Как считается мощность двигателя?
Мощность двигателя — как работает и что это такое,на что влияет
Изобретенный более 100 лет назад поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), на сегодняшний день все еще является самым распространенным в автомобилестроении. При выборе модели двигателя своего будущего автомобиля покупатель может предварительно ознакомиться с его основными характеристиками. В этой статье мы подробно расскажем об основных показателях двигателей внутреннего сгорания, что они собой представляют и как влияют на работу.
Важнейшими характеристиками двигателя являются его мощность, крутящий момент и обороты, при которых эта мощность и крутящий момент достигаются.
Обороты двигателя
Под широкоупотребимым термином «обороты двигателя» имеется в виду количество оборотов коленчатого вала в единицу времени (в минуту).
И мощность, и крутящий момент — величины не постоянные, они имеют сложную зависимость от оборотов двигателя. Эта зависимость для каждого двигателя выражается графиками, подобными нижеследующему:
Производители двигателей борются за то, чтобы максимальный крутящий момент двигатель развивал в как можно более широком диапазоне оборотов («полка крутящего момента была шире»), а максимальная мощность достигалась при оборотах, максимально приближенных к этой полке.
Мощность двигателя
Чем выше мощность, тем большую скорость развивает авто
Мощность — это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени. При вращательном движении мощность определяется как произведение крутящего момента на угловую скорость вращения.
Мощность двигателя последнее время все чаще указывают в кВт, а ранее традиционно указывали в лошадиных силах.
Как видно на приведенном выше графике, максимальная мощность и максимальный крутящий момент достигаются при различных оборотах коленвала. Максимальная мощность у бензиновых двигателей обычно достигается при 5-6 тыс. оборотов в минуту, у дизельных — при 3-4 тыс. оборотов в минуту.
График мощности для дизельного двигателя:
Крутящий момент
Крутящий момент характеризует способность ускоряться и преодолевать препятствия
Крутящий момент (момент силы) — это произведение силы на плечо рычага. В случае кривошипно-шатунного механизма, данной силой является сила, передаваемая через шатун, а рычагом — кривошип коленчатого вала. Единица измерения — Ньютон-метр.
Иными словами, крутящий момент характеризует силу, с которой будет вращаться коленвал, и насколько успешно он будет преодолевать сопротивление вращению.
На практике высокий крутящий момент двигателя будет особенно заметен при разгонах и при передвижении по бездорожью: на скорости машина легче ускоряется, а вне дорог — двигатель выдерживает нагрузки и не глохнет.
Виды мощности
Для определения характеристик двигателя применяют такие понятия мощности как:
Индикаторной называют мощность, с которой газы давят на поршень. То есть, не учитываются никакие другие факторы, а только давление газов в момент их сгорания. Эффективная мощность, эта та сила, которая передается коленчатому валу и трансмиссии. Индикаторная будет пропорциональной литражу двигателя и среднему давлению газов на поршень.
Эффективная мощность двигателя будет всегда ниже индикаторной.
Также есть параметр, называемый литровой мощность двигателя. Это соотношение объема двигателя к его максимальной мощности. Для бензиновых моторов литровая мощность составляет в среднем 30-45 кВт/л, а у дизельных – 10-15 кВт/л.
Как узнать мощность двигателя автомобиля
Можно посмотреть в документах на машину, но иногда требуется узнать мощность автомобиля, который подвергался тюнингу или давно находится в эксплуатации. В таких случаях не обойтись без динамометрического стенда. Его можно найти в специализированных организациях и на станциях техобслуживания. Колеса автомобиля помещаются между барабанами, создающими сопротивление вращению. Далее имитируется движение с разной нагрузкой. Компьютер сам определит мощность двигателя. Для более точного результата может понадобиться несколько попыток.
Роль мощности и крутящего момента двигателя
Для обеспечения лучших динамических показателей двигателя, производители стараются наделить силовой агрегат максимальным крутящим моментом, который будет достигаться в более широком значении оборотов двигателя.
Чтобы правильно оценить роль этих двух понятий, стоит обратить внимание на следующие факты:
- Взаимосвязь мощности и крутящего момента можно выразить в формуле: P = 2П*M*n, где Р – это мощность, M – показатель крутящего момента, а n – количество оборотов коленвала в единицу времени.
- Крутящий момент более конкретный показатель характеристики двигателя. Низкий крутящий момент (даже при высокой мощности) не позволит реализовать потенциал двигателя: имея возможность разогнаться до высокой скорости, автомобиль будет достигать этой скорости невероятно долго.
- Мощность двигателя будет возрастать с повышением оборотов: чем выше, тем больше мощность, но до определенных пределов.
- Крутящий момент увеличивается с повышением количества оборотов, но при достижении максимального значения показатели крутящего момента снижаются.
- При равных показателях мощности и крутящего момента более эффективным будет двигатель с меньшим расходом топлива.
Вопрос — ответ
1. Автомобиль в глубокой колее сел на брюхо: ведущие колеса вертятся, не касаясь земли. Водитель упрямо газует. Какую полезную мощность может при этом выдать двигатель?
Б — в зависимости от оборотов;
Г — в зависимости от включенной передачи.
Правильный ответ: В. Автомобиль не движется, мотор не совершает полезной работы. Значит, и полезная мощность равна нулю.
2. Заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге. Как распределена мощность между ведущими колесами?
Б — обратно пропорционально частоте вращения каждого из колес;
В — в зависимости от сил сцепления с покрытием;
Г — прямо пропорционально частоте вращения каждого из колес.
Правильный ответ: В. При блокированном дифференциале ведущие колеса вращаются с одинаковой скоростью, но моменты на них не выравниваются — они зависят только от сцепления с дорогой. Следовательно, реализуемые колесами мощности тоже определяются силами сцепления с покрытием.
3. На что влияет мощность мотора?
А — на динамику разгона;
Б — на максимальную скорость;
В — на эластичность;
Г — на все перечисленные параметры.
Правильный ответ: Г. Часто полагают, что машину тащит исключительно крутящий момент. Но поставщиком крутящего момента является мотор. Если тот перестанет снабжать колеса энергией, то все динамические параметры будут равны нулю. Например, резко тронуться на повышенной передаче не удастся: при низких оборотах просто не хватит мощности. А она-то и определяет запас энергии, которую способен выдать двигатель. И влияет на все перечисленные параметры.
Определение мощности электродвигателя без бирки
При отсутствии техпаспорта или бирки на двигателе возникает вопрос: как узнать мощность электродвигателя без таблички или технической документации? Самые распространенные и быстрые способы, о которых мы расскажем в статье:
- По диаметру и длине вала
- По габаритам и крепежным размерам
- По сопротивлению обмоток
- По току холостого хода
- По току в клеммной коробке
- С помощью индукционного счетчика (для бытовых электродвигателей)
Определение мощности двигателя по диаметру вала и длине
Простейшие способы определения мощности и марки двигателя – габаритные размеры – вал или крепежные отверстия. В таблице указаны длины и диаметры валов (D1) и длина (L1) для каждой модели асинхронного промышленного трехфазного мотора. Перейти к подробным габаритным размерам электродвигателей АИР
| Р, кВт | 3000 об. мин | 1500 об. мин | 1000 об. мин | 750 об. мин | ||||
| D1, мм | L1, мм | D1, мм | L1, мм | >D1, мм | L1, мм | D1, мм | L1, мм | |
| 1,5 | 22 | 50 | 22 | 50 | 24 | 50 | 28 | 60 |
| 2,2 | 24 | 28 | 60 | 32 | 80 | |||
| 3 | 24 | 32 | 80 | |||||
| 4 | 28 | 60 | 28 | 60 | 38 | |||
| 5,5 | 32 | 80 | 38 | |||||
| 7,5 | 32 | 80 | 38 | 48 | 110 | |||
| 11 | 38 | 48 | 110 | |||||
| 15 | 42 | 110 | 48 | 110 | 55 | |||
| 18,5 | 55 | 60 | 140 | |||||
| 22 | 48 | 55 | 60 | >140 | ||||
| 30 | 65 | |||||||
| 37 | 55 | >60 | 140 | 65 | 75 | |||
| 45 | 75 | 75 | ||||||
| 55 | 65 | 80 | 170 | |||||
| 75 | 65 | 140 | 75 | 80 | 170 | |||
| 90 | 90 | |||||||
| 110 | 70 | 80 | 170 | 90 | ||||
| 132 | 100 | 210 | ||||||
| 160 | 75 | 90 | 100 | 210 | ||||
| 200 | ||||||||
| 250 | 85 | 170 | 100 | 210 | ||||
| 315 | – | – | ||||||
Проверить мощность по габаритам и крепежным размерам
Таблица подбора мощности двигателя по крепежным отверстиям на лапах (L10 и B10):
Как определить мощность двигателя автомобиля
Мощность двигателя автомобиля – это основная величина, на которую обращают особенное внимание при выборе транспортного средства. Чем большей мощностью обладает машина, тем она дороже по стоимости.
