Почему мощность двигателя измеряется в лошадиных силах?

Почему мощность двигателя измеряется в лошадиных силах?

Выпуски программы «Тест-драйв онлайн» / 23 января 2019

Когда кто-то спрашивает: какую мощность развивает твоя машина? Мы отвечаем: столько-то лошадей. При этом, почему отдачу дизельного или бензинового мотора измеряют в лошадиных силах, а не в мулах или быках, мы не задумываемся. Так от чего же мощностные показатели измеряют в лошадях? И кто первым придумал этот метод? Давайте разбираться вместе.

На самом деле достоверных, на все сто процентов сведений, о происхождении этой единицы измерения нет. Принято считать, что ввел «лошадиную» систему шотландский инженер Джеймс Уатт. Этот человек изобрел паровой двигатель нового поколения в 1780 году. Дело в том, что пароатмосферная машина Томаса Ньюкомена, хоть и получила широкое распространение, тем не менее, была довольно опасной в эксплуатации. Она иногда взрывалась. К тому же львиная доля энергии тратилась впустую. Так вот, Уатт решил усовершенствовать принцип работы машины Ньюкомена, на это ему потребовалось более двадцати лет. Тем не менее, он добился своего и придумал, как сделать паровой двигатель универсальным.

Дело в том, что модель Ньюкомена нашла применение лишь на мельницах и в горном деле, тогда как Уатт расширил рамки применения двигателя и приспособил его для использования во всех отраслях. И именно его можно считать отцом промышленной революции в Великобритании. Но сегодня речь собственно не о паровых машинах. Джеймс Уатт был не только изобретателем, но и предпринимателем. Он первоначально пытался продавать свои машины по системе «роялти». Фактически в рассрочку. Клиенты платили ему треть денег, сэкономленных на эксплуатации топлива.

По разным данным, убеждая первого покупателя пивовара, в целесообразности усовершенствовать процесс, Уатт предложил тому сравнить производительность лошади и его агрегата. Пивовар был хитер и решил сжульничать, поставив за насос, самую сильную лошадь и заставил ту работать на пределе возможностей. Паровая же машина Джеймса не только сравняла результаты, но и превысила их. Более того, Уатт придумал измерять мощность в лошадях. Не знаю какие точно он проделывал испытания, одно доподлинно известно, что, по его мнению, 60 секунд работы животного равны 43 тысячам Джоулей. Он округлил результат до 45 тысяч и получил тем самым одну лошадиную силу.

Тут правда возникает много вопросов. Лошадь не может работать 24 часа, тогда как машине отдых не нужен. То есть Уатт переоценил возможности парнокопытного. А значит и мощность эта приблизительна, и паровая машина обладала большей производительностью. Было ли именно так, на самом деле, мне не ведомо. Но факт остается фактом. Именно с конца восемнадцатого века мощность моторов измеряют в лошадиных силах. По другой версии он просто проанализировал то, как работают лошади в шахтах. Дело в том, что в Англии существовала в то время единица объема «Баррель», это приблизительно 173 килограмма. Так вот, воду, породу и людей вытаскивали в то время из шахты именно в бочках. Вытянуть же такой вес могло лишь две лошади впряженных в дышло, со скоростью около 4 километров в час. Рассчитав, что за восемь часов работы каждое животное проходит 30 километров, а усилие составляет 15 процентов от ее веса, Уатт помножил эти значения и вывел искомую лошадиную силу.

 Забавно, что уже в 1882 году на конгрессе Британской научной ассоциации была принята новая единица измерения мощности – Ватт. И назвали ее в честь создателя усовершенствованной паровой машины Джеймса Уатта. Да, разночтение в фамилии – это особенность английского языка, ведь первая буква в фамилии ученого W. Так, что транскрибировать ее можно по-разному.

Чем определяется мощность автомобиля?

Многие люди, покупая автомобиль или задумываясь про мощность двигателя, смотрят на значение «количество лошадиных сил», а вовсе не на показатель крутящего момента и его максимальное значение. Тем не менее для дальновидных водителей эта особенность двигателя, дающая возможность радостно разгоняться и как следствие, ловко маневрировать, является тоже очень важной. Что же нужно знать об этой характеристике, от чего она зависит и автомобиль с каким крутящим моментом лучше?

По определению, момент силы – физическая величина, вычисляемое как произведение радиус-вектора, который имеет начальную точку на оси вращения, а конечную в точке приложения силы, на вектор этой силы. Это понятие, характеризующее вращательное действие силы, направленной на твёрдое тело. Крутящий момент в двигателе автомобиля определяется умножением действующей на поршень силы на расстояние от центральной оси шейки шатуна до коленчатого вала, точнее, центральной его оси. Это тяговая характеристика, момент силы, для информации, измеряется в ньютон-метрах.

Мощность машины и крутящий момент двигателя тесно связаны. Садясь в автомобиль и следуя по трассе, водитель выясняет, что способность двигателя производить хорошую динамику на наименьших оборотах имеет первостепенное значение. Конечно же, после безопасности. Скорость и динамика разгона автомобиля зависят от мощности двигателя, всем известных лошадиных сил. Мощность вычисляется умножением момента силы на частоту вращения вала. Соответственно, есть два пути ее повышения: повысить крутящий момент либо частоту вращения вала. Повысить эту частоту у поршневого двигателя нелегко: влияют силы инерции (по квадрату оборотов), нагрузки на конструкцию, трение

(в десятки раз). У каждого двигателя на графике будет точка перегиба, где крутящий момент, ненадолго повысившись, падает, так как при работе на высокой мощности ухудшается наполнение цилиндров смесью топлива и воздуха. Другой путь: увеличить крутящий момент. Здесь нужен наддув для того, чтобы прокачать через мотор вдвое большее количество воздуха и горючего. Тогда крутящий момент увеличится примерно вдвое все при тех же оборотах. Но в этом случае нарастают тепловые нагрузки, отсюда другие проблемы.

Если взять средний автомобиль, то все силы будут задействованы лишь при 5000–6500 об/мин. А при обычной езде по городу, при низких оборотах, в 2—3 тысячи, автомобиль приводят в движение только половина лошадиных сил. И только при осуществлении скоростного маневра на трассе, при высоких оборотах проявится полная сила мотора. Притом любому ясно, что чем быстрее двигатель будет набирать обороты, тем раньше разгонится автомобиль. Крутящий момент прямо пропорционально зависит от длины шатуна. То есть чем он длиннее, тем выше крутящий момент.

Зачастую человеку кажется, что если у него столько-то лошадиных сил под капотом, то все они на него каждую секунду и работают. А вот и нет! Допустим, есть автомобиль, максимальная мощность двигателя которого будет при 5000–6500 об/мин. То есть для достаточного ускорения придется разогнать мотор увеличить обороты в минуту. Это удастся лишь через определенное время, которое может оказаться очень важным при обгоне. В случае мощного мотора с нормальным крутящим моментом, когда необходимая мощность появляется уже при 2000 оборотах, получим моментальное ускорение для любого рискованного маневра.

Разница крутящего момента у малолитражки бензинового или дизельного двигателя

Принято считать, что почти все автомобили-малолитражки с «тяговитыми» двигателями, а также авто с дизельными моторами. Водители автомобилей с дизельным двигателем особенно замечают быстрый разгон даже при низких оборотах. Они, похваляясь, чаще всего говорят, что в нем, в крутящем моменте, вся сила. Теперь ясно: крутящий момент не в меньшей степени, чем лошадиные силы, важная характеристика железного коня. На него следует смотреть в первую очередь при покупке нового автомобиля, а также при подборе подержанного.

Зависимость оборотов двигателя от крутящего момента

Вот и стало ясно, чем те же самые 200 Hм на 1700 об/мин. лучше, чем те же 200 при 4000 оборотах в мин. Теперь понятно, что именно крутящий момент влияет на маневренность и скорость разгона автомобиля. Это заметно по времени, в течение которого можно разгоняться дальше. Конечно, здорово изобрести машину, у двигателя которой значение крутящего момента на любых оборотах низких ли, средних или высоких стабильно и максимально было бы приближено к пиковому. Жаль, но такого идеального варианта пока не существует. Это уже из области фантастики.

История развития мощностных измерений — новости компании МАХА

Истоки современных процедур измерения мощности можно найти в период изобретения парового двигателя. Во второй половине 18-ого века Джеймс  Уатт кардинально усовершенствовал существующую конструкцию,  увеличив  ее эффективность и создав универсальную паровую машину двойного действия. Несмотря на мизерную по современным понятиям эффективность всего в 3%,  двигатель Уатта все же получил первый патент. И в результате он стал тем двигателем, который способствовал процессу индустриализации; даже тогда двигатели должны были показывать оцениваемые результаты.

В любом случае, это означало, что уже была необходима единица измерения мощности.   Первое определение метрической единицы л.с. (лошадиной силы) восходит своими корнями также к Джеймсу Уатту.

Спустя 200 лет, новая единица мощности была названа именем изобретателя: Ватт и сейчас является унифицированной единицей измерения мощности. Старая добрая метрическая лошадиная сила была отменена с введением системы СИ (Система Интернациональная) и, в соответствии с официальными правилами,  допускалась к применению только в качестве дополнительной единицы измерения.

Победный марш парового двигателя задал направление развития прогресса: железные дороги и локомотивы с паровыми двигателями были еще одной вехой на пути к индустриальному обществу.  За 80 лет до появления первого автомобиля, в конце 80-х годов 19 века первый паровой локомотив уже двигался по железной дороге, и это направление промышленности развивалось чрезвычайно быстро.  Локомотивы были быстрые, тяжелые и, конечно же, дорогие. Для контроля  и, по возможности,  для снижения  грандиозных операционных расходов при эксплуатации этих монстров необходимо было измерять их эффективность. Для этих целей сначала использовали специальные измерительные тележки, которые цеплялись к локомотивам. 

Гидромеханические измерительные устройства и пружины передавали силу с валов этих «лабораторий»  на автоматические приборы измерений внутри тележек.  Совместно с другими измерительными системами это позволяло измерить постоянное тяговое усилие, работу, мощность, скорость движения и другие параметры с разрешением до 0,1 с.  Эти измерительные тележки заложили важный фундамент для финансово – успешного  производства и развития железнодорожной сети по всему миру. 

Во избежание нарушений плотного графика железнодорожного движения длительными  тестовыми заездами локомотивов с измерительными тележками, а также для того, чтобы сделать измерения независимыми от погодных условий, были созданы стационарные измерительные системы.  Это были гигантские залы с  внушительными роликовыми динамометрами, установленные на них локомотивы можно было испытывать под различными нагрузками с любой длительностью.  В тот же момент получили развитие, в соответствии с возможностями современных технологий измерений, системы оценки выхлопных газов и измерения расхода топлива, что также было обусловлено необходимостью оптимизировать эффективность паровых локомотивов в целом.  В этих динамометрах все еще использовали большие, относительно простые водяные тормоза под каждым приводным колесом для обеспечения различных нагрузок. Такие гидравлические динамометры были доступны для коммерческого применения, начиная с 1881 года после их изобретения Вильямом Фродом (William Froude). 

