в чем измеряют мощность двигателя
Что такое мощность двигателя, крутящий момент и удельный расход топлива
Изобретенный более 100 лет назад поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), на сегодняшний день все еще является самым распространенным в автомобилестроении. При выборе модели двигателя своего будущего автомобиля покупатель может предварительно ознакомиться с его основными характеристиками. В этой статье мы подробно расскажем об основных показателях двигателей внутреннего сгорания, что они собой представляют и как влияют на работу.
Основные показатели двигателя
Сгорание топлива происходит внутри ДВС, в специальной камере цилиндра. Это приводит в движение поршень, который, совершая циклические возвратно-поступательные движения, проворачивает коленчатый вал. Таков упрощенный принцип работы любого поршневого двигателя внутреннего сгорания. Основные характеристики
ДВС можно оценить тремя основными показателями:
— мощность двигателя;
— крутящий момент;
— расход топлива.
Рассмотрим более подробно каждый из этих показателей.
Что такое мощность двигателя
Под мощностью следует понимать физическую величину, которая показывает совершаемую двигателем работу за единицу времени. При вращательном движении мощность определяется как произведение крутящего момента на угловую скорость вращения коленчатого вала. Обычно она указывается в лошадиных силах (л.с.), но встречается измерение и в кВт. Существует несколько единиц измерения под названием «лошадиная сила», но, как правило, имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», которая равная ≈ 0,7354 кВт. А вот в США и Великобритании лошадиные силы, касающиеся автомобилей, приравнивают к 0,7456 кВт, то есть как 75 кгс*м/с, что приблизительно равно 1,0138 метрической.
— 1 кВт = 1,3596 л.с. (для метрического исчисления);
— 1 кВт = 1,3783 hp (английский стандарт);
— 1 кВт = 1,34048 л.с. (электрическая «лошадка»).
Если же конвертировать мощность 1 лошадиной силы в киловатты (в промышленности или энергетике), то она будет примерно равна 0,746 кВт. Понятие лошадиная сила не входит в международную систему измерений (СИ), поэтому измерение мощности в кВт будет более правильным.
Чем больше мощность, тем большую скорость сможет развить автомобиль.
Индикаторной называют мощность, с которой газы давят на поршень. То есть, не учитываются никакие другие факторы, а только давление газов в момент их сгорания. Эффективная мощность, эта та сила, которая передается коленчатому валу и трансмиссии. Индикаторная будет пропорциональной литражу двигателя и среднему давлению газов на поршень.
Эффективная мощность двигателя будет всегда ниже индикаторной.
Также есть параметр, называемый литровой мощность двигателя. Это соотношение объема двигателя к его максимальной мощности. Для бензиновых моторов литровая мощность составляет в среднем 30-45 кВт/л, а у дизельных – 10-15 кВт/л.
Как узнать мощность двигателя автомобиля
Конечно, значение можно посмотреть в документах на машину, но иногда требуется узнать мощность автомобиля, который подвергался тюнингу или давно находится в эксплуатации. В таких случаях не обойтись без динамометрического стенда. Его можно найти в специализированных организациях и на станциях техобслуживания. Колеса автомобиля помещаются между барабанами, создающими сопротивление вращению. Далее имитируется движение с разной нагрузкой. Компьютер сам определит мощность двигателя. Для более точного результата может понадобиться несколько попыток.
Что такое крутящий момент
Крутящий момент двигателя рассчитывается по формуле: M = F*R, где F – это сила, с которой давит поршень, R — длина плеча (рычага). В нашем случае плечом будет расстояние от оси вращения коленчатого вала до места крепления шатунной шейки. Этот параметр измеряется в ньютонах на метр (Hм). 1H соответствует 0,1 кг, который давит на конец рычага длиной в метр.
Крутящий момент ДВС характеризует показатель силы вращения коленчатого вала и определяет динамику разгона автомобиля.
Что такое расход (удельный расход) топлива
Удельный расход топлива двигателя – это количество топлива, затрачиваемое для производства определенного количества энергии. Чем расход ниже, тем рациональнее будет использоваться топливо. Расход связан с эффективностью двигателя. Один двигатель может иметь разный расход топлива в зависимости от скорости и нагрузки.