Однако не всегда мощность, которую указывают в документах, может совпадать с той, которая присутствует на самом деле. Если у вас есть какие-то подозрения, то можно рассчитать её самостоятельно.
Что такое мощность легкового автомобиля?
Мощность машины помогает охарактеризовать её основные качества – чем выше мощность, тем больше можно развить скорость. Стоит отметить, что мощность двигателя нельзя отнести к постоянным величинам, она будет зависеть исключительно от оборотов двигателя.
То есть можно сказать, что на низких оборотах будет задействована не вся мощность, на которую способно данное транспортное средство. К примеру, для бензиновых двигателей максимальный уровень мощности легкового автомобиля может быть достигнут при 6000 оборотах в минуту, для дизельных двигателей это 4000 оборотов в минуту.
На мощность двигателя автомобиля большое влияние оказывает крутящий момент. Крутящим моментом считается произведение силы на плечо рычага.
Сила всегда измеряется в Ньютонах, а рычаг в метрах. 1 Нм – крутящий момент, который способна создать сила в 1Н, прикладываемая к рычагу, длина которого 1 метр. Сила, получаемая при сгорании топлива, оказывает влияние на поршень, который и создает крутящий момент.
Рассчитываем мощность двигателя автомобиля: инструкция
Для того чтобы вы могли самостоятельно рассчитать мощность легкового автомобиля, используйте следующие способы:
1. Приготовить документы на машину, в которых будет указан серийный номер двигателя. Благодаря этим данным можно практически сразу узнать мощность вашего авто в лошадиных силах. Для расчета необходимо сложить последние шесть цифр серийного номера. Этот результат необходимо поделить на постоянный коэффициент 8,5. Теперь вы получите цифру, которая равна настоящей мощности вашей машины «в лошадях».
2. При наличии поставить машину на специальный технологический стенд, который обычно имеются в боксах гоночной команды, либо в автомобильном ателье, сделайте это. С использованием электронных приборов, этот агрегат сможет с точностью определить уровень мощности вашей машины. Самым главным достоинством такого способа является быстрота вкупе со 100% точностью.
3. Попробуйте сравнить число, указанное в ПТС (паспорте технического средства) с реальным показателем. Сделать это можно с использованием специализированной периодики. Здесь вам хорошо помогут автомобильные каталоги. Стоит сравнить, какими характеристиками обладают машины, по конструкции схожие с вашим авто. Только обращать внимание стоит на модели, которые одного и того же года выпуска с вашим, имеющие схожий объем двигателя и др.
4. Попросите помощи у специалистов. В каждом авторизованном центре профессиональные мастера с легкостью помогут определить настоящую мощность легкового автомобиля. С использованием приборов они проведут её обследование, поставят на необходимый аппарат и т.д.
5. Некоторые умельцы из народа пытались определить мощность своего автомобиля с помощью самых настоящих лошадей. Для этого привязывали целый табун к авто и замеряли их тягу. Сколько коней могут сдвинуть с места машину, такова и мощность транспортного средства. Только стоит учитывать, что одна лошадиная сила приравнивается к тяге одной лошади, рост которой равен одному метру и вес которой один килограмм. Более подробный эталон меры вы сможете найти в Парижском музее «Мер и весов».
Таким образом, вы сможете самостоятельно определить мощность двигателя автомобиля. Это может пригодиться вам в дальнейшем, чтобы знать, на что он реально способен, а на что нет.
В чем измеряется мощность двигателя?
Лошадиная сила и другие единицы измерения мощности двигателя
Лошадиная сила (л. с.) — это внесистемная единица измерения мощности. В настоящее время в России она официально выведена из употребления (стандартной единицей СИ для выражения мощности является ватт), но все равно продолжает широко использоваться в автоиндустрии как показатель мощности двигателей.
В 1789 году шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт ввел термин «лошадиная сила», чтобы показать, работу скольких лошадей способны заменить его паровые машины.
Следует знать, что лошадиная сила — это не максимальный, а усредненный показатель мощности лошади, которую она может поддерживать длительное время. Кратковременно среднестатистическая лошадь может развивать мощность около 1000 кг*м/с, то есть мощность одной лошади равна 13,3 лошадиных сил.
Основные единицы измерения мощности двигателей и их обозначение
1. Лошадиная сила (735,49875 Вт). Обозначается как: hp (это netto мощность двигателя, измеряется с использованием вспомогательных агрегатов двигателя, таких как: глушитель, генератор), bhp (это брутто мощность двигателя, измеряется без использования дополнительных агрегатов).
Также можно встретить и другие обозначения: PS (нем.), CV (фр.), pk (нид.).
В англоязычных странах чаще до сих пор приравнивают лошадиные силы к 745,6999 Вт, что примерно равно 1,014 европейской лошадиной силы.
2. Ватт
Поскольку описание ватта выходит за рамки данной статьи, то здесь мы его касаться не будем.
Как рассчитывается лошадиная сила
Лошадиная сила является условной и неоднозначной единицей измерения мощности.
В России и почти во всех европейских странах, лошадиная сила определяется как 75 кг*м/с (метрическая лошадиная сила), то есть, как мощность, достаточная для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. В таком случае 1 л. с. составляет ровно 735,49875 Вт.
Максимальную мощность, которую способна развивать лошадь, принято называть котловой лошадиной силой. Вы можете с легкостью рассчитать и свою максимальную мощность. Для этого нужно замерить время t, за которое вы вбежите на лестницу высотой h и подставить в формулу: m*h/t, где m — масса вашего тела.
Для определения мощности двигателя используются специальные стенды, подробнее об этом написано ниже.
Как замеряют мощность двигателя
Мощность двигателя замеряют в основном для оценки эффективности тюнинга.
Для определения мощности двигателя существует только один точный способ: снять его с автомобиля и установить на специальный стенд. Снятие и установка двигателя — довольно трудозатратный и дорогой процесс, который по силам только автопроизводителям и серьезным гоночным командам.
Для менее точного замера мощности используют динамометрические мощностные стенды (такие как на фото), позволяющие снять показания «с колес». Влияние на результат могут оказать: давление в шинах, их сцепные свойства, температура шин (во время замера протектор сильно нагревается) и даже степень притяжки автомобиля страховочными стропами.
Методика замера
Прогретый автомобиль трогается на первой передаче, разгоняется до 40–50 км/ч, после чего включается последняя передача, педаль газа нажимается до упора и начинается имитация разгона. По достижении максимальных оборотов (с момента начала падения мощности, видимого на мониторе), включается нейтральная передача.
Результат измерения выводится в виде графика, на котором отображена зависимость мощности от оборотов двигателя (синяя кривая — в лошадиных силах).
Шкала, дающая примерное представление о диапазоне мощности двигателей
Для того, чтобы иметь представление о диапазоне мощности двигателей, ознакомьтесь со следующим рисунком:
- 0-100 л. с. — малолитражные автомобили;
- 100-200 л. с. — автомобили с двигателем средней мощности;
- 200-500 л. с. — спортивные автомобили;
- 500 л. с. и более — гоночные болиды и суперкары.
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.
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.
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.