Лошадиная сила и Ватт Старые метрическая лошадиная сила (PS) и механическая лошадиная сила (hp)  были до какой-то степени маркетинговым ходом Джеймса Уатта. Он хотел сравнить производительность его парового двигателя и ломовой лошади. Он вывел, что лошадь может вращать мельничное колесо радиусом 12 футов со скоростью 144 раза в час или 2,4 оборота в минуту. Уатт также вывел, что сила тяги лошади равняется 180 фунтам. Используя уравнение мощность = работа/время = сила * дистанцию / время он приблизительно получил 33000   ft * lbf/m (фут-фунт силы в минуту) Другие современные определения лошадиной силы также приводили к этой величине при помощи похожих выкладок. До сегодняшнего дня во всем мире сосуществует великое множество единиц измерения показателя мощности. Чтобы их можно было сравнивать, должна была появиться базовая и стандартизированная единица измерения, а так же унифицированная  процедура измерения. С появлением СИ (Международной системы единиц) было вычислено значение метрической лошадиной силы (л.с. — PS), равной 735,49875 Вт (или кг*м2 / с3). Отсюда получаем значение кВт равным 1,35962162 л.с. DIN (Германский институт стандартизации) и ISO (Международная организация по стандартизации) в стандартах DIN 70020 и ISO 1585 утвердили, что эффективная мощность измеряется «при нормальных условиях для всех обычных двигателей внутреннего сгорания с установленными на них впускной и выпускной системами». Помпы, топливные насосы и распределители, а также вентиляторы охлаждения и (ненагруженные) генераторы должны приводиться двигателем. И даже эти стандарты и нормы, как все другие соответствующие стандарты и правила (с 2000 года определены стандарты EU и EEC), подвергались изменениям и дополнениям.  Новые достижения в автоиндустрии постоянно требуют обновления процесса измерения мощности современного двигателя. Большинство вспомогательных механизмов автомобиля уже не имеют прямого привода от двигателя, электроусилители рулевого управления, водяные помпы и другие устройства нагружают генераторы и источники питания автомобилей неодинаково.

Пионеры автомобильной промышленности уже могли заимствовать опыт железнодорожной индустрии для тестирования своих двигателей и транспортных средств. Однако такие масштабные испытания не всегда были доступны только зарождающейся автомобильной промышленности. Приходилось сталкиваться со множеством сложностей начального периода развития в попытках увеличить общественное признание данного вида транспорта.

Также следует отметить тот факт, что вплоть до 1928 года, в соответствии налоговым законодательством Германии, для клиента более важным, чем фактическая мощность транспортного средства, была, так называемая, «налоговая лошадиная сила». Величина налоговой лошадиной силы (н.л.с.) рассчитывалась не от фактической мощности двигателя, а с помощью простой математической формулы, основанной на размерах цилиндра (одну налоговую лошадиную силу «выдавал» четырехтактный двигатель с рабочим объемом 261,8 см³). 

В начале ХХ века налоговая лошадиная сила была достаточно близка к реальной лошадиной силе (л. с.); с развитием же двигателей внутреннего сгорания реальная лошадиная сила стала больше, чем н. л. с. в десять и более раз. Данная практика делала не актуальным вычисление реальной лошадиной силы, поэтому часто она исчислялась неточно или просто выдавалась производителем. Так, например, производитель заявлял следующие характеристики Audi 18/70 PS 1925-го года (M-type выпускалась с 1924 по 1927, один из самых дорогих автомобилей того времени): автомобиль с 18 налоговыми лошадиными силами оснащен двигателем с объемом  4,5 литра и эффективной мощностью в 70 лошадиных сил. Действительно ли эти 70 лошадиных сил были достижимы данным автомобилем, оставалось скорее на совести маркетологов, нежели инженеров, хотя эффективную мощность даже в то время можно было измерить с достаточной точностью. 

Пока производство автомобилей еще не стало массовым, и процессы производства не отвечали более поздним индустриальным стандартам, каждый произведенный двигатель испытывался  и измерялась его мощность. Такие измерения производились при помощи упомянутого ранее динамометра с водяным тормозом.  Альтернативные средства были довольно устаревшими конструкциями со сравнительно примитивными датчиками силы, например, с простыми ленточными тормозами. Эта и последующие разработки, например тормоз де Прони (de Prony), имели в основе сухое трение, поэтому не подходили для автомобильной индустрии, по крайней мере для инженерного применения.  Электрификация технологий на рубеже веков имела решающее значение для зарождающейся автомобильной индустрии. Двигатель внутреннего сгорания занял лидирующие позиции по сравнению с паровым и электрическим двигателями.

Немецкий инженер Рудольф Дизель стремился повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания и в 1897 предложил двигатель с воспламенением от сжатия. На заводе «Людвиг Нобель» Эммануила Людвиговича Нобеля  в Петербурге в 1898—1899 Густав Васильевич Тринклер  усовершенствовал этот двигатель, использовав бескомпрессорное распыление топлива, что позволило применить в качестве топлива нефть. В результате бескомпрессорный двигатель внутреннего сгорания высокого сжатия с воспламенением стал наиболее экономичным стационарным тепловым двигателем. В 1899 на заводе «Людвиг Нобель» построили первый дизель в России и развернули массовое производство дизелей. Этот первый дизель имел мощность 20 л. с., один цилиндр диаметром 260 мм, ход поршня 410 мм и частоту вращения 180 об/мин. В Европе дизельный двигатель, усовершенствованный Густавом Васильевичем Тринклером, получил название «русский дизель» или «Тринклер-мотор».

Электродвигатели переменного, постоянного тока и электромагнитные индукционные тормоза начали использовать в динамометрических стендах  для автомобильной индустрии для применения значительно позже, где-то в 1930-х годах.

И даже после Второй мировой войны такие динамометры были доступны и использовались исключительно для исследований и разработок промышленного масштаба. Параллельно, еще до войны в Америке, в среде автомобильного спорта и механиков–энтузиастов начали зарождаться традиции измерений мощности автомобилей.  Относительно дешевые гидравлические тормоза, используемые в этих гаражах, стали широко распространенными в Америке.

Широкое распространение автомобилей порождает первые уличные состязания “на скорость”.  Любители гонок начинают перестраивать свои автомобили. Чаще всего это были массовые модели Ford в кузове родстер, из-за его меньшего веса, отсюда появился термин hot rod, сокращение от hot rodster. C 1949 года ведет свою историю Национальная Ассоциация гонок серийных автомобилей (NASCAR — National Association of Stock Car Auto Racing). Именно тогда Билл Франс-старший решил объединить проводившиеся на юго-востоке США полулюбительские гонки на серийных машинах в один чемпионат. Ни одна автоспортивная организация не взялась санкционировать это соревнование, и Франс основал санкционирующую организацию сам. Все это стало предпосылкой, чтобы североамериканские производители автомобилей обратили на характеристики мощности автомобилей свое пристальное внимание. 

Для обычных же автосервисов было довольно таки мало интереса инвестировать в такое диагностическое оборудование. Важные действия в этом направлении начались только в 1970-х годах, когда в США были определены первые экологические стандарты, описанные в  Федеральных законах о качестве воздуха и о качестве вод.  

Данное регулирование произвело настоящий бум спроса на функциональные динамометры для диагностики транспортных средств, особенно когда во многих странах законами стало предписано проводить экологические измерения под нагрузкой. Долгое время в Европе технологии измерений мощности и экологических показателей оставались прерогативой автопроизводителей и профессионального автоспорта. Но и здесь, параллельно с введением экологических стандартов в Америке, развивающееся законодательство стало требовать применения простых роликовых динамометров.  В последующие годы экологические стандарты во всем мире становились все жестче. Угроза загрязнения воздуха, нефтяной кризис и возрастающее внимание к экологии в развитых странах сильно повлияли на развитие автомобильной промышленности.

Не важно, изобретались ли полноприводные технологии, электронные системы управления или каталитические нейтрализаторы отработанных газов, процедуры измерений мощности и экологических показателей должны были идти в ногу с техническим прогрессом в автомобилестроении.

В Германии в 1985 году была введена предписанная законом специальная ежегодная проверка токсичности отработанных газов (ASU — Abgas-Sonder-Untersuchung), которая действовала вплоть до 1993 года. И хотя он распространялся только на бензиновые двигатели, но диагностическим оборудованием сразу же были оборудованы автосервисы по всей стране. Это произошло, потому что те, кто не мог провести диагностику согласно узаконенным нормам, сразу же вытеснялись с рынка конкурентами.  С декабря 1993 года закон о ежегодной проверке отработанных газов, известный теперь как «AU», так же стал распространяться и на дизельные двигатели.  Принцип действия опациметра (или дымомера —  оптического прибора для измерения дымности выхлопных газов дизельных двигателей) не изменился до сегодняшнего дня. Дизельные же двигатели претерпели большие изменения, как это повлияло на измерения, будет освещено в последующих статьях.

Относительно недавно (с 1 декабря 2008 года) для всех автомобилей, зарегистрированных после 1 января 2006 года начала действовать так называемая Директива 4 (Leitfaden 4 / Guideline 4). В настоящий момент полным ходом идет бурная дискуссия вокруг этой Директивы и заявлений автомобильной индустрии о замене традиционных технологий экологического контроля «из выхлопной трубы» на контроль отвечающих за экологию компонентов посредством OBD. Тем не менее, этот динамический интернациональный процесс уже неопровержимо определил: развитие современных  технологий измерения мощности и экологических показателей не завершено и будет продолжаться еще долгое время.    

Читайте также

О проверке выхлопов. Новый газоанализатор MET 6.3 компании МАХА

Ралли-рейд «Шелковый путь – 2011»

Новая цветовая концепция оборудования MAХA и SLIFT

Двухстоечные подъемники MA STAR получили сертификат соответствия ТР ТС и декларацию соответствия ЕАЭС

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.

 

Читая каждую последующую статью про автомобили будьте уверены в том, что  будете часто встречаться с определенными данными, а именно, — с данными мощности автомобилей.  Мощность двигателя автомобиля является одним из важнейших показателей, который актуален в любое время и в любой ситуации, как с практической точки зрения, так и с теоретической.