Роль мощности и крутящего момента двигателя
Для обеспечения лучших динамических показателей двигателя, производители стараются наделить силовой агрегат максимальным крутящим моментом, который будет достигаться в более широком значении оборотов двигателя.
Чтобы правильно оценить роль этих двух понятий, стоит обратить внимание на следующие факты:
— Взаимосвязь мощности и крутящего момента можно выразить в формуле: P = 2П*M*n, где Р – это мощность, M – показатель крутящего момента, а n – количество оборотов коленвала в единицу времени.
— Крутящий момент более конкретный показатель характеристики двигателя. Низкий крутящий момент (даже при высокой мощности) не позволит реализовать потенциал двигателя: имея возможность разогнаться до высокой скорости, автомобиль будет достигать этой скорости невероятно долго.
— Мощность двигателя будет возрастать с повышением оборотов: чем выше, тем больше мощность, но до определенных пределов.
— Крутящий момент увеличивается с повышением количества оборотов, но при достижении максимального значения показатели крутящего момента снижаются.
— При равных показателях мощности и крутящего момента более эффективным будет двигатель с меньшим расходом топлива.
Лошадиная сила и другие единицы измерения мощности двигателя
Лошадиная сила (л. с.) — это внесистемная единица измерения мощности. В настоящее время в России она официально выведена из употребления (стандартной единицей СИ для выражения мощности является ватт), но все равно продолжает широко использоваться в автоиндустрии как показатель мощности двигателей.
В 1789 году шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт ввел термин «лошадиная сила», чтобы показать, работу скольких лошадей способны заменить его паровые машины.
Следует знать, что лошадиная сила — это не максимальный, а усредненный показатель мощности лошади, которую она может поддерживать длительное время. Кратковременно среднестатистическая лошадь может развивать мощность около 1000 кг*м/с, то есть мощность одной лошади равна 13,3 лошадиных сил.
Основные единицы измерения мощности двигателей и их обозначение
1. Лошадиная сила (735,49875 Вт). Обозначается как: hp (это netto мощность двигателя, измеряется с использованием вспомогательных агрегатов двигателя, таких как: глушитель, генератор), bhp (это брутто мощность двигателя, измеряется без использования дополнительных агрегатов).
Также можно встретить и другие обозначения: PS (нем.), CV (фр.), pk (нид.).
В англоязычных странах чаще до сих пор приравнивают лошадиные силы к 745,6999 Вт, что примерно равно 1,014 европейской лошадиной силы.
2. Ватт
Поскольку описание ватта выходит за рамки данной статьи, то здесь мы его касаться не будем.
Как рассчитывается лошадиная сила
Лошадиная сила является условной и неоднозначной единицей измерения мощности.
В России и почти во всех европейских странах, лошадиная сила определяется как 75 кг*м/с (метрическая лошадиная сила), то есть, как мощность, достаточная для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. В таком случае 1 л. с. составляет ровно 735,49875 Вт.
Максимальную мощность, которую способна развивать лошадь, принято называть котловой лошадиной силой. Вы можете с легкостью рассчитать и свою максимальную мощность. Для этого нужно замерить время t, за которое вы вбежите на лестницу высотой h и подставить в формулу: m*h/t, где m — масса вашего тела.
Для определения мощности двигателя используются специальные стенды, подробнее об этом написано ниже.
Как замеряют мощность двигателя
Мощность двигателя замеряют в основном для оценки эффективности тюнинга.
Для определения мощности двигателя существует только один точный способ: снять его с автомобиля и установить на специальный стенд. Снятие и установка двигателя — довольно трудозатратный и дорогой процесс, который по силам только автопроизводителям и серьезным гоночным командам.
Для менее точного замера мощности используют динамометрические мощностные стенды (такие как на фото), позволяющие снять показания «с колес». Влияние на результат могут оказать: давление в шинах, их сцепные свойства, температура шин (во время замера протектор сильно нагревается) и даже степень притяжки автомобиля страховочными стропами.
Методика замера
Прогретый автомобиль трогается на первой передаче, разгоняется до 40–50 км/ч, после чего включается последняя передача, педаль газа нажимается до упора и начинается имитация разгона. По достижении максимальных оборотов (с момента начала падения мощности, видимого на мониторе), включается нейтральная передача.