Как видите теперь друзья, количество видов измеряемой мощности двигателя достаточно обширно. Также еще, автопроизводители проводят замеры мощности по различным стандартам и инструкциям, по DIN и ECE, проводят измерение брутто-мощности и нетто-мощности. Все измерения мощности двигателей предполагают также различное выходное значение такой мощности. Чем в своих интересах иногда пользуются сами автопроизводители.
Сокращение «PS» расшифровывается, как pferdestärke, в переводе с немецкого оно означает «лошадиная сила». Казалось бы, все просто, PS = л.с., однако господа, это не совсем так. Для нее (PS) были применены некоторые метрически уточнения, которые должны перенести старые «лошади» (л.с.) в 21 век. Этот стандарт измерения метрических лошадиных сил был принят в Европе в качестве нового вида измерения мощности.
Подводя итоги обзора по кВт, л.с. и PS мы в конце произведем практическое сравнение трех мер измерения мощности и продемонстрируем наглядно на примере нескольких крутых автомобилей:
Nissan Skyline GTR R34: 206 кВт = 276 л.с. = 280 PS
McLaren 570S: 419 кВт = 562 л.с. = 570 PS
Honda Civic Type-R FK2: 228 кВт = 306 л.с. = 310 PS
Bugatti Chiron: 1,103 кВт = 1,479 л.с. = 1500 PS
Уважаемые читатели, друзья, поделитесь с нами в комментариях, как вы лучше всего сами в каких значениях воспринимаете мощность любого из автомобилей. Вам удобнее воспринимать старые-добрые лошадиные силы, киловатты или все-же предпочитаете новомодное веяние из Европы- PS?
Что надо знать про мощность и крутящий момент в автомобиле
Мощность двигателя – это величина, показывающая, какую работу способен совершить мотор в единицу времени. То есть то количество энергии, которую двигатель передает на трансмиссию за определенный временной промежуток. Измеряется в киловаттах (кВт) или лошадиных силах (л. с.).
Как рассчитывается мощность двигателя?
Расчет мощности мотора проводится несколькими способами. Самый доступный способ – через крутящий момент. Умножаем крутящий момент на угловую скорость – получаем мощность двигателя.
N_дв=M∙ω=2∙π∙M∙n_дв
N_дв – мощность двигателя, кВт;
M – крутящий момент, Нм;
ω – угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/сек;
π – математическая постоянная, равная 3,14;
n_дв – частота вращения двигателя, мин-1.
Мощность рассчитывается и через среднее эффективное давление. Камера сгорания имеет определенный объем. Разогретые газы воздействуют на поршень в цилиндре с определенным давлением. Двигатель вращается с некоторой частотой. Произведение объема двигателя, среднего эффективного давления и частоты вращения, поделенное на 120, и даст теоретическую мощность двигателя в кВт.
N_дв=(V_дв∙P_эфф∙n_дв)/120
V_дв – объем двигателя, см3;
P_эфф – эффективное давление в цилиндрах, МПа;
120 – коэффициент, применяемый для расчета мощности четырехтактного двигателя (у двухтактных ДВС этот коэффициент равен 60).
Для расчета лошадиных сил киловатты умножаем на 0,74.
N_(дв л.с.)=N_дв∙0,74
N_дв л.с. – мощность двигателя в лошадиных силах, л. с.
Другие формулы мощности двигателя используются в реальных расчетах реже. Эти формулы включают в себя специфичные переменные. И чтобы измерить мощность двигателя по другим методикам, нужно знать производительность форсунок или массу потребленного двигателем воздуха.
На практике расчет мощности автопроизводители выполняют эмпирическим способом, то есть замеряют на стенде и строят график зависимости по факту, на основании полученных во время испытаний показателей.
Мощность двигателя – величина непостоянная. Для каждого мотора есть кривая, которая отображает на графике зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала. До определенного пика, примерно до 4-5 тысяч оборотов, мощность растет пропорционально оборотам. Далее идет плавное отставание роста мощности, кривая наклоняется. Примерно к 7-8 тысячам оборотов мощность идет на спад. Сказывается перекрытие клапанов на большой частоте вращения коленвала и падение КПД мотора из-за недостаточно интенсивного газообмена.
Чтобы узнать мощность двигателя, обратитесь к инструкции по эксплуатации авто. В разделе с техническими характеристиками мотора будет указана мощность и обороты, при которых она достигает пикового значения. Если мощность указана киловаттах, чтобы рассчитать лошадиные силы двигателя, воспользуйтесь приведенной выше формулой. В некоторых случаях автопроизводитель предоставляет график, на котором есть зависимость мощности двигателя и крутящего момента от частоты оборотов.
Видео: Простыми словами без сложных формул и расчетов, что такое мощность, крутящий момент и обороты двигателя.
Мощность ДВС определяет, насколько быстро автомобиль способен передвигаться или ускоряться (совершать работу). Полезная мощность двигателя рассчитывается с учетом потерь в трансмиссии, то есть указывает, сколько от изначальной мощности мотора по факту доходит до колес авто.
Что такое крутящий момент
Крутящий момент в двигателе автомобиля – это вращающая сила, которая численно равна произведению приложенной силы (давление раскаленных газов на поршень) на плечо (расстояние между осями коренных и шатунных шеек коленчатого вала в проекции, перпендикулярной оси вращения коленвала). Измеряется крутящий момент в ньютонах на метр (Нм).
Крутящий момент ДВС зависит от силы давления на поршень и расстояния между коренными и шатунными шейками. Зависимость здесь прямая. Чем больше плечо и чем больше давление на поршень – тем больше крутящий момент двигателя.
У дизельных двигателей степень сжатия больше. Больше и ход поршня в цилиндре (при равном с бензиновым мотором диаметре цилиндров). А это значит, что и расстояние между коренными и шатунными шейками будет больше. То есть длиннее плечо. За счет большей степени сжатия при рабочем такте у дизелей выше сила, давящая на поршень. Крутящий момент в дизельных моторах при прочих равных больше, чем в бензиновых.
Крутящий момент влияет на то, сколько энергии отдает мотор в текущий момент времени. Крутящий момент есть та величина, которая определяет фактически передаваемую в данный момент времени энергию на трансмиссию. Чем больше момент, тем сильнее тяга двигателя при текущих оборотах.
Что лучше: мощность или крутящий момент
Мощность и крутящий момент двигателя – величины взаимосвязанные. Это хорошо видно в формуле из первого пункта.
Пик крутящего момента на графике зависимости от частоты вращения мотора появляется раньше, чем пик мощности. Это справедливо как для дизельных, так и для бензиновых моторов. Однако у дизелей крутящий момент достигается раньше, и плато (интервал частоты вращения при пиковом значении) длиннее. У бензиновых ДВС мощность выше, хотя для ее достижения нужно раскрутить мотор почти до максимальных оборотов.
Сказать определенно, что лучше: мощность или крутящий момент, нельзя. Все зависит от случая. Трансмиссия современного авто способна трансформировать эти величины под требуемые условия. Поясним на примерах.
Для тяжелой техники, которой важна тяга в широком диапазоне оборотов, важнее крутящий момент. Мотор должен хорошо тянуть. Раскручивать его до предельных оборотов не нужно. Отчасти поэтому почти вся коммерческая техника оснащается дизельными моторами.
В гоночных автомобилях важнее мощность. Моторы этих авто по оборотам пилоты во время заездов держат в красной зоне. Двигатель отдает максимальную мощность. А трансмиссия преобразовывает мощность в тягу.
Для гражданских авто важен стиль вождения. Для езды на автомате подойдут оба мотора. Автоматическая трансмиссия будет держать мотор в диапазоне оборотов, при которых двигатель отдает максимум своего потенциала.
Для агрессивной езды на механике с раскручиванием двигателя в красную зону тахометра лучше подойдет бензиновый мотор. Но в этом случае нужно понимать, что для получения максимальной производительности от мотора потребуется держать его на пике оборотов и часто переключать передачи. Пик мощности у бензинового ДВС имеет малый диапазон и находится около максимальных оборотов. Для уверенных обгонов и ускорений нужно будет понижать передачу и раскручивать двигатель.