 

Эти показатели мощности всегда будут актуальны. По статистике, одна из самых интересующих большинство читателей информации о новинках в автотехнике кроется как-раз в мощности двигателей автомобилей. Таким образом, на подсознательном уровне граждане начинают сравнивать модели машин и их преимущества со слабыми сторонами относительно друг друга и всегда по одному важному параметру — по мощности мотора.

 

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.

 

Смотрите также: Что важнее, крутящий момент или лошадиные силы…

 

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?

 

Шотландия. Изобретатель Джеймс Уатт довел свое первое паровое устройство до ума, которое могло бы помочь сотням промышленникам и ремесленникам в их будничном труде. И вроде бы такой двигатель был хорош всем, но как объяснить это самим обывателям? Ответ напрашивался само собой, нужно было сравнить работу самого распространенного на тот момент «силового устройства» (т.е. лошади) с работой этой новой машины. Сказано — сделано. Уатт засел за подсчеты.

 

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.

 

 

Смотрите также: Когда менять приводные ремни

 

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.

Whp, Wheel horsepower— лошадиная сила «снимаемая» с колес автомобиля на динамометрическом стенде. Это самое точное измерение позволяющее учесть все виды потерь, т.е. — трансмиссионные, паразитные потери на приведение в движение насоса, вентиляторов, генератора, на потери выхлопной системы и на другое. Так называемая чистая «Нетто»-мощность.

 

Смотрите также: Турбонаддув: принцип действия, достоинства, недостатки

 

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.

 

PS

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.

 

1 PS = 0.986 л.с.

 

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?

Новый подход к выполнению проверок электродвигателей с Fluke 438-II соответствует реальным условиям работы

Электродвигатели являются важнейшим элементом многих промышленных процессов, они потребляют до 70 % от общего количества энергии на промышленном предприятии и до 46 % от общего количества производимого электричества в мире. Учитывая то, насколько большую роль электродвигатели играют в промышленных процессах, стоимость простоев, связанных с их неисправностью, может измеряться десятками тысяч долларов в час. Обеспечение эффективной и надежной работы электродвигателей — это одна из наиболее важных задач, которую ежедневно решают технические специалисты и инженеры по обслуживанию.

Эффективное использование электричества — это не просто «полезно». Во многих ситуациях от энергоэффективности зависит, прибыльной или убыточной является компания. Поскольку электродвигатели потребляют на промышленных объектах такое значительное количество энергии, эффективность их использования стала основным фактором, от которого зависит экономия и поддержание рентабельности. Кроме того, желание обеспечить экономию посредством увеличения эффективности и снизить зависимость от природных ресурсов стимулирует многие компании применять такие промышленные стандарты, как ISO 50001. Стандарт ISO 50001 устанавливает основные положения и требования для организации, внедрения и поддержания системы управления энергопотреблением, призванной обеспечить постоянную экономию.

Традиционные методы проверки электродвигателей

Традиционный метод измерения производительности и КПД электродвигателей хорошо проработан, но его внедрение может быть связано с большими расходами, а реализация в рамках технологических процессов трудноосуществима. Для проверки производительности электродвигателя часто требуется полное отключение системы, что может привести к дорогостоящему простою. Чтобы измерить КПД электродвигателя, необходимо определить входную электрическую и выходную механическую мощности в широком динамическом диапазоне рабочих параметров. При измерении производительности электродвигателя традиционным методом техническим специалистам вначале необходимо установить электродвигатель на испытательный стенд. Испытательный стенд представляет собой проверяемый электродвигатель, закрепленный на генераторе или на динамометре. Затем вал тестируемого электродвигателя соединяется с нагрузкой. На валу закреплен датчик скорости (тахометр), а также комплект датчиков крутящего момента, на основании показаний которых выполняется расчет механической мощности. Система предоставляет различные параметры, в том числе скорость, крутящий момент и механическую мощность. Некоторые системы также позволяют измерить электрическую мощность и затем рассчитать КПД.

КПД вычисляется по формуле:

η (КПД) = Механическая мощность / Электрическая мощность

Во время проверки изменяются параметры нагрузки, что позволяет определять КПД для различных режимов работы.

Система испытательного стенда может показаться достаточно простой, однако с ее использованием связано несколько характерных недостатков:

1. Электродвигатель необходимо демонтировать с места установки.
2. Значения нагрузки электродвигателя не являются по-настоящему репрезентативными, поскольку не характеризуют параметры электродвигателя при эксплуатации.
3. Во время проведения проверки необходимо приостановить работу, что создает простой, либо взамен тестируемого необходимо временно установить другой электродвигатель.
4. Датчики крутящего момента отличаются высокой стоимостью и ограниченным рабочим диапазоном, поэтому для проверки различных электродвигателей может потребоваться несколько датчиков.
5. Испытательный стенд для тестирования широкого диапазона электродвигателей имеет высокую стоимость. Такие испытательные стенды обычно используются специалистами по ремонту электродвигателей или исследовательскими организациями.
6. Не учитываются «реальные» рабочие условия.

Параметры электродвигателей

Электродвигатели могут предназначаться для различных областей применения и нагрузок, поэтому характеристики каждого электродвигателя отличаются. Классификация характеристик осуществляется в соответствии со стандартами NEMA (Национальной ассоциации производителей электрооборудования) или IEC (Международной электротехнической комиссии). От этих характеристик напрямую зависят работа и КПД электродвигателя. На каждом электродвигателе закреплена паспортная табличка, на которой указаны основные рабочие параметры и информация о КПД электродвигателя в соответствии с рекомендациями NEMA или IEC. Указанные на паспортной табличке данные можно сравнивать с реальными характеристиками режима эксплуатации. Например, сравнивая эти значения, можно узнать, что электродвигатель превышает ожидаемые характеристики по скорости или крутящему моменту, что может привести к сокращению срока службы электродвигателя или к преждевременному выходу из строя. Снижение эксплуатационных характеристик электродвигателя могут также вызвать асимметрия напряжения или тока, а также гармоники, связанные с плохим качеством электроэнергии. При существовании какого-либо из этих условий необходимо «понизить номинальные параметры» электродвигателя, то есть облегчить режим его работы, что может привести к нарушению технологических процессов при недостаточной механической мощности. Понижение номинальных параметров рассчитывается по стандарту NEMA в соответствии с данными, указанными для данного типа электродвигателя. Стандарты NEMA и IEC несколько отличаются друг от друга, но в целом они придерживаются одинаковых положений.

Фактические условия эксплуатации

Тестируемые на стенде электродвигатели обычно работают в наиболее комфортных условиях. Во время реальной работы эти комфортные условия, как правило, обеспечить не удается. Непостоянство рабочих условий приводит к снижению производительности электродвигателя. Например, на промышленном предприятии могут быть нагрузки, оказывающие непосредственное влияние на качество электроэнергии и вызывающие асимметрию в системе или способные привести к появлению гармоник. Каждое из этих условий может серьезно повлиять на производительность электродвигателя. Кроме того, нагрузка, приводимая в движение электродвигателем, может быть неоптимальной или может не соответствовать изначальному предназначению электродвигателя. Нагрузка может быть слишком большой для данного электродвигателя, или возможна перегрузка вследствие плохого управления технологическими процессами или чрезмерного трения, вызванного наличием какого-либо постороннего предмета, блокирующего работу насоса или рабочего колеса вентилятора. Обнаружение этих аномалий может быть затруднено и потребовать много времени, вследствие чего эффективный поиск неисправностей становится проблематичным.

Новый подход

Анализатор качества электроэнергии и параметров электродвигателя Fluke 438-II обеспечивает модернизированный и экономичный способ проверки КПД электродвигателя, при этом нет необходимости в установке внешних механических датчиков и отсутствуют дорогостоящие простои. Прибор Fluke 438-II, созданный на основе анализаторов качества электроэнергии Fluke серии 430-II, оснащен полным набором функций для измерения параметров качества электроэнергии, а также механических параметров при прямом пуске электродвигателей от сети. 438-II на основе данных паспортной таблички электродвигателя (NEMA или IEC) и измеренных параметров трехфазного электропитания рассчитывает в реальном времени параметры электродвигателя, включая скорость, крутящий момент, механическую мощность и КПД, при этом использование дополнительных датчиков крутящего момента и скорости не требуется. Кроме того, 438-II непосредственно вычисляет коэффициент снижения мощности электродвигателя в режиме работы. Для выполнения этих измерений технический специалист или инженер должен ввести в прибор Fluke 438-II следующие данные: номинальную мощность в кВт или л.с., номинальное напряжение и силу тока, номинальную частоту, номинальный cos φ или коэффициент мощности, номинальный сервис-фактор, а также тип электродвигателя в соответствии с классификацией NEMA или IEC.

Принцип работы

Fluke 438-II выполняет механические измерения параметров (частоты вращения электродвигателя, нагрузки, крутящего момента и КПД) с помощью уникальных алгоритмов анализа формы электрических сигналов. Эти алгоритмы основаны на сочетании физических и управляемых данными моделей асинхронного электродвигателя. При этом не требуется выполнение предварительных проверок, которые обычно необходимы для измерения параметров электродвигателя, например, сопротивления статора. Скорость электродвигателя можно рассчитать на основе зубцовых гармоник ротора, присутствующих в сигналах тока. Крутящий момент на валу электродвигателя можно описать с помощью значений напряжения, силы тока и скольжения асинхронного электродвигателя, используя хорошо известные, но сложные физические формулы. Электрическая мощность измеряется с помощью осциллограмм входного тока и напряжения. При получении расчетных значений крутящего момента и скорости механическая мощность (или нагрузка) вычисляется из произведения крутящего момента на скорость. КПД электродвигателя вычисляется путем деления рассчитанной механической мощности на измеренную электрическую мощность. Компания Fluke провела обширные испытания на тестируемых электродвигателях, приводящих в движение динамометры. Для определения погрешности измеренные значения фактической электрической мощности, крутящего момента на валу электродвигателя, а также скорости сравнивались с показаниями прибора 438-II.

Заключение

Традиционные методы измерения параметров и КПД электродвигателей тщательно проработаны, но не всегда широко используются. В значительной степени это объясняется тем, что для выполнения проверок требуется отключение электродвигателей, а иногда и целых систем, приводящее к большой стоимости простоя производства. Прибор Fluke 438-II предоставляет чрезвычайно полезную информацию, которая ранее была труднодоступной и дорогостоящей. Кроме того, наличие на приборе Fluke 438-II передовых функций по анализу качества электроэнергии позволяет измерять качество электроэнергии в реальном режиме работы системы. Измерение важных параметров для определения КПД электродвигателя стало проще, поскольку не требуется использование отдельных внешних датчиков крутящего момента и скорости, благодаря чему можно анализировать производительность самых распространенных промышленных процессов с электроприводом, не прерывая их выполнения. Это позволяет техническим специалистам сократить время простоя, а также отслеживать изменения параметров электродвигателя во времени и получить более полную картину общего состояния системы и ее характеристик. Отслеживание графиков параметров позволяет увидеть изменения, которые могут быть признаком надвигающегося отказа электродвигателя, и заменить его до выхода из строя.