Результат измерения выводится в виде графика, на котором отображена зависимость мощности от оборотов двигателя (синяя кривая — в лошадиных силах).
Шкала, дающая примерное представление о диапазоне мощности двигателей
Для того, чтобы иметь представление о диапазоне мощности двигателей, ознакомьтесь со следующим рисунком:
В чем разница между лошадиными силами, Bhp, Hp, кВт и PS?
Запутались в обозначениях мощности автомобиля- в кВт, л.с., PS и Hp? Мы поможем вам в этом разобраться!
Автопроизводители разных стран мира измеряют мощность своих автомобилей в разных джоуль-единицах. Зачем и почему так происходит? Ответ вы узнаете ниже.
Мощность как сама суть является мерой того на сколько быстро и как далеко двигатель автомобиля при помощи физической работы сможет передвинуть машину вперед с помощью крутящего момента. В машиностроении данное явление обобщено в понятие количества проделанной «работы», которую силовой агрегат автомобиля должен совершить, чтобы продвинуть машину вперед. В качестве меры такая работа с течением времени получила множество различных единиц измерения. С некоторыми из них мы сегодня друзья познакомимся поближе.
Киловатты (кВт)-
С технической стороны вопроса эта форма измерения считается наиболее универсальным методом вычисления мощности силового агрегата. Ей пользуются инженеры всего мирового пространства.
Ватт- это единица измерения которая входит в систему СИ (Международную систему единиц) и которая означает, сколько потребуется мощности для выполнения работы в 1Дж за единицу времени.
В основном данный метод-подсчет используется профессионалами, как «наиболее правильный» с точки зрения фундаментальной науки в показателях мощности. Как единица измерения в автомобильной сфере она используется в основном в Южном полушарии нашей планеты, так уж исторически сложилось.
Метод измерения мощности в киловаттах на автомобилях в основном происходит путем нахождения величины крутящего момента передаваемого от колес на динамометрическом стенде, а затем для подсчетов применяется данное уравнение:
Киловатты стали современной мерой фиксации выходной мощности автомобилей и возможно в будущем они станут общепринятой мировой мерой подсчета. По крайней мере, если посмотреть на любые официальные данные предлагаемые автопроизводителями, то обязательно можно увидеть единицы кВт мощности двигателей внутреннего сгорания установленные наравне с лошадиными силами.
Более того, с начинающимся ажиотажем вокруг автомобилей с электрическими двигателями вхождение в обиход этой формы измерения станет еще более оправданной, ведь количество произведенной электродвигателем работы измеряются с помощью кВт⋅ч (киловатт-часов), которые и определяют, как долго электродвигатель может производить определенное количество энергии, например, для того же движения автомобиля.
Лошадиные силы (л.с.)
Введенная в обиход «маэстро» и по совместительству создателем продуктивных паровых двигателей мистером Джеймсом Уаттом, данная единица мощности основанная на лошадиных силах каким-то образом жива и по сей день, пронеся подсчеты силы гениального инженера сквозь столетия. Она является основной единицей измерения мощности автомобилей во многих странах мира, в том числе и у нас в России, где она (л.с.) используется не только в качестве измерения мощности двигателя внутреннего сгорания указанная в официальных документах к моделям автомобилей, но и для расчетов налогообложения в автомобильной автосфере, к примеру, для того же подсчета транспортного налога.
Так что же такое лошадиная сила (л.с.), как она появилась и как ее высчитывают? Как ее появление было связано с лошадьми?
ПОДСЧЕТЫ И СРАВНЕНИЕ ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЯ
В большинстве стран Европы лошадиная сила (л.с.) определяется как- 75 кгс·м/с, т.е. мощность затрачиваемая при равномерном вертикальном поднимании груза массой в 75 кг со скоростью 1 метр в секунду при ускорении свободного падения 9.8 м/с.
В Международной метрической системе «СИ» мощность официально измеряется в ваттах, 1 (одна) л.с. (метрическая лошадиная сила) равна 735 Вт или 0.73 кВт.
В свою очередь 1 кВт равен 1,35 л.с.