Для размеренной езды, особенно в городе, больше подходит дизель. Для обгона на дизельном авто зачастую не потребуется переходить на пониженную передачу, а высокий крутящий момент в широком диапазоне оборотов позволит реже переключаться.
Мощность и крутящий момент автомобильного двигателя
Так принято, что во время оценки технических характеристик любого автомобиля, прежде всего, смотрят на его мощность, однако не менее значительным показателем считается крутящий момент. Что представляют собой оба этих понятия, какова история их появления – обо всем этом и многом другом пойдет речь в нашем сегодняшнем материале.
Лошадиная сила и Ватт
Понятие «лошадиная сила» впервые использовал известный изобретатель и инженер конца 18-го – начала 19-го века Джеймс Уатт. Именно он придумал паровой мотор, а также первым просчитал мощность, которую развивает лошадь, поднимая уголь из шахты.
С тех пор, а это уже более чем 200 лет, развиваемая одной лошадью мощность, то бишь одна лошадиная сила, составляет 33 тыс. футов в мин. Эта мера используется в некоторых мировых государствах, но если говорить о Европе, то большее распространение там получила еще одна единица измерения мощности, именуемая ваттами. Ученые даже вывели формулу, и в соответствии с ней 1 л.с. = 746 Вт. Говоря иными словами, 1 кВт, равный 1 тыс. ваттам, соответствует 1 л.с., которая была умножена на 1,34.
Мощность двигателя: как измеряют
Говоря о понятии «мощность двигателя», важно отметить, что для него существуют не только различные единицы измерения, но и разные их способы, причем, каждый из этих способов измерения демонстрирует другой результат.
Стандартным способом измерения считается тот, который использует киловатты, он применяется в большинстве европейских стран. А вот когда мощность силовой установки дана в лошадиных силах, способы измерения могут розниться в зависимости от того, о каком именно государстве идет речь.
Так, в Японии и Соединенных Штатах для этого привлекают две разновидности показателей:
- Нетто. Подразумевается испытание мотора на стенде, причем, мотора, который оснащен всем, что необходимо для полноценной эксплуатации ТС – глушителем, вентилятором, генератором и т.д.
- Брутто. Данным способом испытывают обычно силовые установки, которые не оснащены дополнительными агрегатами. Мощность брутто на 10-20 процентов превышает мощность нетто.
DIN. Этот способ расчета мощности был внедрен немецким институтом стандартизации специально для измерения показателей моторов с т.н. неотделимым оборудованием, которое присутствует в машине по умолчанию. В этом случае имеется в виду насос и вентилятор системы охлаждения, генератор без нагрузки, топливный и масляный насос.
Крутящий момент, его соотношение с мощностью
Обе упомянутых выше единицы измерения мощности (лошадиные силы и ватты, а для укрупнения показателей последней единицы принято использовать понятие киловатт) придумал Дж. Уатт, однако движет авто крутящий момент, измеряемый в ньютон-метрах. Почему не от мощности двигателя машины зависит ее способность к движению?
Мощность и крутящий момент – тесно связанные между собой характеристики: мощность, измеряемая в ваттах, представляет собой пример умножения крутящего момента на 0,1047 и на число об./мин.
Говоря иными словами, мощность показывает объем работы, выполняемой за указанный промежуток времени. Крутящий момент демонстрирует саму способность двигателя выполнять эту работу.
Например, если авто застряло в болоте и перестало двигаться, мощность мотора равняется нулю, т.к. никакая работа не выполняется, тогда как крутящий момент присутствует даже при том, что его показатели окажутся минимальными, недостаточными для начала движения. Таким образом, крутящий момент без мощности бывает, но не наоборот.
На практике от мощности напрямую зависят скоростные показатели транспортного средства: чем она выше, тем быстрее может двигаться автомобиль. Крутящий момент (его еще называют «момент силы») — показатель силы вращения коленвала и его способность оказывать сопротивление вращению. Высокий крутящий момент двигателя нагляднее всего в процессе разгона или при езде в тяжелых условиях, когда мотор выдерживает критические нагрузки.
Еще одним важнейшим показателем, отображающим возможности двигателя, по праву считается диапазон оборотов, когда достигается наибольшая тяга. Также немаловажное значение имеет эластичность мотора, то есть его возможность развивать высокие обороты под большой нагрузкой. Имеется в виду соотношение между числом оборотов для наивысшей мощности и для достижения максимально возможного крутящего момента.
Это влияет на регулировку скорости движения посредством педалей акселератора и тормоза без использования КПП, а также возможность движения с маленькой скоростью на высших передачах.
Так, например, благодаря хорошей эластичности двигателя машина на 5-й передаче ускорится с 75-80-ти км/час до 120-ти, и чем быстрее это произойдет, тем эластичнее силовая установка. Если будет стоять выбор между двумя моторами с аналогичным объемом и мощностью, то лучше тот, который эластичнее, ведь он экономичнее, тише в работе, отличается большей износостойкостью.
Обороты силовой установки
При указании технических характеристик ТС присутствует понятие не только крутящего момента, но и оборотов двигателя. Понять, как они связаны между собой, можно лишь разобравшись в самой природе ДВС, а он представляет собой агрегат, в котором химическая энергия сгорающего в рабочей зоне топлива превращается в механическую работу.
Так, из-за возгорания топливной смеси начинается перемещение поршня, влекущее за собой проворачивание коленвала. Получается, что происходящие поочередные циклы расширения и сжатия активируют механизм, а он обеспечивает преобразование движений поршня в обороты коленвала.
Это позволяет нам сделать вывод, что основные характеристики любого ТС – это крутящий момент и мощность двигателя плюс обороты, когда требуемые показатели достигаются. Само понятие обозначает число выполненных коленвалом оборотов в мин. Мощность и крутящий момент – переменные величины, непосредственное воздействие на которые оказывает как раз количество оборотов.
Для расчета мощности специалисты пользуются обычными математическими вычислениями, в частности, существует формула крутящего момента через мощность, которая выглядит так:
- М — крутящий момент;
- n — частота вращения, измеряемая в оборотах в минуту;
- w — угловая скорость вращения вала.
У многих людей возникает вполне логичный вопрос о том, зачем измерять мощность через обороты и крутящий момент. На самом деле это важно по ряду причин и во многих случаях, в частности составление графика крутящего момента двигателя — обязательная процедура в процессе разработки и сертификации каждой новой силовой установки.
Полученные данные нужны для возможного дальнейшего совершенствования двигателя и достижения максимальных эксплуатационных характеристик.Благодаря периодическому проведению всех требуемых замеров и составлению графика можно оценить реальное техническое состояние мотора.
Что важнее?
Ключевым достижением или главной целью любого работающего мотора является тяга, для нее тепловая энергия и трансформируется в механическую. Высокие тяговые показатели больше присущи силовым агрегатам, работающим на дизтопливе, которые отличаются большим ходом поршня.
Высокий крутящий момент в этом случае сводится на нет сравнительно небольшим максимально допустимым количеством оборотов – это специальное решение конструкторов с целью увеличения ресурса мотора.
Для бензиновых же агрегатов характерно большее число оборотов, а также определенный крен к мощности, и обусловлено это легкостью деталей и низкой степенью сжатия. Справедливости ради следует отметить, что с каждым годом оба вида моторов (и на дизельном топливе, и на бензине) совершенствуются, поэтому они становятся ближе не только с конструктивной точки зрения, но и в плане показателей, а вот простейшее правило рычага все еще сохраняется: если больше сила, ниже скорость и меньше расстояние и наоборот.
Однозначно никто не скажет, что важнее – мощность или крутящий момент, не существует, ведь оба показателя важны.
Машины с высокой мощностью мотора способны развивать большую скорость, да и сам скоростной диапазон у них заметно выше, а вот авто с высоким крутящим моментом гораздо быстрее разгоняется до первой сотни.
Так как с ростом крутящего момента увеличивается мощность, то те силовые установки, обороты которых выше, обычно характеризуются и большим количеством «лошадок».
