重複的才算有效。



回來舉例,兩台馬力機A/B,保養健康狀況良好,運作正常。同一台車,在這兩台馬力機上,分別測得A: 120HP,和B: 80HP的馬力有效測試結果。
然後這台車經過改裝升級,又在兩台馬力機上分別測得A: 156HP,B: 104HP。
看起來數字差異很大,但其實結果可被視為相同,因為:

A: 156 / 120 = 130%
B: 104 / 80 = 130%

即便測試結果的數字不同,但在A/B馬力機上,都明確的量測到改裝後比改裝前提升了30%的動力。

讀者思考: (標示反白看作者答案) 
1. 測試車輛的原廠公佈的馬力數值如果是105HP,對於此次的測試正確性是否有影響? A: 沒有影響,但可以推測改裝後的動力在原廠測試大約是 105x130%=136.5HP
2. 如果只有公布改裝後的測試數據,而不提供改裝前的測試數據參考,公佈的數據還有參考意義嗎? A: 沒有對比數據,結果就沒有意義,只會陷入各說各話的爭論而已。

專業的看這裡

國外改裝廠普遍認定嚴謹的改裝前後馬力數據比較,必須符合下列幾個原則:

1. Same Dyno - 同馬力機,不是相同型號,而是同一台機器 
2. Same Operator - 同操作人員
3. Same Bike - 同車不是同款式車輛,而是同一台車
4. Back to Back Test - 改裝前後零時差測試。也就是保持車輛除了改裝內容外,沒有其他的差異狀態。一旦換了機油、燃料,或是皮帶、鍊條,做了大保養,就會對測試結果產生影響。

比較正式的測試比對實驗結果,都會看到類似上述文字的備註。
而且一定會把改裝前後的曲線和數據,放在同一張圖表上面作為對照

範例: BT-MOTO的改裝效果比較圖
紅線 - 原廠狀態
藍線/綠線 - 兩種不同改裝狀態的性能

事實上,在賽車場上充斥著宣稱超高馬力數,卻跑輸比賽的「現實」。影響競賽結果的因素太多,引擎動力只是諸多環節之中的一環。而馬力機,更只是一個提高調校維修效率和精確度的設備。太過介意測試數據的差別,而忽略了調校本質的經驗與技術,和實際場上的表現,就是捨本逐末了。

線型其實更重要

好酒沉甕底,看到最後才有福利。最後結論之前,要提醒很多人都會忽略的「線型」,這個涉及車子是否真正好騎好操控的重點。也是使用馬力機真正專業的人士,才會關注的重點。

車輛改裝後的最大馬力數字經常被車友拿來當話題,但往往只聚焦於最大的幾匹馬力,可能連這個馬力是在多少轉速出現也不知道。以後聽到還在專注馬力數字高低的,就知道是剛入門的車友了。

下面關於線型的敘述主要是針對檔車,速克達的太複雜,放最後補充說明。

看動力曲線的口訣:
1. 扭力才是重點,扭力線不穩,馬力線也不會穩。
2. 扭力不線性,車子很難騎
3. 高轉扭力不掉,馬力就能一直上去
4. 扭力掉的慢,可以有馬力高原
5. 扭力掉得快,高轉馬力就沒了

以下用幾張圖舉例說明:
上面這張圖是典型改了廉價東南亞管或淘寶管的車,原廠車不會有這種線型。
因為排氣管回壓特性不正常,導致扭力(藍線)出現了兩個的凹陷。尤其是中低轉速的那個嚴重凹陷最致命,讓這台車變得非常難騎。
圖上也可以明顯看出,馬力(紅線)的變化會隨著扭力特性變化。

這張圖是大排氣量街跑常見的線型。扭力高原在低轉就建立起來,穩定的延伸中高轉速域。因為扭力穩定,所以馬力線也就隨著轉速一路向上,呈現漂亮的三角形。一直到斷油前,扭力向下衰退,才減緩了馬力線上浮的角度。

這張圖是典型扭力巡航車款特性,例如哈雷等等。大扭力高峰出現的非常早,4000rpm就過了峰值開始下降。所以馬力峰值也只到6000rpm就結束。有這種特性的引擎通常是長方比設定(行程>缸徑),缸頭的設計也是低扭設定。所以即使硬把轉速拉上去,馬力也只會繼續往下掉。

速克達比較複雜

關於速克達的動力線型,之所以解釋起來複雜,是因為速克達有CVT傳動系統。
跟檔車的最大不同,是因為檔車的換檔方式是由騎士決定。可以檔檔4000rpm換,一路RV騎下去;也可以檔檔9000rpm換,一路消呸。所以檔車的引擎必須要做到動力範圍很寬廣,才會是誰來騎都覺得好騎的車。

速克達的CVT系統,傳動的特性是被傳動前後組決定的
1. 離合器蹄片的彈簧,決定起步的轉速
2. 前組普利珠的重量,和後組彈簧的彈性,決定加速階段CVT維持的轉速域

所以,速克達的引擎動力,只關注CVT實際會用到的轉速域即可。

例如,設定CVT控制在最大扭力轉速域附近,加上低轉動作的離合器。引擎的動力可以只關注在3000-7000rpm中低轉速域即可,高轉永遠用不到。

反之,如果要做一台加速賽車,可以把引擎的動力集中在高轉部分,完全沒有低中轉扭力也無妨。離合器起步從8500rpm甚至更高,CVT控制在9500-13000rpm加速。

之後會有專文,針對速克達的馬力機應用做說明。

結論

上面的說明,解釋了馬力機正確使用的邏輯。希望能藉此增進同業和車友之間對於改裝動力結果正確的說明和理解方式,減少不必要的誤會和摩擦。當大多數人都有正確的認知時,也可以避免劣幣驅逐良幣的問題,讓有技術又有良心的店家更容易出頭。

因為摩托車的種類非常多,排氣量、重量、動力特性,甚至調校的方法都不同。所以馬力機的設計也會因應用需求產生差異,同樣的設計並不能適用所有的車款。下一篇馬力機設計的差異和採購重點,讓有興趣添購設備的店家,能有個明確的方向。

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