Более того, в системе измерения в Соединенном Королевстве а также и в США лошадиные силы (horsepower hp) приравнивают к 745 Вт, из-за чего имеется небольшое расхождение с европейскими «лошадками». Таким образом, 1 л.с. в США равна 1,0138 л.с. по отношению к Европе.
Например, мощность 3.8-литрового двигателя Nissan GT-R составляет 570 л.с., в киловаттах она будет равна 419 кВт, в hp будет равна 577 единицам.
Как Джеймс Уатт ввел в обиход свои паровые машины и заодно понятие «лошадиная сила»
Сейчас точно никто не знает насколько сильны были лошади учувствовавшие в экспериментах Уатта, были ли они в расцвете сил или это были уже старые клячи. Однако в народе сохранилось несколько легенд,
одна из которых гласит. Некий пивовар, первый покупатель парового агрегата Уатта, чтобы сбить цену на машину изобретателя вероятно решил провести состязание. Лошадь в пивоваренном производстве приводила в действие водяной насос, а взамен ее пивовар как-раз и хотел приобрести паровую машину.
Так вот, для того чтобы наверняка победить нечистый на руку промышленник выбрал для соревнования самую сильную лошадь и путем манипуляций с кнутом и с другими инструментами повышения производительности труда, выжал из бедной животины максимальный КПД. В ответ на этот вызов Джеймс Уатт применил свою машину и превысил выполненную лошадью работу (КПД) по некоторым данным в 1,5 раза, что послужило принятием за образчик именно данное металлическое устройство, которое работало на водяном пару.
Вторая легенда рассказывает нам обратное и все наоборот, что сам Уатт немного «подкрутил» расчёты в свою пользу. Понадобилось это ему для того, чтобы убедить несговорчивых владельцев угольных шахт для перехода с тягловых лошадей на паровые машины. В 18 веке уголь из шахт поднимали при помощи лошадей и с помощью веревки через систему блоков. Подсчитав производительность среднестатистической лошади Уатт применил завышенный коэффициент, умножив полученное им число на 1,5, за счет чего его машина с легкостью выигрывала в производительности у любой лошади совершавшей ту же самую работу.
Поскольку такая лошадиная сила в значительной степени распространилась по всему Земному шару ввиду простоты подсчетов и понятности для пользователей, то появились различные виды (определения) этих лошадиных сил, то есть: метрическая лошадиная сила, механическая лошадиная сила, котловая лошадиная сила, электрическая лошадиная сила и водяная лошадиная сила.
Возможно в некоторых статьях или новостях, как в зарубежных так и в отечественных, вы не раз уже сталкивались с непонятными вам сокращениями, например, с такими- nhp, rhp, bhp, shp, ihp, whp. Многим они не понятны. Что же они обозначают? Объясним.
Nhp или rhp, Nominal horsepower, rated horsepower— полезная мощность, использовалась для оценки мощности паровых двигателей.
Bhp, Brake horsepower— эффективная мощность в л.с., мощность «снимаемая» с коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания не учитывающая потери мощности от КПП и от трансмиссии автомобиля.
Shp, Shaft horsepower— мощность двигателя на валу, мощность подводимая к валу винта, на сам вал турбины или на выходной вал автомобильной коробки передач. Так называемая у инженеров грязная «Брутто»-мощность.
Ihp, Indicated horsepower— индикаторная мощность в л.с., это теоретическая мощность поршневого двигателя определяемая, суммой мощности с коленчатого вала эффективной мощности и энергии расходуемой на трение.
Как видите теперь друзья, количество видов измеряемой мощности двигателя достаточно обширно. Также еще, автопроизводители проводят замеры мощности по различным стандартам и инструкциям, по DIN и ECE, проводят измерение брутто-мощности и нетто-мощности. Все измерения мощности двигателей предполагают также различное выходное значение такой мощности. Чем в своих интересах иногда пользуются сами автопроизводители.
Сокращение «PS» расшифровывается, как pferdestärke, в переводе с немецкого оно означает «лошадиная сила». Казалось бы, все просто, PS = л.с., однако господа, это не совсем так. Для нее (PS) были применены некоторые метрически уточнения, которые должны перенести старые «лошади» (л.с.) в 21 век. Этот стандарт измерения метрических лошадиных сил был принят в Европе в качестве нового вида измерения мощности.