Здесь целесообразно упомянуть понятие рабочего диапазона — расстояния, если можно так выразиться, между предельно высоким крутящим моментом и аналогичной мощностью, когда мотор работает наиболее эффективно и демонстрирует высокую производительность в сочетании с экономичным расходом топлива.
Подводя итоги
Подводя итоги, следует отметить, что и мощность двигателя, и крутящий момент неимоверно важны. Касаемо того, какую силовую установку предпочесть – более мощную или ту, у которой выше крутящий момент, то при сравнительно одинаковой мощности лучше взять мотор более «моментный». Это особенно актуально в машинах и механической коробкой передач.
Мощность и крутящий момент двигателя
Что такое лошадиная сила в автомобиле
Понятие «лошадиная сила автомобиля» было введено ещё в 18 веке Джеймсом Уаттом. Это параметр, показывающий мощность автомобиля, сравниваемую с силой лошади.
Сколько лошадиных сил в автомобиле
1 лошадиная сила или л.с. равна мощности, необходимой для подъёма 75-килограммового груза на высоту один метр за 1 секунду. В некоторых случаях принято переводить л.с. в киловатты — тогда 1 лошадиная сила будет равна 735,5 Вт или 0,735 кВт.
Для определения мощности в л.с. конкретного автомобиля, надо перевести кВт, указанные в паспортных данных, в лошадиные силы. Делается это так: приведённые значения в киловаттах просто делятся на 0,735. Итоговое значение и будет означать лошадиные силы определённого автомобиля.
Несколько примеров для сравнения.
- Ниссан Микра с двигателем, объёмом 1 л, имеет показатель мощности 48 кВт. Чтобы определить параметр в лошадиных силах, надо разделить 48/0,735. Получается 65,3 или округлённо — 65 лошадей.
- Спортивная версия известного Фольксваген Гольф с мотором TSI на 2.0 л имеет мощность 155 кВт. Разделив число на 0,735, получаем значение в л.с. — 210.
- В паспортных данных отечественной «Нивы» указано 58 кВт, что равно 79 л.с. Часто это значение округляют, и указывается значение в 80 л.с.
Как узнать лошадиные силы автомобиля
Существует и другой способ вычисления лошадей. Практически на любом крупном СТО имеется специальная установка, легко определяющая, сколько лошадиных сил в автомобиле. Машину поднимают на платформу, фиксируют, педаль акселератора выжимают до упора. За несколько минут компьютер рассчитает значение.
Принято различать 2 системы измерения: отечественную и европейскую. Обе приравнивают л.с. к 75 кг х м/с.
Чему равна лошадиная сила в автомобиле
Таким образом, лошадиная сила в автомобиле равна разделённому значению кВт на 0,735. Киловатт — это метрическая единица измерения лошадиной силы. По-научному она сравнима с работой, производимой за 1 секунду при поднятии груза массой 75 кг на высоту один метр. Всё это с учётом земного притяжения.
Современный автомобиль считается высокоэффективным, если его двигатель имеет большую мощность по отношению к массе транспортного средства. Или так: чем легче кузов, тем больше параметр мощности позволит ускорить автомобиль.
Это хорошо видно ниже на примере высокопроизводительных авто.
- Додж Випер мощностью 450 л.с. имеет полную массу в 3,3 т. Соотношение мощность/вес составляет 0,316, разгон до сотни — 4.1 с.
- Феррари 355 Ф1 мощностью 375 л.с. — полная масса 2,9 т, соотношение — 0,126, разгон до сотни — 4,6 с.
- Шелби Сериес 1 мощностью 320 л.с. — полная масса 2,6 т, соотношение — 0,121, разгон до сотни — 4,4 с.
На что влияют лошадиные силы в автомобиле
Некоторые автомобильные издания пишут, что цена автомобиля определяется только «лошадками» под капотом. Так ли это? И почему в техданных автомобиля прописывают крутящий момент или КМ?
КМ — это следствие оказания воздействия на рычаг, знакомый всем по урокам физики. Соответственно, выводится и термин измерения в Нм. В ДВС роль рычага исполняет коленвал, а сила или энергия рождается при сгорании горючего. Она действует на поршень, создающий КМ.
Получается, что величина КМ тоже имеет важное значение, как и мощность. Только последний параметр подразумевает уже другую работу, совершённую за единицу времени. Она показывает, сколько раз в единицу времени ДВС создаёт КМ. Мощность обусловливается амплитудой вращения силовой установки или оборотами, а значит, зависит от КМ. Собственно поэтому она и рассчитывается в киловаттах.
Теперь непосредственно о влиянии.
- Мощность автомобиля требуется для форсирования определённых сопротивлений. Чем она выше, тем больше машина способна передюжить. В этом случае противодействующими силами выступают силы трения и качения колёс, сопротивление встречного воздуха и т. д.
- КМ влияет на возможности автомобиля непосредственно, ведь рядом с параметром «лошадей» всегда пишутся обороты, от которых зависит оптимальная мощность.
Таким образом, хвалёные лошадиные силы автомобиля ничто без крутящего момента, ведь именно последний показатель определяет динамику разгона, влияет на достижение двигателем апогея мощности.
Лошадиная сила непосредственно влияет и на транспортный налог, определяемый законом страны. Чем она выше, тем больше надо будет платить за машину.
Вычислить налог на автомобиль или ТН можно и своими силами, пользуясь следующей формулой: л.с. автомобиля х актуальную ставку и компоненту, выводимую отношением срока владения транспортным средством к общему количеству месяцев в году.
Лада Веста оснащена двигателем, развивающим 105 л.с. Если владелец проживает в Москве, то ставка налога на сегодня составляет 12 рублей. Из этого получается, что стоимость ТН за 1 год будет равна:
- 12×105=1260 рублей.
Фольксваген Гольф, оснащенный двигателем на 2.0 TSI GTI с КМ 152 кВт, обладает мощностью 207 л.с. Рассчитываем налог:
- 12×207=2484 рубля.
Топовый автомобиль Феррари GTB купе имеет под капотом 270 лошадей. Соответственно, налог будет составлять:
Мощность двигателя автомобиля
Какую реальную мощность развивает двигатель вашего автомобиля при различных режимах и условиях движения? Чаще — совсем не ту, что записана в свидетельстве о регистрации транспортного средства. Узнаем ответ на этот вопрос, вспомнив элементарную физику.
. и выполнив простой расчет в Excel.
Известно, что коэффициент полезного действия (КПД) нового современного бензинового автомобильного двигателя продолжает оставаться очень низким. Его значение составляет всего 20…25% и достигается лишь во время оптимального режима работы — при выходе на максимальную мощность при номинальных оборотах!
Потери величиной около 80% возникают в следствие:
— неполного сгорания бензина (около 25%. );
— потерь на трение в подвижных узлах мотора (около 5%);
— потерь тепла через систему охлаждения и систему отвода выхлопных газов (около 50%. ).
КПД прямо (но не линейно) пропорционален развиваемой мощности двигателя автомобиля. При работе двигателя с частотой 2500…3500 оборотов в минуту его реальный КПД не достигает и 10%.
Трудно представить, но каждые девять литров топлива из десяти рассеиваются в виде тепла в окружающем пространстве и «вылетают в трубу» в буквальном смысле этого слова. И только один литр бензина из десяти, сгорая, совершает полезную работу – перемещает автомобиль в пространстве.
КПД современного дизельного двигателя в оптимальном режиме достигает несколько большего значения — 40%. Поэтому дизельные двигатели существенно экономичнее бензиновых собратьев.
Расчет в Excel мощности двигателя автомобиля.
Запускаем на компьютере программу MS Excel. В качестве простейшего примера рассмотрим случай равномерного длительного движения по загородной трассе небольшого легкового автомобиля, оснащенного бортовым компьютером.
Исходные данные:
Первую тройку исходных данных возьмем из показаний бортового компьютера или из замеров, выполненных любым иным способом.