Что важнее — крутящий момент или лошадиные силы?

Обычно при оценке характеристик того или иного автомобиля в первую очередь мы обращаем внимание на мощность двигателя или количество лошадиных сил. Но не менее важной характеристикой является крутящий момент. Давайте разберемся, в чем разница между ними.

Появившаяся задолго до первого механического транспортного средства «лошадиная сила» условна, так как определяет относительный уровень производительности среднестатистической лошади путем определения работы, необходимой для поднятия 75–килограммового груза на один метр за одну секунду.

Шотландский инженер Джеймс Уатт ввел новую единицу измерения мощности в лошадиную силу, но в системе СИ единицу мощности назвали уже в его честь — ватт (Вт). 1 киловатт (кВт) равен 1,36 л. с. Но в обычной жизни лошадиные силы оказались как-то ближе к народу, поэтому мы получаем письма с налогом за количество лошадиных сил в наших автомобилях, а не за киловатт и хвастаемся друзьям именно количеством«лошадей». Лошадиная сила остается очень популярной внесистемной единицей измерения мощности для транспортных средств. Кстати, типичная лошадь имеет предельную мощность порядка 13–15 лошадиных сил, как это ни забавно. Во всяком случае, на диностенде в режиме 5–минутной нагрузки она может выдать примерно столько. А тягловые тяжеловесы способны выдать даже в даже за 25 сил на такой отрезок времени.

А сам автомобиль тянет вперед не сама мощность, а крутящий момент, выдаваемый силовым агрегатом. И именно с ним мы сталкиваемся каждый день в обычной жизни чаще. Например, открывая крышку пластиковой бутылки, вы используете именно крутящий момент, именуемый также моментом силы или вращательным моментом. Ведь вряд ли вы проверяете, как быстро открутили крышку?

Крутящий момент измеряется в ньютон-метрах (Н·м). И он тесно связан с мощностью, ведь для двигателя с вращающимся валом мощность на любых оборотах легко рассчитать, зная момент. И наоборот, зная мощность, можно подсчитать момент. Упрощенная формула его расчета выглядит так:

P = M x 9549 x N

и, соответственно:

M = P х 9549 / N,

где P — это мощность двигателя в киловаттах (кВт), а N — это количество оборотов коленчатого вала в минуту.

Мощность демонстрирует количество работы, которое выполняет двигатель за промежуток времени, а крутящий момент отражает способность силового агрегата эту работу совершить. Например, ускорение машины в каждый момент времени при постоянном передаточном отношении трансмиссии пропорционально крутящему моменту. А вот время разгона с одной скорости до другой, именно мощности двигателя в этом диапазоне оборотов, иначе говоря, проделанной работе. В общем-то, всем изучавшим физику в школе это покажется очевидным, но, к сожалению, не все помнят или не соотносят знания теоретического курса и примеры из реальной жизни.

Уверен, многие автолюбители даже не обращают внимание на значение крутящего момента в списке технических характеристик автомобиля и на обороты, при которых он достигается. А ведь чем выше крутящий момент и с чем более низких оборотов он достигается, тем приятнее и «эластичнее» ощущается двигатель, тем выше его реальная мощность на промежуточных режимах. Именно поэтому дизельные двигатели с турбонаддувом зачастую кажутся более приятными в обращении, чем более форсированные атмосферные бензиновые, которые необходимо «крутить» в отсечку ради достижения максимальной динамики разгона. И именно по этой причине тот, кто вкусил радости хорошего двигателя с турбонаддувом, уже не очень хочет пересаживаться на атмосферные, которые даже при схожей мощности «едут» ощутимо хуже.

Почему же такое внимание уделяется именно максимальной мощности? Дело в том, что владельца машины редко волнует максимальное ускорение автомобиля на скорости 20 или 30 километров в час, как физическая величина. Его, скорее всего, интересует динамика разгона в диапазоне 0–100, 80–120 или 100–200, а не абстрактное ускорение. А в этом случае речь идет о приращении кинетической энергии автомобиля, а значит, о проделанной двигателем работе. Которая зависит именно от мощности. В случае с идеальной трансмиссией проделанная работа будет прямо пропорциональна максимальной мощности мотора.

Вот только машин с идеальными трансмиссиями не бывает, если это не карьерные самосвалы с электропередачей, а значит, важна не только максимальная мощность, но и мощность во всем диапазоне оборотов, в котором вынужденно будет работать двигатель при таком разгоне. Оценить ее можно по графику внешней скоростной характеристики автомобиля, так называемой ВСХ, зная передаточное отношение трансмиссии на каждой передаче и предельные обороты мотора. А косвенно понять, насколько мощным будет мотор на промежуточных оборотах, позволяют именно данные по максимальному крутящему моменту и оборотам, при которых он достигается. Ведь чем выше момент на всех оборотах ниже максимальной мощности, тем ближе мощность на этих оборотах к максимально возможной и тем большую работу сможет проделать двигатель. Сложно? Тогда просто используйте эмпирическое правило, упомянутое выше.

Главное, помните, что мощность и крутящий момент — зависящие друг от друга величины, поэтому всегда важно и то, и другое.

Почему мощность двигателя измеряется в лошадиных силах

Вы не задумывались, почему мы продолжаем измерять мощность двигателя в лошадиных силах? Откуда вообще 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 Украине и Европе пользуются понятием «метрическая лошадиная сила», определяющим 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.

Источник

Объяснение мощности двигателя

— Знаете ли вы, что ваш PS от вашей л.с.?

Когда производители рекламируют свои автомобили, нас засыпают множеством цифр от лошадиных сил до кубических сантиметров, но что эти цифры говорят нам? Больше всегда лучше? А что такое крутящий момент?

Что такое мощность (л.с.)

Чтобы разгадать тайну измерения мощности двигателя, мы вернемся в Шотландию 18 ^-го века и к изобретателю Джеймсу Ватту. Он пытался сравнить мощность лошадей с мощностью паровых машин, которые постепенно заменяли их, как руководство к работе, которую может выполнять паровой двигатель.Вот где родился лошадиных сил (л.с.)! После многих экспериментов Джеймс Ватт подсчитал, что 1 лошадиная сила была эквивалентна 1 лошади, поднимающей 33000 фунтов сверх 1 фута за 1 минуту на поверхности Земли. В автомобиле л. С. Описывает общую мощность, которую может произвести двигатель. Таким образом, чем выше мощность, тем больше мощность у автомобиля и, соответственно, выше максимальная скорость.

Что такое тормозная мощность (л.с.)

Однако Тормозная мощность (л.с.) часто используется как более реалистичное измерение мощности.Это связано с тем, что л.с. учитывает мощность, оставшуюся после работы других частей автомобиля, таких как коробка передач, генератор и водяной насос, а также любые потери мощности из-за трения.

Что такое Pferdstarke (PS)

Еще одно распространенное измерение двигателя, которое стоит увидеть — PS . Это означает немецкое слово Pferdstarke , которое в переводе означает конская сила. Это была попытка сделать показатель hp. В этом измерении 1 л.с. эквивалентен 98,6% от 1 л.с., поэтому они очень близки по смыслу и могут интерпретироваться как одно и то же, если приблизительное определение мощности двигателя — это все, что необходимо.

Износ шин — все, что вам нужно знать!

Что такое киловатт (кВт)

Несмотря на то, что л.с. является наиболее широко признанным показателем мощности двигателя, в 1992 году Европейский Союз выбрал киловатт (кВт) в качестве официальной меры. Однако, как правило, это меньшее число, поэтому многие производители предпочитают использовать л.с. Например, мощность двигателя Aston Martin DB9 может быть выражена как 540 л.с. или 403 кВт… цифра в л.с. звучит гораздо более впечатляюще, но оба представляют одинаковую мощность.

Таким образом, для л.с., л.с., л.с. или кВт, чем больше число, тем больше мощность и, следовательно, выше максимальная скорость.

Что такое крутящий момент?

Еще одна сила, которая часто указывается рядом с л.с. или в зависимости от того, какое измерение используется, — это крутящий момент. Крутящий момент измеряется либо в фунт-футах (фунт-сила) т, либо в метрических Ньютон-метрах (Нм). Он измеряет силу, необходимую для поворота объекта. В автомобилях это величина крутящего момента на коленчатом валу.Чем больше крутящий момент у вас есть, тем больше тяговое усилие у двигателя, это сила, которую вы чувствуете при ускорении. Измерение крутящего момента показывает, насколько быстро двигатель сможет перемещать вес автомобиля. Чем больше крутящий момент, тем больше будет ускорение. Это обеспечит быстрое ускорение с места, большую мощность при обгоне и возможность буксировать или переносить тяжелые предметы, поэтому, если это то, что вам снова нужно от транспортного средства, чем больше число, тем лучше!

Ваши водительские права с фотокарточкой — все, что вам нужно знать!

Объем двигателя выражается как литров (л) или кубических сантиметров (куб. См).Например, объем двигателя 2211 см3 часто округляется до ближайшей 1000 и выражается как 2,2 литра. Чтобы использовать топливо, двигателю требуется в 15 раз больше воздуха, чем имеющегося топлива. Измерения куб.см связаны с тем, сколько воздуха может впитать двигатель. Чем больше размер двигателя, тем больше количество всасываемого воздуха и, следовательно, тем больше топлива может быть сожжено. Если сжигается больше топлива, можно производить больше энергии. Это заставит вас поверить в то, что, опять же, чем больше число, тем мощнее двигатель, но современные технологии означают, что это не всегда так.Например, в линейке двигателей Ford EcoBoost есть метод прямого впрыска топлива и добавлены турбонагнетатели. В результате получился 1,0-литровый двигатель, который может развивать ту же мощность, что и обычный 1,6-литровый двигатель, при этом сохраняя свою топливную экономичность. Так что в этом случае хорошие вещи приходят в маленьких упаковках!

Итак, если вы буксируете прицеп, вам будет разумно поискать показатель с высоким крутящим моментом, если вы хотите экономить топливо в городе, лучше всего подойдет двигатель меньшего объема, и если вы просто хотите ехать как можно быстрее (очевидно, не на дороги общего пользования!) ищите большую цифру л.с.!

Оставьте комментарий, чтобы получить шанс выиграть 20 £ ваучеров High Street .Каждый месяц мы выбираем наш любимый комментарий за предыдущий месяц — примите участие, чтобы получить шанс выиграть …

Приведенные выше комментарии не обязательно отражают точку зрения Rivervale, если не указано четко.