Подводя итоги обзора по кВт, л.с. и PS мы в конце произведем практическое сравнение трех мер измерения мощности и продемонстрируем наглядно на примере нескольких крутых автомобилей:
Nissan Skyline GTR R34: 206 кВт = 276 л.с. = 280 PS
McLaren 570S: 419 кВт = 562 л.с. = 570 PS
Honda Civic Type-R FK2: 228 кВт = 306 л.с. = 310 PS
Bugatti Chiron: 1,103 кВт = 1,479 л.с. = 1500 PS
Уважаемые читатели, друзья, поделитесь с нами в комментариях, как вы лучше всего сами в каких значениях воспринимаете мощность любого из автомобилей. Вам удобнее воспринимать старые-добрые лошадиные силы, киловатты или все-же предпочитаете новомодное веяние из Европы- PS?
Почему мощность двигателя измеряется в лошадиных силах?
«В то время, как наши космические корабли бороздят просторы Вселенной…» мы продолжаем измерять мощность двигателя в лошадиных силах.
Откуда взялись эти «лошадиные силы» и почему в век высоких технологий, беспроводной передачи информации и покорения космоса мы продолжаем пользоваться этой единицей измерения?
Термин «horse power» (лошадиная сила) придумал в 1789 году шотландец Джеймс Уатт. В те времена для поднятия воды, которая скапливалась на дне шахт, использовали либо традиционную лошадиную силу, либо паровую машину Ньюкомена. Джеймсу Уатту удалось сконструировать машину, которая по своей эффективности значительно превосходила детище Ньюкомена и потребляла на 70% меньше топлива.
Несмотря на очевидные преимущества, консервативные хозяева шахт не спешили приобретать разработку Уатта. Для того, чтобы продать свою машину, необходимо было описать её преимущества. А это значит, сравнить её с тем, что использовало большинство владельцев шахт – с лошадью.
Перед Уаттом встала задача измерить, с какой силой лошадь может выполнять какую-либо работу. Для этого им и был придуман термин horse power. До сих пор неизвестно, как именно проводил свою эксперименты Уатт, но, возможно, он наблюдал за тем, как лошади вытаскивали бочку из шахты.
Проведя множество наблюдений, Джеймс установил, что средняя скорость вытаскивания лошадьми бочки объемом 160 л (≈1 баррель) составляет 3,6 км/ч (≈2 мили/ч). Умножив 2 мили/ч на ½ барреля (мы ведь считаем силу одной лошади), получаем результат 1 миля/ч × 1 баррель, что в более мелких измерениях равно 33 000 футо-фунтов*. Если перевести получившееся значение в Ватты (которые, кстати, и получили название в честь Джеймса Уатта), то выясним, что одна лошадиная сила равняется ≈745,699 Вт. Это значение получило название «Механическая лошадиная сила» и используется в США и Великобритании.
В России и Европе пользуются Метрической лошадиной силой, определяющую мощность, которую необходимо затратить на подъем груза в 75 кг на 1 метр. Её значение равняется ≈735,49 Вт.
Вычисления вычислениями, а что же было с Джеймсом Уаттом? С помощью нового термина он смог наглядно показывать хозяевам шахт, сколько лошадей смогут заменить его чудо-машины.
Результат не заставил себя ждать: инженер обрел популярность и положил начало индустриальной революции в Англии, а введенный им термин «лошадиные силы» стал настолько удачливым, что на столетия укоренился в языках по всему миру.
* Энергия, которую нужно затратить, чтобы поднять тело массой 1 фунт (453,6 г) на высоту 1 фут
Измерение мощности — какая разница между мощностью с колес и на маховике.
Измерение мощности на динамометрическом стенде, вроде все просто, но почему так много вопросов возникает? Мощность — с колес, с маховика. Единицы измерения мощности в лошадиных силах индикаторная (механическая), а может метрическая или киловаттах. Думаю, многим будет интересно с этим раз и навсегда разобраться.
Что бы лучше в этом разобраться начнем с Джемса Уатта и его парового двигателя, и постепенно дойдем до самых современных методов измерения мощности, используемых в автомобильной промышленности и гоночной индустрии.