1. Среднюю скорость движения автомобиля v в километрах в час запишем
в ячейку D3: 90,0
2. Пройденное расстояние S в километрах внесем
в ячейку D4: 100,0
3. Средний расход бензина V в литрах введем
в ячейку D5: 6,5
4. Предположительный КПД двигателя η в процентах впишем
в ячейку D6: 10
5. Плотность бензина ρ в килограммах на кубический метр занесем
в ячейку D7: 750
Средние значения плотностей различных марок и видов топлива:
для бензина марки АИ-80 ρ =715 кг/м 3
для бензина марки АИ-92 ρ =735 кг/м 3
для бензина марки АИ-95 ρ =750 кг/м 3
для бензина марки АИ-98 ρ =765 кг/м 3
для дизельного топлива ρ =770…840 кг/м 3
для сжиженного газа ρ =600 кг/м 3
Плотность топлива существенно зависит от температуры!
6. Удельную теплоту сгорания бензина q в мегаджоулях на килограмм запишем
в ячейку D8: 43
Средние значения удельной теплоты сгорания различных видов топлива:
для бензина и дизельного топлива q =43 МДж/кг
для сжиженного газа ρ =45 МДж/кг
Результаты расчетов:
Выполним вывод расчетной формулы для средней мощности.
1. η = Q1 / Q2
η – КПД двигателя
Q1 –полезная тепловая энергия, затраченная на перемещение автомобиля
Q2 – вся тепловая энергия, выделенная при сгорании топлива
2. Q1 = A = N * t = N * S / v
A –работа, выполненная двигателем и затраченная на перемещение автомобиля
N –средняя мощность двигателя
t –время в пути
S –пройденный автомобилем путь
v –средняя скорость движения автомобиля
3. Q2 = q * m = q * V * p
q –удельная теплота сгорания топлива
m –масса израсходованного топлива
V –объем израсходованного топлива
p –плотность (удельная масса) топлива
4. η = Q1 / Q2 =( N * S / v )/( q * V * p )
5. N = q * V * p * v * η / S
Формула для расчета средней мощности двигателя автомобиля получена.
7. Вычислим среднюю мощность двигателя автомобиля N в киловаттах при заданном режиме движения
в ячейке D10: =(D6/100)*D8*1000000*D7*(D5/1000)*(D3*1000/60/60)/(D4*1000)/1000 =5,241
Переведем киловатты в лошадиные силы
в ячейке D11: =D10*1000/735,49875 =7,125
Теперь вы можете выполнить расчет в Excel при любых иных исходных данных и определить реально развиваемую среднюю мощность двигателя автомобиля при различных режимах движения.
Ответ на вопрос:
Для движения небольшого легкового автомобиля со скоростью 90 км/час по загородной трассе достаточно мощности двигателя всего в 7 лошадиных сил! Почти у всех автомобилей такого класса максимальная мощность двигателей превышает 80…100 лошадиных сил! Безусловно, такая мощность необходима для быстрого разгона и уверенного движения на подъемах и по дорогам с повышенным сопротивлением (грязь, снег). С мощностью двигателя в 7 лошадиных сил автомобиль до скорости 90 км/час будет разгоняться, наверное, с десяток минут…
Прошу уважающих труд автора скачивать файл после подписки на анонсы статей!
Статьи с близкой тематикой
Отзывы
21 комментарий на «Мощность двигателя автомобиля»
-
Виктор 24 Авг 2014 00:19
Интересно, конечно. Есть ли возможность оценить КПД конкретного автомобиля? Как можно учесть турбонаддув? С уважением Виктор
О влиянии турбонаддува на КПД мнения специалистов разнятся. Если при прочих равных автомобиль с турбонаддувом в среднем меньше потребляет литров топлива на 100 километров пути чем этот же автомобиль без турбонаддува, то значит КПД двигателя такого автомобиля выше.
Оценить КПД двигателя конкретного автомобиля в «домашних условиях» сложно. Для этого необходимо знать либо общий коэффициент сопротивления движению (трение и о воздух и о дорогу), либо силу, которую следует приложить к автомобилю для обеспечения движения с заданной скоростью.
ИМХО, самая оптимальная схема привода автомобиля у. заводного детского автомобильчика. Там вся энергия завода тратится сугубо на движение, без холостых оборотов перед светофором и в других случаях. Заманчиво сделать большой накопитель энергии, его мог бы постоянно «подзаводить» небольшой ДВС, а движуха авто обеспечивалсь бы по трансмиссии с заводной пружиной.
Проблемы езды на затяжном подъёме, быстрого старта от светофора представляется решаемыми.
Никто не считает реального расхода топлива на одну персону с учётом заполненности салона, КПД с учётом соотношения «снаряженной массы» к фактической полезной нагрузке.
Пора уже сделать двигатель с переменной мощностью и расходом топлива по примеру ракетных двигателей с разной тягой и расходом топлива.
Я нашёл Ваш Блог на просторах интернета, когда сам «изобретал» формулу для расчёта средней мощности, выдаваемой ДВС. Я ещё «изобрёл» формулу для двигателя, который работает стационарно: вместо средней скорости автомобиля, пройденного пути и израсходованного на этом пути топлива, используется часовой расход (л/час).
N–средняя мощность двигателя, кВт;
q–удельная теплота сгорания топлива, МДж/кг;
Р-часовой расход топлива, л/час;
p–плотность топлива, кг/м3;
К-переводной коэффициент, =2,7778Е-06.
Ещё можно в двигающемся автомобиле учитывать мгновенный расход (л/100км) и скорость, и в маршрутном компьютере будет показываться выдаваемая двигателем мощность, как обороты, например.
У меня в голове крутится одна мысль. Правда, это скорее мечта — на реализацию финансов пока не хватает, плюс остаётся вопрос с регистрацией этого дела в ГИБДД.
В общем, задумка такая: хочу убрать из автомобиля ДВС и заменить его дизель-электрикой
То есть поставить на ось (можно на обе) электрические двигатели, вместо КПП батареи, а вместо ДВС — генератор.
Зачем всё это? Так получится как раз та самая «заводная машинка», а если ещё и рекуперацию добавить — это вообще сказка 🙂
У электрических двигателей, на мой взгляд, одни плюсы по сравнению с ДВС — механически намного проще и надёжней, КПД близко к 100%, почти не шумят
Конечно, генератор — тот же ДВС, но он, в отличие от своего собрата, будет работать в одном режиме, на который и был спроектирован. То есть опять же меньший износ и более высокий КПД. А рекуперация, кроме экономии топлива, даёт меньший износ тормозов.
Пока не наткнулся на ваш блог, задавался вопросом — а хватит ли мощности генератора?
Ведь мощность ДВС у моей машины 90 л.с. (около 60 кВт), а под капот хорошо если 10-киловаттный генератор влезет.
Понятно, что это только максимальная мощность, а средняя намного меньше. Но я хотел найти конкретные цифры, хотя бы из статистики.
Ваш расчёт — 5 кВт — меня обрадовал. Получается, если удастся запихнуть 10-киловаттник, среднюю скорость по прямым чистым участкам он сможет обеспечить и без батарей. А запас в батареях понадобятся для разгона, подъёма и преодоления каши на дорогах
Машина у меня — минивэн, с местом особых проблем нет
Если генератор не влезет под капот, можно взять мощность чуть поменьше
Коробка (на её место думаю поставить батареи) не очень большая, но и батарей, думаю, много не надо — это же не чистый электромобиль
Боюсь только, что если когда-нибудь и примусь за реализацию своей мечты, сменю уже не одну машину 🙂
Но, опять же, присматриваюсь к грузовичкам-полуторкам — двухкабинные варианты вместят всю семью, а генератор можно и в кузов поставить, так что может это и к лучшему.
Интересная идея. Только не реализуют ее, думаю, по следующей причине: зачем от дизельного двигателя механическую энергию преобразовывать в электрическую, а затем обратно, когда колесо вот оно — рядом? Дешевле? Сомнительно.
Вы правы, массово не реализуют её потому что дорого, плюс все привыкли к ДВС
Для выпуска таких авто нужно проектирование, а это совсем не копейки и неизвестно, окупится ли это
Электромобили в последнее время завоёвывают популярность благодаря Тесле, но всё равно пока многие смотрят на них с недоверием, хотя другие автопроизводители тоже потихоньку подтягиваются
Но всё-таки реализации есть
Если не ошибаюсь, карьерные самосвалы и МАЗовские «Ураганы» именно дизель-электрические (не уверен только, что сделано именно так, как я задумал)
Кроме того, есть гибридные авто — сразу с ДВС и электродвигателем, где аккумулятор заряжается от ДВС и вроде бы при торможении (в чистых электромобилях — Теслах — рекуперация точно есть)
Зачем механическую энергию преобразовывать в электрическую?