Основы лошадиных сил и крутящего момента

Не многие люди понимают, что на самом деле означают мощность и крутящий момент, не говоря уже о том, как они влияют на характеристики автомобиля. Тем не менее, почти в каждой рекламе тяжелых грузовиков в какой-то момент упоминаются эти характеристики.Если вы никогда не замечали, попробуйте прислушаться к нему в следующий раз, когда увидите его.

Мощность, производимая двигателем, называется его мощностью лошадиных сил. В физике мощность определяется как скорость, с которой что-то работает. Для автомобилей мощность означает скорость. Поэтому, если вы хотите ехать быстрее и быстрее набирать скорость, вам нужно больше лошадиных сил.

Крутящий момент, с другой стороны, является выражением силы вращения или скручивания . В автомобилях двигатели вращаются вокруг оси, создавая крутящий момент.Крутящий момент можно рассматривать как «силу» автомобиля. Это сила, которая разгоняет спортивный автомобиль от 0 до 60 за секунды и толкает вас обратно в сиденье. Это также то, что приводит в движение большие грузовики, перевозящие тяжелые грузы.

Это основные сведения о мощности и крутящем моменте, но как эти понятия измеряются и как они взаимосвязаны?

За цифрами

С математической точки зрения, лошадиные силы — это сила, необходимая для перемещения 550 фунтов на один фут в секунду или 33 000 фунтов на один фут в минуту.Мощность двигателя измеряется с помощью динамометра, но на самом деле динамометр измеряет выходной крутящий момент двигателя, а также число оборотов в минуту или «оборотов в минуту». Эти числа подставляются в формулу (крутящий момент x об / мин / 5 252) для определения мощности. Мощность в лошадиных силах определяется путем измерения крутящего момента, потому что крутящий момент легче рассчитать.

Крутящий момент, как упоминалось ранее, является выражением крутящей силы и измеряется в единицах силы, умноженной на расстояние от оси вращения.Так, например, если вы используете гаечный ключ длиной 1 фут для приложения усилия в 10 фунтов к концу болта, то вы прикладываете крутящий момент в 10 фунт-футов (10 фунт-футов).

2021 Ram 1500:
Грузовик года MotorTrend

Третий год подряд грузовик RAM получает награду MotorTrend Truck of the Year, давая миру знать, а также своим конкурентам, что они кое-что знают, когда дело доходит до производительности, меняющей правила игры. грузовик.

Узнать больше

Взаимосвязь между мощностью и крутящим моментом

И мощность, и крутящий момент влияют на общую скорость автомобиля, поэтому вы можете понять, почему люди смешивают эти два понятия. Однако в реальном мире вождения и перевозки их различия — наряду с конструкцией транспортного средства — имеют большое значение.

Например, чем больше мощность двигателя, тем выше потенциал крутящего момента. Этот «потенциальный» крутящий момент транслируется в реальные приложения через дифференциалы оси автомобиля и трансмиссию.Это объясняет, почему гоночный автомобиль и трактор, имеющие одинаковую мощность, могут так сильно различаться. В гоночном автомобиле весь крутящий момент используется для увеличения скорости через зубчатую передачу, в то время как трактор преобразует лошадиную силу в толкание и тягу чрезвычайно тяжелых грузов.

Другой способ понять соотношение мощности и крутящего момента — это открутить крышку на новой банке с рассолом. Когда вы изо всех сил открываете банку, вы прикладываете крутящий момент независимо от того, оторвется крышка или нет.Однако лошадиные силы существуют только в движении. Итак, вам нужен крутящий момент, чтобы сначала ослабить крышку, а затем вы можете приложить усилия рукой, быстро повернув крышку.

Итак, чего лучше всего иметь в вашем автомобиле — лошадиных сил или крутящего момента? Все зависит от того, как вы собираетесь использовать свой автомобиль или грузовик. Молниеносно быстрый Dodge Charger, например, будет иметь больше лошадиных сил, а грузовик Cummins Diesel будет иметь больший крутящий момент, чтобы помочь тянуть эти тяжелые грузы.

Здесь, в Bryant Motors, у нас есть огромный выбор как новых, так и подержанных автомобилей, чтобы удовлетворить все различные предпочтения и потребности — от быстрого и элегантного Dodge Dart GT 2014 года до обновленного Ram 1500, который также доступен в ультрасовременном исполнении. , турбонаддув EcoDiesel.

Выполните поиск в нашем обширном перечне новых и подержанных автомобилей, чтобы найти автомобиль или грузовик, который вы искали сегодня, по самой доступной цене. Или продолжайте просматривать наш блог и ресурсы руководства по покупке автомобилей для получения дополнительной информации.

Ищете пикап с мощной буксирной способностью?

См. Наш список доступных грузовиков и внедорожников

Почему мощность двигателя измеряется в лошадиных силах? »Science ABC

Мощность двигателя измеряется в« лошадиных силах »благодаря шотландскому инженеру Джеймсу Ватту. По наблюдениям Ватта, 1 лошадиная сила = 33 000 фут-фунтов работы в минуту. Ценность лошадиных сил явно не была абсолютной, но это не имело значения ни для Ватта, ни для потенциальных покупателей. Все, что нужно было знать владельцу упряжной лошади, — это то, что паровая машина Ватта могла выполнять в 5 раз больше работы, чем его одинарная упряжная лошадь.

Число физических величин, с которыми мы имеем дело ежедневно, слишком велико, чтобы перечислять их: температура, сила и расстояние — одни из самых распространенных, но это едва ли поверхностно. Единицы измерения этих сил (Цельсия, Ньютона и метры соответственно) тоже «звучат» красиво, теперь, когда мы к ним привыкли.

Обычно единицы физических величин названы в честь ученого, который либо открыл их первым, либо внес беспрецедентный вклад в их соответствующую область. Все это заставляет меня думать о силе другого типа, создаваемой двигателем. В частности, мне интересно, почему мы используем «лошадиные силы» для измерения мощности? Как лошади рысью вообще попали в картину власти?

На самом деле за этим стоит очень интересная история…

Паровая машина Ватта

Все началось с того, что Джеймс Ватт, изобретатель, которому приписывают ряд изобретений и открытий, сделал существующую паровую машину более эффективной.Еще до того, как он представил свою конструкцию, мир уже привык к двигателю Ньюкомена, который, по сути, был первой машиной, использовавшей для работы пар.

Однако двигатель Ватта, наряду с другими техническими усовершенствованиями, генерировал такую ​​же механическую мощность, используя только четверть топлива, которое требовалось двигателю Ньюкомена! Ватт, очевидно, хотел продать это существенное практическое преимущество, которое его конструкция могла предложить по сравнению с двигателем Ньюкомена.

Маркетинг этого очевидного технического преимущества было достаточно просто для людей, которые действительно использовали паровые машины.Он мог бы поговорить с ними, используя много «машинного жаргона», или просто сказать: «Эй, мой двигатель делает то же самое, что и двигатель Ньюкомена, но потребляет на 75% меньше топлива!»

Дело в том, что в то время не все использовали паровые машины; была большая часть населения, которая все еще использовала упряжных лошадей, чтобы делать дела «механически». Ватт хотел найти способ заставить этих людей понять преимущества его машины с помощью цифр, чтобы объяснить, почему его двигатель был более производительным, чем тягловые лошади, на которых они полагались, чтобы заработать себе на жизнь.Чтобы достичь этого, он, очевидно, должен был сравнить эффективность двух совершенно разных объектов, то есть своего двигателя и лошадей, используя одну единицу.

Тяговая лошадь (Источник изображения: Wikimedia Commons)

Чтобы добиться этого сравнения, он приступил к вычислению продуктивности типичной тягловой лошади, определив, сколько энергии обычная упряжная лошадь может произвести за определенный период времени. Существуют разные отчеты об экспериментах, которые он проводил, но в конце он отметил, что типичная упряжная лошадь могла выполнять почти 33000 фут-фунтов (поднимать 33000-фунтовый вес на 1 фут) за минуту и ​​поддерживать ту же скорость. в течение дня (что является немного надуманным предположением).Так родился новый агрегат — лошадиные силы. Согласно наблюдениям Ватта, расчет был следующим:

1 лошадиная сила = 33000 фут-фунтов работы в минуту

Ценность лошадиных сил явно не была абсолютной, но это не имело значения ни для Ватта, ни для потенциальных покупателей. Все, что нужно было знать владельцу упряжной лошади, — это то, что паровая машина Ватта могла выполнять в 5 раз (или даже больше) больше работы, чем его одиночная упряжная лошадь. Другими словами, его единственный двигатель был эквивалентен как минимум 5 лошадям!

Это сравнение яблок с апельсинами творило чудеса, и двигатель Ватта стал одним из самых ценных инструментов промышленной революции.Даже сегодня термин «лошадиные силы» используется как дополнительная единица, когда говорят о выходной мощности турбин, поршневых двигателей и других машин.

Статьи по теме

Статьи по теме

Джеймс Ватт, как сегодня знает весь мир, был настоящим гением. Он не только создал паровую машину, которая была намного эффективнее той, что существовала в то время, но и придумал способ впечатляюще продать ее населению, которое все еще жило в прошлом.В процессе он невольно дал миру новую единицу силы, которая широко используется по сей день!

Как работает мощность в лошадиных силах | HowStuffWorks

Если вы хотите узнать мощность двигателя, вы подключаете двигатель к динамометру . Динамометр нагружает двигатель и измеряет мощность, которую двигатель может выдавать против нагрузки.

Аналогичным образом, если вы прикрепите вал к двигателю, двигатель может приложить крутящий момент к валу. Динамометр измеряет этот крутящий момент.Вы можете легко преобразовать крутящий момент в лошадиные силы, умножив крутящий момент на 5 252 об / мин.

Вы можете получить представление о том, как работает динамометр, следующим образом. Представьте, что вы включаете двигатель автомобиля, ставите его на нейтраль и кладете на пол. Двигатель будет работать так быстро, что взорвется. Это бесполезно, поэтому на динамометре вы прикладываете нагрузку к двигателю с полом и измеряете нагрузку, которую двигатель может выдержать при разных оборотах двигателя. Вы можете прикрепить двигатель к динамометру, поставить его на пол и использовать динамометр, чтобы приложить к двигателю нагрузку, достаточную для поддержания, скажем, 7000 об / мин.Вы записываете, какую нагрузку может выдержать двигатель. Затем вы прикладываете дополнительную нагрузку, чтобы снизить частоту вращения двигателя до 6500 об / мин и записывать там нагрузку. Затем вы прикладываете дополнительную нагрузку, чтобы снизить скорость до 6000 об / мин, и так далее. Вы можете сделать то же самое, начиная с 500 или 1000 оборотов в минуту и ​​постепенно увеличивая их. На самом деле динамометры измеряют крутящий момент (в фунт-футах), а чтобы преобразовать крутящий момент в лошадиные силы, вы просто умножаете крутящий момент на 5 252 об / мин.