Джеймс Уатт (1736-1819) был ученым из Шотландии, инженером, изобретателем, а также инноватором, человеком, который смог извлечь выгоду из своего изобретения. Более того, можно сказать, что он был одним из первых тюнеров двигателей. Все началось с того, что к нему обратился его друг профессор физики Джон Андерсон с просьбой отремонтировать действующий макет паровой машины Ньюкомена. Паровая машина Ньюкомена существовала уже пятьдесят лет до него, и применялась большей частью для откачки воды и поднятия угля из шахт, однако, за всё это время она ни разу не была усовершенствована, и мало кто разбирался в принципе её работы.
Первым значительным усовершенствованием Уатта на паровой машине стало внедрение в 1769 году изолированной камеры для конденсации. А в 1782 году он изобретает машину двойного действия. В итоге, после “тюнинга” от Уатта эффективность паровой машины увеличилась более чем в четыре раза и стала легко управляемой.
К сожалению, машина оставалась бесполезной для изобретателя, как и любое другое изобретение без создания коммерческого спроса. Необходимо было начать продвижение изобретения.
И тогда Уатт предложил использовать паровую машину с доработанным механизмом для поднятия угля из шахты, и тем самым заменить традиционный источник энергии — лошадь. Лошади в то время были использованы для подъема угля до уровня земли. Но как объяснить прижимистым шахтовладельцам, что им предлагают купить более эффективную альтернативу, и оценить преимущества нового приспособления?
Уатт сделал измерения на нескольких лошадях и рассчитал производительность средней рабочей лошади в течение всего рабочего дня. После расчетов именно Уатт дает название этой единице измерения – “Лошадиная сила”, которое в дальнейшем звучит как BHP (brake horsepower) и imp HP (imperial horsepower). Теперь он мог шахтовладельцам показать выгоду, т.е. сколько лошадей они могли бы заменить при использовании одного парового двигателя, а для себя начинать рассчитывать прибыль в предвкушении радужных перспектив.
Однако, все попытки Уатта поставить свои изобретения на коммерческую основу не имели успеха до тех пор, пока не состоялась судьбоносная встреча с предпринимателем Мэттью Болтоном. Совместная компания «Boulton and Watt» (англ. Boulton and Watt) успешно работала на протяжении двадцати пяти лет, в результате чего Уатт становится весьма и весьма состоятельным человеком.
А вот дальше начинается небольшая путаница. Изначально Уатт использовал индикаторные единицы измерения (Imperial units) т.е. фунт и фут (pounds and feet) и следующий расчет – средняя лошадь способна поднять груз 550 фунтов на высоту 10 футов за 10 секунд.
Остальная Европа хотела определение на основе метрических единиц. Это почти, но не совсем, то же самое. Английская или индикаторная (imperial) лошадиная сила при преобразовании в метрическую, показывает на 1.5% более высокие числа. Метрическая л.с., используемая в большинстве европейских стран, определяется как 75 кгс·м/с, то есть как мощность, затрачиваемая при равномерном вертикальном поднимании груза массой в 75 кг со скоростью 1 метр в секунду при стандартном ускорении свободного падения (9,80665 м/с²).
На Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации в 1882 году принимается уже новая единица измерения мощности — ватт (обозначение: Вт, W), названая в честь Джеймса Уатта (Ватта), создателя универсальной паровой машины. До этого же при большинстве расчётов использовались введённые Джеймсом Уаттом лошадиные силы.
Ватт – единица измерения мощности в Международной системе единиц (СИ).
1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль. Таким образом, ватт является производной единицей измерения и связан с другими единицами СИ следующими соотношениями:
Вт = Дж / с = кг·м²/с³
Вт = H·м/с
Или, если через лошадей, то поднятие груза 1000 Ньютонов (98.1 кг) на высоту 1 метр за 1 секунду. Единица измерения кВ (киловатт)
Мощность в киловаттах всегда и во всем мире будет одинакова, а вот лошадиные силы разные. Для перевода можно использовать следующие коэффициенты:
1 кВт = 1.34 л.с – английское обозначение HP. Используется в основном в Англии и США.