Я расчёты не проводил, но думаю, что КПД увеличится
Во-первых, электродвигатели имеют КПД, близкий к 100%
То есть их потерями можно пренебречь, по крайней мере, в грубых расчётах
Во-вторых, КПД у ДВС рассчитано только на идеальный режим, который можно достичь только на трассе, и то не всегда
В городе же с его пробками и светофорами с этим вообще всё печально
Генератор же всегда работает примерно в одном режиме, близком к идеальному
Если он будет питать только аккумуляторы, то ему даже увеличивать мощность не придётся при нажатии педали газа, в отличие от ДВС
В-третьих, если электродвигатели можно использовать как генераторы, их можно использовать при торможении и дополнительно заряжать аккумуляторы «нахаляву» (хотя на самом деле никакой халявы, конечно, нет, просто обычно энергия от торможения тратится впустую)
В Теслах так и сделано — плавное торможение использует двигатели (и работает рекуперация), а обычные тормоза включаются при резком нажатии на педаль
То есть ещё и износ тормозной системы снижен
Аккумуляторы при зарядке и отдаче, конечно, теряют часть энергии
Но намного меньше, чем теряется в коробке, карданах и редукторах
Ещё плюс — упрощается ремонт и обслуживание
Электродвигатели по сравнению с ДВС вечные, особенно если сравнивать с современными (сейчас их проектируют на меньший расход и более чистый выхлоп, но запас хода при этом сильно теряется)
Другая механика — коробка, редукторы, карданы (то есть где нагрузка и износ самые высокие) — становится не нужна
Остаётся подвеска, рулевое, тормоза, сами двигатели, ну и «гранаты» для передачи вращения на колёса
А генератор проще снять для ремонта, чем ДВС (или вообще заменить, если ремонт уже невозможен)
Генератор, кстати, может ещё и для других нужд пригодиться — на даче, например или на пикнике 🙂
Вообще, можно переделать свою машину и в чистый электромобиль — вместо генератора поставить дополнительные батареи и разъём для зарядки
Такое давно уже делают специализированные фирмы и у нас, и за рубежом, да и своими руками можно
Но в России на таком много не поездишь — заряжать особо негде
А если встанешь на трассе — «ведро электронов» никто в «бак» залить не сможет
Рассчитать мощность ЭЛементарно просто! Надо знать вес машины, разгон до сотни. КПД ЛЮБОГО бензинового ДВС 16%. (то-же легко рассчитать!)
Формула: n*t=m*1,16 n-в л.с., t-cек., m- кг.
Пример. Жигули. n-? t-18 сек. m-1170 кг.
Решение: 1170*1,16:18=75 л.с.
Nissan 1,4 n-87 сил m-1050 кг t-?
Решение: 1050*1,16:87=14 секунд
Какой-нибудь. n-250 сил! разгон-10 секунд! m-?
Решение: 250*10:1,16=2155 кг.
Самое удивительное-физики хх1 века не научились находить ускорение при разгоне автомобиля. Основа всех расчётов- СРЕДНЯЯ скорость, (а её путают с конечной!) Ускорение свободного падения на планете Земля-4,9. м/сек.сек. ,а НЕ 9,8.
Эту ошибку маскируют так, что «сам чёрт не разберёт»
(посмотрите в интернете: почему s/t=at, a at*t=2s ?
Никто ничего не маскирует. Вы просто смешали вместе формулы и понятия равномерного и равноускоренного движений.
При равномерном (при v0=0):
s — единственная переменная, зависящая от t!
При равноускоренном при (v0=0):
s=v*t/2=a*t*t/2 (a≠0 a=const v=a*t=var);
s и v — переменные. Вычисляются для конкретного значения параметра t — момента времени.
мощность ДВС на автомобиле находится только через разгон (принято от 0 до сотни).Главное-найти правильно ускорение. Его надо находить ТОЛЬКО из СРЕДНЕЙ скорости! Ускорение, найденное через скорость и мощность ОДИНАКОВЫ! n/m=a. равно (v+V):2/t.
КПД бензинового ДВС=16%. (у дизеля-МЕНЬШЕ, т.к. теплотворная способность у солярки МЕНЬШЕ.
По причине сгорания бензина-детонации при обеднении и обязательного наличия дроссельной заслонки у бензина, дизель при малых нагрузках экономичнее бензина.
Роль др. заслонки-перераспределять мощность, выдаваемую двигателем: заслонка открыта-все силы на разгон. Закрыта-все силы на торможение. В переменных режимам баланс мощности (и расхода топлива на данных оборотах)=100%.
Формулы расчёта КПД, ускорения,мощности, разгона до сотни, необходимой мощности на участке пути, массы (веса) автомобиля.
Ускорение. (v+V):2/t «Москвич»: (0+27,8):2:18 а=0,77 м./сек.сек.
Необходимая мощность (при 100% КПД): n=ma 1170*0,77=900 кг.м. Это-12 л.с. А двигатель-75 л.с.
Соотношение- 1:6,25. 16%.
Необходимая мощность на участке пути:
накатом машина прошла 420 м. со скорости 50 км/час.
Средняя скорость-7 м/сек. t-60 сек. а=420:60:60
а=0,12 м/сек.сек. Необходимая мощность: 1170*0,12*6,25/75. n=11,7 л.с. А двигатель на этих оборотах (1866) выдаёт 25 л.с. 13,3 л.с. уходят на всасывание воздуха. А у дизеля-экономия.
Универсальная формула : n*t=m*1,16 n-в л.с. t-в секундах, m-в кг.
Пример: n=87 л.с. m=1050 кг. t-? 1050*1,16:87=14 секунд- (мой Nissan-1,4)
Пример: m-1170 кг. t-18 сек. n-? 1170*1,16:18=75 л.с. («Жигули-1,5»)
Ускорение через n и m. 12n=ma 12*102:1150 а=1,06 Разгон до сотни-13,9:1,06=13,1 м/сек.
Проверьте на ЛЮБОЙ машине !
«Ускорение»-это НЕ изменение скорости. Это-коэффициент энергии движения. Оно НЕ зависит от графика движения и всегда одинаково при одном пути и времени.
Со времён Галилея неверно находится средняя скорость.
«яблоко упало. » s=4,9. м. t=1 сек. v средняя=
Нельзя путать КОНЕЧНУЮ скорость со средней!
При «средней» скорости=9,8. и ускорение будет 9,8.
А если «схитрить» и 9,8 разделить на 2, то получим
s/t=V СРЕДНЕЙ=at !! а V (средняя,она же at)*t=s !
Конечная скорость у «яблока. »=(0+V кон):2=at
Это значит,что V конечное=2at. Формула должна быть:
И ускорение надо находить из средней скорости, и оно у «яблока. »=4,9 м/сек.сек.,а не 9,8.
Надо чётко разделять: тело ДОСТИГЛО скорости, и тело ДВИГАЛОСЬ со средней скоростью. В первом случае
at=v кон.:2, а во втором -V конечное=2at
at-это равномерное движение. Начальная и конечная скорости равны.
Иван, Вам нужно не здесь писать, а в Академию Наук или сразу в Нобелевский Комитет. Особенно насчет ускорений, «выведите их на чистую воду»! Да, и про КПД, зависящий от теплотворной способности топлива не забудьте.
Удивительный взгляд на простые вещи!
Бензиновый ДВС работает строго на смеси 1:14,7.
Задача и карбюратора и впрыска-подготовить такую смесь
на ВСЕХ режимах, так как она сгорает с максимальной температурой и отдачей.
Наполнение смесью цилиндров всегда 100% (кроме режима «торможения двигателем». Но, для торможения есть тормоза,да и при торможении двиг. расход сохраняется). Это значит,что бензиновый ДВС потребляет топливо не «по нагрузке,а по оборотам» двигателя.Дизель-наоборот.