График мощности в лошадиных силах

Если вы построите график зависимости мощности в лошадиных силах от значений оборотов двигателя, то в итоге вы получите кривую лошадиных сил для двигателя.Типичная кривая мощности для высокопроизводительного двигателя может выглядеть так (это кривая для 300-сильного двигателя в Mitsubishi 3000 Twin-Turbo):

На такой график указывает, что любой двигатель имеет пиковая мощность л.с. — значение об / мин, при котором мощность, доступная от двигателя, является максимальной. Двигатель также имеет максимальный крутящий момент при определенных оборотах в минуту. Вы часто увидите, что это выражается в брошюре или обзоре в журнале как «320 л.с. при 6500 об / мин, крутящий момент 290 фунт-фут при 5000 об / мин» (цифры для Shelby Series 1 1999 года).Когда люди говорят, что двигатель имеет «большой крутящий момент на низких оборотах», они имеют в виду, что максимальный крутящий момент возникает при довольно низких оборотах, например, 2000 или 3000 об / мин.

Еще одна вещь, которую вы можете увидеть на кривой мощности автомобиля, — это место, где двигатель имеет максимальную мощность. Когда вы пытаетесь быстро разогнаться, вы хотите, чтобы двигатель оставался близким к максимальной мощности в лошадиных силах на кривой. Вот почему вы часто переключаетесь на пониженную передачу для ускорения — при понижении передачи вы увеличиваете обороты двигателя, что обычно приближает вас к точке пиковой мощности на кривой.Если вы хотите «запустить» свой автомобиль со светофора, вы обычно увеличиваете обороты двигателя, чтобы добиться максимальной мощности двигателя, а затем отпускать сцепление, чтобы передать максимальную мощность на шины.

Одна из областей, где люди больше всего говорят о лошадиных силах, — это высокопроизводительные автомобили. В следующем разделе мы поговорим о связи там.

Что такое мощность в лошадиных силах? Как рассчитать и эффективно использовать?

Простыми словами, мощность — это « темп или скорость выполнения работы ».Работа определяется как «усилие , действующее на расстояние ». В автомобильных двигателях для измерения мощности используется термин « лошадиных сил, лошадиных сил». Этот термин происходит от прежней практики измерения скорости работы, выполняемой лошадью, которая равняется 33000 фут-фунтов из « проделанной работы» в минуту.

Обычный двигатель вырабатывает мощность за счет сжигания топлива. В процессе сгорания выделяется тепловая энергия, что приводит к возникновению расширяющих сил, известных как мощность.Мощность двигателя обычно измеряется в тормозных лошадиных силах, (л.с.), Pferdestärke (PS), что является немецким переводом лошадиных сил. В метрической системе используется единица измерения киловатт и (кВт), в то время как в имперской / британской системе это « фут-фунт-сила-сила в секунду, » (кадр / с).

Двигатель теряет часть генерируемой мощности, преодолевая собственное трение, известное как « мощность трения в лошадиных силах» . Мощность в лошадиных силах — это фактическая мощность, развиваемая двигателем, тогда как Мощность в лошадиных силах — это доступная мощность , которая составляет почти 70-85% от фактической мощности , развиваемой внутри двигателя.

Вы можете рассчитать указанную мощность в лошадиных силах четырехтактного двигателя по следующей формуле —

(где P = среднее эффективное давление в кг / см², L = длина хода, A = площадь поршня в см², Н = Частота вращения коленчатого вала, n = количество цилиндров)

Фрикционная мощность в лошадиных силах = указанная мощность в лошадиных силах — мощность в лошадиных силах при торможении

F.H.P = I.H.P — B.H.P

Соотношение между BHP, Ps и кВт:

1 л.с. = 1,01 л.с. = 0,70 кВт

1кВт = 1.34 л.с. = 1,4 л.с.

1 л.с. = 0,98 л.с. = 0,70 кВт

Вы также можете рассчитать выходную мощность, если знаете значение крутящего момента и число оборотов двигателя по следующей формуле.

л.с. = крутящий момент X об / мин ÷ 5252

Кроме того, динамо-метр измеряет выходную мощность двигателя внутреннего сгорания. Большинство автомобильных двигателей вырабатывают мощность в широком диапазоне оборотов двигателя. Несмотря на то, что выходная мощность варьируется от двигателя к двигателю, она обычно максимальна в верхней части диапазона оборотов двигателя.Выходная мощность двигателя обычно представлена ​​на графике в виде кривой в зависимости от диапазона оборотов двигателя. Между прочим, Bugatti Veyron — одна из самых мощных машин в мире.

График мощности двигателя в лошадиных силах

Как помогает мощность в лошадиных силах?

Кривая мощности двигателя представляет его скорость выполнения работы, соответствующую диапазону оборотов двигателя. Более высокая мощность двигателя означает, что он может выполнять больше работы ИЛИ обеспечивать более высокую производительность. Таким образом, для достижения более высоких скоростей автомобиля вам потребуется больше мощности.Мощность наиболее полезна при превышении скорости и обгоне. Транспортному средству часто требуется больше мощности, когда оно поднимается по уклону, поскольку двигатель должен выдерживать вес транспортного средства против сил тяжести.

Что такое двигатель «Power-Band»?

Теоретически диапазон оборотов двигателя от « пиковый крутящий момент » об / мин до « максимальной мощности » об / мин известен как « Power-Band ». Это диапазон, в котором двигатель является наиболее эффективным и обеспечивает наилучшую производительность.Помните, что расход топлива увеличивается с увеличением оборотов двигателя. Но это самый низкий показатель в пределах « Power-Band » двигателя. Следовательно, всегда знайте «диапазон мощности» вашего двигателя. Если вы переключаете передачи в «диапазоне мощности», вы, вероятно, получите максимальную топливную экономичность вашего автомобиля. Итак, прочтите «Технические характеристики двигателя» в Руководстве пользователя, чтобы узнать о «диапазоне мощности» вашего двигателя. (Примечание: этот диапазон варьируется от автомобиля к автомобилю).

Диапазон мощности двигателя

Какие факторы влияют на мощность двигателя?

Выходная мощность варьируется от двигателя к двигателю, что в основном зависит от следующих факторов —

1. 1. Конструкция / тюнинг двигателя
   2. Объем двигателя / размер
   3. Вид топлива — бензин / дизель / КПГ
   4. №клапанов
   5. Распределение фаз
   6. Метод наддува воздухом — без наддува / с турбонаддувом / наддувом и
   7. Способы подачи топлива — карбюратор, MPFi / GDI / CRDi и т. Д.

Как эффективно использовать мощность двигателя в лошадиных силах?

Кроме того, мощность двигателя в лошадиных силах лучше всего использовать в сочетании с крутящим моментом двигателя и тем самым соответствующим образом переключать передачи. Чтобы получить больше скорости, вам нужно больше мощности. А чтобы получить больше мощности, нужно сжигать больше топлива.Кроме того, обычный двигатель производит больше мощности за счет более высокого расхода топлива.

Каждый двигатель достигает своего Макс. Значение Power , когда вы увеличиваете его до полного открытия дроссельной заслонки, прежде чем ЭБУ отключит подачу топлива. Таким образом, производители упоминают это значение в Руководстве пользователя в разделе «Технические характеристики двигателя ». Например, « Максимальная мощность: 97 л.с. при 5000 об / мин », как показано на 2-й диаграмме (график мощности двигателя). Вам нужна максимальная мощность, чтобы двигатель раскручивался быстрее при превышении скорости или обгоне.Однако, путешествуя по простой дороге / автомагистрали, вам не нужно запускать двигатель на макс. мощность / об. / мин.

Помните, что работа двигателя на максимальных оборотах приведет только к сжиганию дополнительного топлива. Так что используйте ускоритель экономно, чтобы контролировать мощность двигателя и добиться от него максимальной эффективности … !!!

Читайте дальше: Характеристики крутящего момента двигателя, определение и формула >>

О CarBikeTech

CarBikeTech — это технический блог. Его члены имеют опыт работы в автомобильной сфере более 20 лет.CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.

Просмотреть все сообщения CarBikeTech

Что такое лошадиные силы? Разница между HP, BHP и PS объяснена

Распространенный автомобильный вопрос: «В чем разница между лошадиными силами, тормозной мощностью и метрическими лошадиными силами?» Это не лишний повод для удивления, поскольку производители автомобилей не используют стандартизированные Система, так что игроки могут легко попасть в волну показателей производительности, которые, если вы не будете осторожны, заставят вас думать, что автомобиль более или менее мощный, чем он есть на самом деле.

Чтобы убедиться, что мы все на одной странице, мощность — это мера работы, деленная на время, причем работа определяется как сила, умноженная на расстояние. Именно из этих уравнений пришли первые определения лошадиных сил.

• Правостороннее движение: мы берем наш тест с левосторонним управлением.

По легенде, шотландский инженер по имени Джеймс Уоттс измерил тяговое усилие лошадей на шахте. Он обнаружил, что одна лошадиная сила равна примерно 33000 фут-фунтам в минуту работы, и, следовательно, возникло определение одной лошадиной силы.

Что такое HP по сравнению с BHP и PS?

Метрический эквивалент одной лошадиных сил, обозначаемый как 1 л.с., равен 4500 килограмм-метрам в минуту, что округляется до 32 550 фут-фунтов в минуту или 0,9863 лошадиных сил.

Номинальная мощность двигателя обычно измеряется на динамометре, который представляет собой форму механического тормоза, используемого для приложения переменных нагрузок к работающему двигателю, так что крутящий момент и мощность могут быть рассчитаны при разных оборотах двигателя — следовательно, тормозная мощность (которая равна всегда указывается при заданных оборотах).

• Каков предел вождения в нетрезвом виде? Объяснение законов Великобритании

Из-за потерь на трение, тормозная мощность, измеренная на выходном валу двигателя, всегда ниже, чем указанная мощность двигателя — так называется общая мощность, создаваемая сгоранием топлива в цилиндрах. (Об обозначенной мощности говорят только инженеры, а потом только между собой)

О мощности на колесах тоже мало говорят, потому что она измеряется там, где колеса соприкасаются с асфальтом, и поэтому намного ниже, чем чрезвычайно важная мощность. цифра, из-за потерь на трение через коробку передач и трансмиссию.Неудивительно, что никто в автомобильной промышленности не хочет афишировать более низкие цифры, даже если они, возможно, наиболее актуальны для сравнения. Однако стоит отметить, что в зависимости от того, с кем вы разговариваете, мощность на колесах и л.с. часто используются как синонимы, что еще больше усугубляет путаницу.