1 кВт = 1.36 л.с — Лошади́ная си́ла (русское обозначение: л. с.; английское: hp; немецкое: PS; французское:CV) — внесистемная единица мощности. Используется в большинстве европейских стран и России.
1 HP Англо-американская л.с. равняется = 1.015 Русско-европейской л.с.
Также для пересчета англо-американского крутящего момента в международную систему СИ:
Крутящий момент (Torque) является хорошим индикатором способности двигателя выполнять работу. Момент силы имеет размерность “сила на расстояние” и имеет единицу измерения N-m или lbf-ft.
Совпадение размерностей этих величин — не случайность; момент силы 1 Н·м, приложенный через целый оборот, совершает механическую работу и сообщает энергию 2π джоулей
Где:
T = крутящий момент
Wb = эффективная работа за один оборот
Крутящий момент на самом деле то, что вы чувствуете во время вождения автомобиля. Давайте представим, что мы хотим растолкать автомобиль. Когда мы начинаем толкать авто, которое трудно сдвинуть с места, мы прилагаем усилие или крутящий момент, передающийся на колеса, даже если машина остается бездвижна. Только, когда мы сдвинем авто с места, будет произведена работа. Время, в течение которого мы толкаем, и определяет мощность, которую мы имеем.
Для демонстрации концепции, давайте представим, что у машины нет аэродинамического сопротивления, трения и т.д., и попросим 120 килограммового штангиста растолкать машину, начиная с 0 км/час, пока он не достигнет своей максимальной скорости (где-то 20 км/час). В этой точке он больше не будет прилагать усилие (момент), а просто будет бежать с машиной (не забывайте, что в нашем эксперименте нет сопротивления, потерь и т.д.). Скорее всего, он разовьет 20 км/час (свой максимум) через 50 метров. Если же мы попросим растолкать машину 90 килограммового Чемпиона мира в беге на 100 метров, то он скорее всего через 50 метров достигнет только 15 км/час, но будет продолжать разгонять (ускорять) машину. Когда он достигнет скорости 20 км/в час, то он будет продолжать ускорятся, прилагать момент для ускорения машины, скажем до 30 км в час. Для того, чтобы протолкать машину на 100 метров штангист и бегун затратят одинаковое количество времени, и точку 100 метров они достигнут в один момент времени. Это значит, что у штангиста и бегуна одинаковая мощность. Если же машину будет толкать здоровенный мужик с моментом и силой, как у штангиста, и скоростью, как у бегуна, то он будет продолжать ускоряться, толкая машину, и в точке 50 метров при достижении скорости 20 км/ч. И в итоге затратит меньше времени на 100 метров, так как его мощность больше, чем у штангиста и бегуна. Если все это перевести на язык машин, то штангист это Американский 5 литровый Шеви, бегун – Хонда интегра 1.8, а здоровенный мужик – Порше турбо.
Теперь мы понимаем, что мощность и крутящий момент величины, связанные между собой. В тематических автомобильных журналах и на интернет форумах чаще всего используют формулу, описывающую соотношение между крутящим моментом и мощностью. Кривая мощности и крутящего момента всегда будут пересекаться при частоте вращения коленчатого вала 5252 об/мин в английской (imperial) системе измерения и при 9549 об/мин при использовании kW» and «Nm» (международная система СИ).
ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ “Dynamometer”. Какая разница между мощностью с колес и на маховике?
Ключ к пониманию чего-нибудь заключается в определении основных слов объекта (предмета) “Dynamometer” – состоит из двух слов (dynamo) — это греческое слово обозначающее “power in motion” – мощность, сила в движении. Второе слово “meter” также имеет греческое происхождение – измерение. Или просто Дино – можно описать, как стенд (машина) для измерения мощности в движении.
Существует два типа Дино (стендов) – моторный стенд (engine dynamometers) и роликовый, барабанный, колесный стенд (chassis dynamometers). Для того, чтобы измерить мощность двигателя на моторном стенде, необходимо его снять с машины и установить на моторный стенд, подключив напрямую к маховику. Для этого используются специальные адаптеры, также необходимо подключить систему охлаждения и т.д. Данная процедура занимает много времени. Поэтому этот вид стендов в основном используют разработчики моторов.
Для тюнинга автомобилей такой вид стендов используется редко из-за сложности подключения, больших трудозатрат и т.д. Для целей доводки двигателей более эффективен колесный стенд по экономическим соображениям. Гораздо дешевле использовать колесный стенд, и вот о них мы сегодня и поговорим.
Колесный стенд – специально спроектирован для измерения мощности. Двигатель, генерирует мощность на маховике, которая в свою очередь передается в КПП через сцепление. КПП далее передает мощность через дифференциалы, привода, карданный вал на колеса. Все эти механизмы поглощают часть мощности и как результат, мощность, поставляемая к колесам – меньше, чем на маховике двигателя. Потери могут варьироваться от 18% и до 28%. Мощность на колесах это то, что определяет характеристику, эффективность автомобиля.
Количество потерь варьируется от автомобиля к автомобилю, очень много зависит от типа трансмиссии, размера и давления в шинах, температуры КПП, подшипников и т.д и даже от того, как автомобиль пристегнут к стенду.
Колесные стенды делятся на несколько типов: инерционные, нагрузочные со своей классификацией. Большинство колесных стендов спроектированы на измерение мощности только с колес, но есть те, которые способны сделать замер мощности не только с колес, но и с маховика. Для этого, данный тип стендов производит замер не только мощности с колес, но и определяет потери, вот для этого и измеряют свободный выбег.
Выбег: Свободное движение системы вращающихся масс стенда и колеса (колес) с испытуемой шиной, затухающее под действием сил сопротивления их вращению.
Давайте взглянем на результаты замера на популярном автомобиле Skoda Octavia II с двигателем 1.8 TSI
Как я уже писал выше, на замер мощности с колес оказывает влияние множество факторов (размер колес, сход-развал, давление и тип шин, температура и вязкость масла в КПП, редукторах и т.д.), но эти погрешности в основном относятся к возникающим потерям, которые измеряются отдельно, после замера мощности с колес методом выбега.
На данном примере я покажу, как влияет замер мощности в зависимости от выбранной передачи. Первое условие – необходимо выбрать передачу, на которой происходит замер, как можно ближе к передаточному соотношению 1:1. В основном это предпоследняя передача в КПП. Скажем, на 5-ти ступенчатой КПП это будет 4-я передача. На испытуемой Шкоде установлена 7-ми ступенчатая КПП DSG. Для наглядности мы сделаем замер на 5-й и 6-й (жирные линии) передаче и наложим полученные графики замеров друг на друга.
Как мы видим максимальная мощность и крутящий момент, на маховике, в обоих случаях практически идентичен (207 л.с, 270 Нм). А вот потери (зеленные линии) сильно отличаются – 54.5 л.с на 6-ой передачи против 40.6 л.с. на 5-ой. Разница составила 14 л.с и соответственно мощность с колес отличается на такую же величину (147,5 л.с против 162 л.с с колес). Вывод – если вы решили сравнить данные замеров мощностных характеристик двух автомобилей, то, как минимум, (если не учитывать также значительные потери от размера колес и т.д.), необходимо знать на какой передаче был сделан замер (может там вообще на 3-й передаче).
Далее, точка максимальной мощности с колес и с маховика очень редко приходятся на одни и те же обороты двигателя. Если посмотреть на выше указанный график, то максимальная мощность с колес при замере на предпоследней передаче приходится на 4800 об/мин, а с маховика в обоих замерах на 5400 об/мин.
Объяснение этому очень простое. Как мы уже рассмотрели, мощность является соотношением крутящего момента умноженного на частоту вращения и поделенное на константу (в зависимости от системы измерения). Следовательно, после того, как кривая момента начинает падать, начинается и уменьшение прироста мощности, НО! возникающие потери продолжают только увеличиваться, соответственно мощность с колес не только будет иметь меньший прирост с увеличением оборотов двигателя, а также может начать падать (как в примере жирная синяя линия). Ситуация еще больше усугубляется на автомобилях 4х4, так как там значительно выше потери в сравнении с передним приводом рассматриваемым в данном примере.
Возникающие потери в основном зависят от скорости автомобиля (скорости вращения колес) – чем выше скорость, тем больше потери. Поэтому при замере на разных передачах, на одних и тех же частотах вращения двигателя будут различные потери и естественно различные значения мощности с колес.