Однако, где бы он ни измерялся, мощность вашего автомобиля — или его скорость работы — зависит от того, сколько топлива двигатель может сжечь за данный момент времени. И поэтому мощность в лошадиных силах имеет тенденцию нарастать по мере увеличения оборотов двигателя (до определенного момента), потому что вы накачиваете больше топлива в цилиндры.

Теперь вы разобрались с мощностью в лошадиных силах, почему бы не взглянуть на нашу страницу «Что такое крутящий момент?»….

Зависимость мощности от крутящего момента — x-engineer.org

В этой статье мы поймем, как создается крутящий момент двигателя , как рассчитывается мощность двигателя и что такое крутящий момент и кривая мощности . Кроме того, мы собираемся взглянуть на карты крутящего момента и мощности двигателя (поверхности).

К концу статьи читатель сможет понять разницу между крутящим моментом и мощностью, как они влияют на продольную динамику автомобиля и как интерпретировать кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке.

Определение крутящего момента

Крутящий момент можно рассматривать как вращающее усилие , приложенное к объекту. Крутящий момент (вектор) — это произведение между силой (вектором) и расстоянием (скаляр). Расстояние, также называемое плечом рычага , измеряется между усилием и точкой поворота. Подобно силе, крутящий момент является вектором и определяется амплитудой и направлением вращения.

Изображение: Момент затяжки на колесном болте

Представьте, что вы хотите затянуть / ослабить болты колеса.Нажатие или вытягивание рукоятки гаечного ключа, соединенного с гайкой или болтом, создает крутящий момент (усилие поворота), который ослабляет или затягивает гайку или болт.

Крутящий момент Т [Нм] является произведением силы F [Н] и длины плеча a [м] .

\ [\ bbox [# FFFF9D] {T = F \ cdot a} \]

Чтобы увеличить величину крутящего момента, мы можем либо увеличить силу, либо длину плеча рычага, либо и то, и другое.

Пример : Рассчитайте крутящий момент, полученный на болте, если рычаг гаечного ключа имеет значение 0.25 м и приложенная сила 100 Н (что приблизительно эквивалентно толкающей силе 10 кг )

\ [T = 100 \ cdot 0,25 = 25 \ text {Нм} \]

Тот же крутящий момент можно было бы получить, если бы плечо рычага было 1 м и усилие всего 25 Н .

Тот же принцип применяется к двигателям внутреннего сгорания. Крутящий момент на коленчатом валу создается силой, прикладываемой к шейке шатуна через шатун.

Изображение: Крутящий момент на коленчатом валу

Крутящий момент T будет создаваться на коленчатом валу на каждой шейке шатуна каждый раз, когда поршень находится в рабочем ходе.Плечо рычага и в данном случае имеет радиус кривошипа (смещение) .

Величина силы F зависит от давления сгорания внутри цилиндра. Чем выше давление в цилиндре, тем выше сила на коленчатом валу, тем выше выходной крутящий момент.

Изображение: Функция расчета крутящего момента двигателя для давления в цилиндре

Длина плеча рычага влияет на общую балансировку двигателя . 2} {4} = \ frac {\ pi \ cdot 0.2 \]

Во-вторых, мы рассчитаем силу, приложенную к поршню. Чтобы получить силу в Н, (Ньютон), мы будем использовать давление, преобразованное в Па (Паскаль).

\ [F = p \ cdot A_p = 120000 \ cdot 0,0056745 = 680.94021 \ text {N} \]

Предполагая, что вся сила в поршне передается на шатун, крутящий момент рассчитывается как:

\ [T = F \ cdot a = 680.94021 \ cdot 0.062 = 42.218293 \ text {Нм} \]

Стандартная единица измерения крутящего момента — Н · м (Ньютон-метр).В частности, в США единицей измерения крутящего момента двигателя является фунт-сила · фут (фут-фунт). Преобразование между Н · м и фунт-сила · фут :

\ [\ begin {split}
1 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} & = 1.355818 \ text {N} \ cdot \ text {m} \\
1 \ text {N} \ cdot \ text {m} & = 0.7375621 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft}
\ end {split} \]

Для нашего конкретного примера крутящий момент в британских единицах (США):

\ [T = 42.218293 \ cdot 0.7375621 = 31.138615 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} \]

Крутящий момент T [Н] также может быть выражен как функция среднее эффективное давление двигателя.

\ [T = \ frac {p_ {me} V_d} {2 \ pi n_r} \]

где:
p _me [Па] — среднее эффективное давление
V _d [м ³ ] — рабочий объем двигателя (объем)
n _r [-] — количество оборотов коленчатого вала за полный цикл двигателя (для 4-тактного двигателя n _r = 2 )

Определение мощности

В физике степень — это работа, выполненная во времени, или, другими словами, скорость выполнения работы .В системах вращения мощность P [Вт] является произведением крутящего момента T [Нм] и угловой скорости ω [рад / с] .

\ [\ bbox [# FFFF9D] {P = T \ cdot \ omega} \]

Стандартная единица измерения мощности — Вт, (ватт) и скорости вращения — рад / с, (радиан в секунду) . Большинство производителей транспортных средств обеспечивают мощность двигателя в л.с., (мощность торможения) и скорость вращения в об / мин, (оборотов в минуту).Поэтому мы будем использовать формулы преобразования как для скорости вращения, так и для мощности.

Чтобы преобразовать об / мин в рад / с , мы используем:

\ [\ omega \ text {[rad / s]} = N \ text {[rpm]} \ cdot \ frac {\ pi} { 30} \]

Чтобы преобразовать рад / с в об / мин , мы используем:

\ [N \ text {[rpm]} = \ omega \ text {[rad / s]} \ cdot \ frac {30 } {\ pi} \]

Мощность двигателя также может быть измерена в кВт вместо Вт для более компактного значения.Чтобы преобразовать кВт в л.с. и обратно, мы используем:

\ [\ begin {split}
P \ text {[bhp]} & = 1.36 \ cdot P \ text {[кВт]} \\
P \ text {[кВт]} & = \ frac {P \ text {[bhp]}} {1.36}
\ end {split} \]

В некоторых случаях вы можете найти л.с., (мощность в лошадиных силах) вместо л.с. как единица измерения мощности.

Имея скорость вращения, измеренную в об / мин , и крутящий момент в Нм , формула для расчета мощности следующая:

\ [\ begin {split}
P \ text {[кВт]} & = \ frac {\ pi \ cdot N \ text {[rpm]} \ cdot T \ text {[Nm]}} {30 \ cdot 1000} \\
P \ text {[HP]} & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot N \ text {[rpm]} \ cdot T \ text {[Nm]}} {30 \ cdot 1000}
\ end {split} \]

Пример . Рассчитайте мощность двигателя как в кВт, , так и в л.с. , если крутящий момент двигателя составляет 150 Нм, и частота вращения двигателя составляет 2800 об / мин .

\ [\ begin {split}
P & = \ frac {\ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 44 \ text {kW} \\
P & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 59,8 \ text {HP}
\ end {split} \]

Динамометр двигателя

Скорость двигателя измеряется с помощью датчика на коленчатом валу (маховике).В идеале, чтобы рассчитать мощность, мы должны также измерить крутящий момент на коленчатом валу с помощью датчика. Технически это возможно, но не применяется в автомобильной промышленности. Из-за условий эксплуатации коленчатого вала (температуры, вибрации) измерение крутящего момента двигателя с помощью датчика не является надежным методом. Также довольно высока стоимость датчика крутящего момента. Следовательно, крутящий момент двигателя измеряется во всем диапазоне скорости и нагрузки с помощью динамометра (испытательный стенд) и отображается (сохраняется) в блоке управления двигателем.

Изображение: Схема динамометра двигателя

Динамометр — это, по сути, тормоз (механический, гидравлический или электрический), который поглощает мощность, производимую двигателем. Самым используемым и лучшим типом динамометра является электрический динамометр . На самом деле это электрическая машина , которая может работать как генератор или как двигатель . Изменяя крутящий момент нагрузки генератора, двигатель может быть переведен в любую рабочую точку (скорость и крутящий момент).Кроме того, при отключенном двигателе (без впрыска топлива) генератор может работать как электродвигатель для раскрутки двигателя. Таким образом можно измерить трение двигателя и потери крутящего момента насоса.

У электрического динамометра ротор соединен с коленчатым валом. Связь между ротором и статором электромагнитная. Статор прикреплен через плечо рычага к датчику нагрузки . Чтобы уравновесить ротор, статор будет прижиматься к датчику нагрузки. Крутящий момент T рассчитывается путем умножения силы F , измеренной в датчике нагрузки, на длину плеча a рычага.

\ [T = F \ cdot a \]

Параметры двигателя: тормозной момент, тормозная мощность (л.с.) или удельный расход топлива при торможении (BSFC) содержат ключевое слово «тормоз», потому что для их измерения используется динамометр (тормоз). .

В результате динамометрического испытания двигателя получается карт крутящего момента (поверхности), которые дают значение крутящего момента двигателя при определенных оборотах двигателя и нагрузке (стационарные рабочие точки). Нагрузка двигателя эквивалентна положению педали акселератора.

Пример карты крутящего момента для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :

10 9044 100 9044 100 904 9044 9044 9044 9044 9044 9 9 445 9044 9044 9044 9044 96 9044 9044 9044 9044

Двигатель крутящий момент [Нм]		Положение педали акселератора [%]
		5	20	30	40	50	60	100
45	90	107	109	110	111	114	116
1300	60	105	132 9044 138	141
1800	35	89	133	141	1 42	144	145	149
2300	19	70	133	147	148	150	151 9044 9443 9044 3	55	133	153	159	161	163	165
3300	0	41		171
3800	0	33	116	150	160	167	170	175
		175
155	169	176	180	184
4800 9044 4	0	18	106	155	174	179	185	190
5300	0	12	181	187
5800	0	4	84	136	161	170	175 9	183
175 9	183
72	120	145	153	159	171

Пример диаграммы мощности для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :

9044 9044 9044 9044 25 9044 9044 1800 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044 9044

мощность 9000 Мощность двигателя Л.с.]		Положение педали акселератора [%]
		5	10	20 9 0444	30	40	50	60	100
Двигатель частота вращения [об / мин]	9044 9044	12	13	13	13	13
	1300	11	19	24	25	25	9	23	34	36	36	37	37	38
	2300	6	49	49	51
	2800	1	22	53	61	63	64	65	66
	3300	0	19	59	71	76	78	78 9044 9443 78	78 9044 9	0	18	63	81	87	90	92	95
	4300	0	16	9044 9044 9044 9044 9044 9044 110	113
	4800	0	12	72	106	119	122	126	130
		9044 9443 72	111	126	132	137	141
	5800	0 90 444	3	69	112	133	140	145	151
	6300	0	0	65	65	153

Электронный блок управления (ЕСМ) ДВС имеет карту крутящего момента, хранящуюся в памяти.Он вычисляет (интерполирует) функцию крутящего момента двигателя от текущих оборотов двигателя и нагрузки. В ECM нагрузка выражается как давление во впускном коллекторе для бензиновых двигателей (искровое зажигание, SI) и время впрыска или масса топлива для дизельных двигателей (воспламенение от сжатия, CI). Стратегия расчета крутящего момента двигателя имеет поправки на основе температуры и давления всасываемого воздуха.

График данных крутящего момента и мощности, функции частоты вращения и нагрузки двигателя дает следующие поверхности:

Изображение: Поверхность крутящего момента двигателя SI

Изображение: Поверхность мощности двигателя SI

Для Для лучшей интерпретации карт крутящего момента и мощности можно построить двухмерную линию крутящего момента для фиксированного значения положения педали акселератора.

Изображение: кривые крутящего момента двигателя SI

Изображение: кривые мощности двигателя SI

Крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке

Как вы видели, крутящий момент и мощность внутреннего сгорания двигатель зависит как от частоты вращения двигателя, так и от нагрузки. Обычно производители двигателей публикуют характеристики крутящего момента и кривых (кривые) при полной нагрузке (100% положение педали акселератора). Кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке подчеркивают максимальный крутящий момент и распределение мощности во всем диапазоне оборотов двигателя.

Изображение: параметры крутящего момента и мощности двигателя при полной нагрузке

Форма приведенных выше кривых крутящего момента и мощности не соответствует реальному двигателю, их цель — объяснить основные параметры. Тем не менее, формы аналогичны реальным характеристикам искрового зажигания (бензин), левого впрыска, атмосферного двигателя.

Частота вращения двигателя Н _e [об / мин] характеризуется четырьмя основными моментами:

Н _мин — минимальная стабильная частота вращения двигателя при полной нагрузке
Н _Tmax — частота вращения двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
N _Pmax — частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности; также называется номинальная частота вращения двигателя
N _max — максимальная стабильная частота вращения двигателя

При минимальной частоте вращения двигатель должен работать плавно, без колебаний или остановок.Двигатель также должен позволять работать на максимальной скорости без каких-либо повреждений конструкции.

Крутящий момент двигателя при полной нагрузке кривая T _e [Нм] характеризуется четырьмя точками:

T ₀ — крутящий момент двигателя при минимальных оборотах двигателя
T _max — максимальный двигатель крутящий момент (максимальный крутящий момент или номинальный крутящий момент )
T _P — крутящий момент двигателя при максимальной мощности двигателя
T _M — крутящий момент двигателя при максимальной частоте вращения двигателя

В зависимости от типа всасываемого воздуха (атмосферный или с турбонаддувом) максимальный крутящий момент может быть точечным или линейным.Для двигателей с турбонаддувом или наддувом максимальный крутящий момент может поддерживаться постоянным между двумя значениями частоты вращения двигателя.

Мощность двигателя при полной нагрузке кривая P _e [л.с.] характеризуется четырьмя точками:

P ₀ — мощность двигателя при минимальных оборотах двигателя
P _max — максимальная мощность двигателя мощность (пиковая мощность или номинальная мощность )
P _T — мощность двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
P _M — мощность двигателя при максимальной частоте вращения

Область между минимальными оборотами двигателя N _мин и максимальная частота вращения двигателя Н _Tmax называется зоной нижнего конца крутящего момента.Чем выше крутящий момент в этой области, тем лучше возможности запуска / ускорения транспортного средства. Когда двигатель работает в этой области при полной нагрузке, если сопротивление дороги увеличивается, частота вращения двигателя будет уменьшаться, что приведет к падению крутящего момента двигателя и остановке двигателя . По этой причине эта область также называется областью нестабильного крутящего момента .

Область между максимальной частотой вращения двигателя N _Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N _Pmax называется диапазоном мощности .Во время разгона автомобиля для достижения наилучших характеристик переключение передач (вверх) следует выполнять на максимальной мощности двигателя. В зависимости от передаточных чисел коробки передач после переключения на выбранной передаче частота вращения двигателя снижается до максимального крутящего момента, что обеспечивает оптимальное ускорение. Переключение передач на максимальной мощности двигателя позволит удерживать частоту вращения двигателя в пределах диапазона мощности.

Область между максимальной частотой вращения двигателя N _Pmax и максимальной частотой вращения двигателя N _max называется зоной верхнего конца крутящего момента.Более высокий крутящий момент приводит к более высокой выходной мощности, что приводит к более высокой максимальной скорости автомобиля и лучшему ускорению на высокой скорости.

Когда частота вращения двигателя поддерживается между максимальной частотой вращения двигателя N _Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N _max , если сопротивление транспортного средства увеличивается, частота вращения двигателя падает, а выходной крутящий момент увеличивается, таким образом компенсация увеличения дорожной нагрузки. По этой причине эта область называется областью стабильного крутящего момента .

Ниже вы можете найти несколько примеров кривых крутящего момента и мощности при полной нагрузке для различных типов двигателей. Обратите внимание на форму кривых в зависимости от типа двигателя (с искровым зажиганием или с компрессионным зажиганием) и типа воздухозаборника (атмосферный или с турбонаддувом).

Крутящий момент и мощность двигателя Honda 2.0 при полной нагрузке

[об / мин] 9044 2

Архитектура цилиндров	4-рядный	Изображение: Двигатель Honda 2.0 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо	бензин (SI)
Объем двигателя [см 3 ]	1998
Впрыск топлива	порт клапана
воздухозаборник	Выбор фаз газораспределения		регулируемый
T макс. [Нм]	190
N Tmax [об / мин]
4500 [об / мин] Л.с.]	155
Н Pмакс [об / мин]	6000
N макс. [об / мин]	6800

Saab 2.Крутящий момент и мощность двигателя 0T при полной нагрузке

макс.

Архитектура цилиндров	4-рядный	Изображение: Двигатель Saab 2.0T SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо	бензин (SI)
Объем двигателя [см 3 ]	1998
Впрыск топлива	патрубок клапана
с турбонаддувом Выбор фаз газораспределения	фиксированный
T макс. [Нм]	265
N Tmax [об / мин]	2500
175
N Pmax [об / мин]	5500
N 9049 4 макс. [об / мин]	6300

Audi 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя TFSI при полной нагрузке

с наддувом воздухозаборник турбина Выбор фаз газораспределения 9044 9044 Л.с.] 9 0443 N _макс. [об / мин]

Архитектура цилиндров	4-рядный	Изображение: Двигатель Audi 2.0 TFSI SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо	бензин (SI)
Объем двигателя [см 3 ]	1994
Впрыск топлива	прямой
фиксированный
T макс. [Нм]	280
N Tmax [об / мин]	1800-5000			200
N Pmax [об / мин]	5100 — 6000
6500

Toyota 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя D-4D при полной нагрузке

макс. [Л.с.]

Архитектура цилиндров	4-рядный	Изображение: Двигатель Toyota 2.0 CI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо	дизельное топливо (CI)
Объем двигателя [см 3 ]	1998
впрыск топлива	прямой
			9044 с турбонаддувом Выбор фаз газораспределения	фиксированный
T макс. [Нм]	300
N Tmax [об / мин]
126
N Pmax [об / мин]	3600
N макс. [об / мин]	5200

Mercedes-Benz 1.8 Крутящий момент и мощность двигателя Kompressor при полной нагрузке

90 447

Архитектура цилиндров	4-рядный	Изображение: Двигатель Mercedes Benz 1.8 Kompressor SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо	бензин
Объем двигателя [см 3 ]	1796
впрыск топлива	патрубок клапана
впускной воздух 9044 синхронизация	фиксированная
T макс. [Нм]	230
N Tmax [об / мин]	2800-4600		9044 9044 9044 ]	156
N Pmax [об / мин]	5200
N макс. [об / мин]	6250

BMW 3.0 Крутящий момент и мощность двигателя TwinTurbo при полной нагрузке

Выбор фаз газораспределения

Архитектура цилиндров	6-рядный	Изображение: Двигатель BMW 3.0 TwinTurbo SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо	бензин
Объем двигателя [см 3 ]	2979
Впрыск топлива	прямой
двойной турбокомпрессорный воздухозаборник	переменный
T макс. [Нм]	400
N Tmax [об / мин]	1300-5000		1300 — 5000 макс. [Л.с.]	306
Н Pmax [об / мин]	5800
N макс. [об / мин]	7000

Mazda 2.6 крутящий момент и мощность роторного двигателя при полной нагрузке

9044 9044 атмосферный воздухозаборник 9044 9449 макс.

Архитектура цилиндров	2 Ванкель	Изображение: Двигатель Mazda 2.6 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо	бензин
Объем двигателя [см 3 ]	1308 (2616)
Впрыск топлива	порт клапана
Воздухозаборник	атмосферный		фиксированный
T макс. [Нм]	211
N Tmax [об / мин]			55000	231
N Pmax [об / мин]	8200
N макс. [об / мин]	9500

Porsche 3.6 крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке

макс.

Архитектура цилиндров	6 плоских	Изображение: двигатель Porsche 3.6 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо	бензин
Объем двигателя [см 3 ]	3600
Впрыск топлива	порт клапана
Воздухозаборник
атмосферный регулируемый
T макс. [Нм]	405
N Tmax [об / мин]	5500
N Pmax [об / мин]	7600
N макс. [об / мин]	8400

Ключевые утверждения, которые следует учитывать в отношении мощности и крутящего момента двигателя:

крутящий момент

• крутящий момент является составляющей мощности
• крутящий момент может быть увеличен путем увеличения среднего эффективного давление двигателя или за счет снижения потерь крутящего момента (трение, накачивание)
• с более низким максимальным крутящим моментом, распределенным в диапазоне скоростей двигателя, с точки зрения тяги лучше, чем с более высокой точкой максимального крутящего момента
• нижний конечный крутящий момент очень важен для пусковых возможностей автомобилей
• высокий крутящий момент полезен в условиях бездорожья, когда транспортное средство эксплуатируется на больших уклонах дороги, но на низкой скорости

Мощность

• мощность двигателя зависит как от крутящего момента, так и от скорости
• мощность может быть увеличена за счет увеличения крутящего момента или частоты вращения двигателя
• высокая мощность важна для высоких скоростей автомобиля eds, чем выше максимальная мощность, тем выше максимальная скорость транспортного средства.

  No related posts.