Причина-нельзя менять пропорцию бензин-воздух. Бедная смесь-детонация,богатая-сгорает в выхлопной трубе. Выход из положения-дроссельная заслонка. Она перераспределяет мощность на данных оборотах-скорости. Открыта-все силы на разгон. Закрыта-все силы на торможение. В переменных режимах часть сил на разгон,остальные-на торможение. Общий баланс мощности и расхода топлива (на этих оборотах) -100%.
Но как сделать автомобиль экономичнее?
Я вижу 2 способа: 1) -придать бензину свойство солярки-не детонировать при обеднении при уменьшении нагрузки,но с открытой полностью дроссельной заслонкой.
2). Наполнять цилиндр смесью «по нагрузке» -разгон
,в гору. т.е. -изменять наполнение цилиндров.
Это я делал неоднократно с двигателем «Москвича» с
80-х годов. Как? Снимал распредвал и делал наплавку на половину ширины ВПУСКНЫХ кулачков с расчётом,чтобы впускной клапан закрывался в такте сжатия за 25-30 градусов до ВМТ. Оставшейся смеси хватает ехать с набранной скоростью. Это-«экономичный» режим (около 25 л.с.) Второй режим-75 л.с. достигается сдвигом коромысел на поверхность кулачка без наплавки. Просто изменял фазы наполнения цилиндров. И-переключатель фаз. Что это давало:
-прямая экономия топлива до 30-40%
-идеальное перемешивание смеси:переход из одного цилиндра в другой.
-снижение компрессии до 2-х атм. -нет большого давления на вкладыши. Долговечность- как у дизеля.
-возможность использовать низко-октановый бензин.
-Самое главное: идёшь в общем потоке с реальной экономией без желания кого-то обогнать. (ну,а при желании-переключаешь наполнение — (фазы) в»одно касание».
-выхлоп значительно чище. В гараже и мотор работает и двери закрыты.
Пытался публиковать,но особенного интереса нет.
. опять про ускорение.
Ускорение НЕ зависит от графика движения тела!
Если путь и время одинаковы-одинакова и СРЕДНЯЯ скорость. Не имеет значения,как тело двигается-равномерно,равно-ускоренно,замедляя движение,прыжками, с остановками. Если за время t путь-s-одинаковы- ОДИНАКОВА И СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ-«at». А из неё и надо находить ускорение.
Бегун пробежал 100 метров за 10 секунд. Средняя скорость-at=10 м/сек. Ускорение будет: at=10
а*10=10 а=1 м/сек.сек.
С первого шага он развил скорость 10 м/сек. Можно, вроде,сказать,что его движение-равномерное. Но в действительности он РАВНОМЕРНО не пробежал ни одного метра! Он сделал около 50 прыжков,ускоряясь и останавливаясь. Но средняя скорость-10 м/сек. И «а»- 1 м/сек.сек.
Автомобиль с места,с ноля, тоже прошёл 100 м. за 10 секунд. Он двигался равномерно-ускоренно. На финише его скорость была 72 км./час- 20 м/сек.
Но СРЕДНЯЯ скорость -10 м/сек. И ускорение-1 м/сек.сек. Такое же,как у бегуна. Так ведь и автомобиль двигался НЕ равномерно-ускоренно. Рабочий такт разгонял машину,а всасывание,сжатие,выхлоп-тормозили!
Очень легко узнать мощность бегуна и машины:
пусть вес бегуна-75 кг. n=m*a 75*1=75 кг.м. — 1л.с.
Автомобиль. (жигули). Обгонит-ли он бегуна?
Считаем: n=m*a*6,25 1170*1*6,25=7312 кг.м 97,5 лс 6,25-это 16%
А мотор-75 сил. Не догонит! А на сколько отстанет? Ищем ускорение: 75=1170*а*6,25 а=0,77 м/сек.сек. (75-это Л.С.) Умножаем на 75 кг.м.
За 10 секунд Жигули пройдут : s=att 0,77*10*10
s=77 метров. Бегун обгонит машину на 23 метра.
Если бегун продолжит так бежать, машина догонит его
в конце 13-ой секунды: s=att s=0,77*13*13
s=0,77*13*13=130 метров. И бегун пробежит 130 метров за 13 секунд.
А имел бы Жигуль мотор 97,5 л.с. -были бы на финише вместе.
Вопрос: какая нужна мощность двигателя,передача, расход бензина на участке пути. 500 метров ?
Надо определить: с какой скорости машина пройдёт накатом 500 метров до остановки? Предположим, машина катилась минуту. 60 секунд. Её средняя скорость-8,33 м/сек. Начальная скорость-2at, т.е. -16,7 м/сек. 60 км.
Какая нужна мощность двигателя,чтобы двигаться со средней скоростью 30 км/час- (8,3 м/сек)? Вес машины- 1170 кг. «Москвич»,»Жигули».
Найдём «ускорение» при снижении скорости, но оно-же и при средней скорости: s=att. 500=а*60*60. а=0,14 м/сек.сек. Требуется мощность (100% КПД) -m*a
1170*0,14=162,5 кг.м/сек. Это-2,17 л.с. КПД-16%
2,17*6,25=13,5 л.с. (сам таскал на ИЖе «Москвича» по асфальту. )
60 км/час-это 2300 оборотов двигателя в минуту. Это 6,72 кг. бензина в ЧАС. На 60 км. Мощность двигателя на этих оборотах-30 л.с. А достаточно-13,5 сил. Можно ехать на 4-й передачу, -заслонка открыта на половину. (но «кушает» на 30 сил).
А если: колёса под спущены, дорога худая. накат всего. 200 метров. Считаем.
Время (со скорости 60 км/час) -s=att. s=200. at-8,3
t=24 секунды, «а»=0,5 м/сек.сек. Нужна мощность 48,75 л.с. НА ЭТИХ ОБОРОТАХ ! А мотор выдаёт-30 л.с. Не хватит даже 3-й передачи-*1,3. Надо 2-ю передачу-*2- ,60 сил. Но их много. Надо не полный газ: часть сил на движение,остальные-на всасывание.
48,75 сил-на движение,11-на всасывание. НО бензин-на 60 сил. Около 13,5 литров в час.
Дизель в первом эксперименте точно экономичнее бензина, во 2-м -надо считать . (навряд-ли экономичнее).
всех «пугает»: как двигатель тратит всю мощность
на всасывание воздуха через щель под заслонкой 0,2-2 мм ? (наверно, так и представляют: табун в десятки, сотни лошадей «ломится» в эту щель. )
Подсчитаем в кг.: какое давление на заслонку при 6000 об/мин ?
Дано: двигатель при 6000 об/мин выдаёт 87 л.с.
Его крутящий момент равен: 87*75/6,25/100. 10,44 кг.м. Это на одном обороте. Но на одном обороте 2 рабочих такта. 10,44:2=5,22 кг. (если ладонью закрыть карбюратор,можно ощутить,отрывая ладонь,эту силу). Так ведь 6000 редко,кто крутит так мотор! Обычно,2-4 т. оборотов-40-130 км/час. Карбюратор распределяет эти килограммы: постоянная скорость-80 км/ч. Обороты-2,2 тысячи (на 5-ой). На карбюраторе-
около 2-х кг. Чтобы машина шла равномерно-1 кг. -на вращение колёс, 1 кг. -на торможение- (всасывание) .
Сколько кг.м. на ведущих колёсах? 1*2*4/о,6=13,3 кгм
(4-это редуктор, 0,6-диаметр колёс). Мощность двигателя на этих оборотах-32 л.с. Требуется-16. Расход-6,7 л/час. (дизель «скушает» 3,3 литра)
. пусть СРЕДНЯЯ скорость- 6 МЕТРОВ В СЕКУНДУ
. at-тоже СРЕДНЯЯ скорость,но она = 2*3 метра/сек.
6=2*3 НО, исчисления-разные !
9,8. =4,9. *2 V конечная= 2at,(если v нул.=0)
Путь «яблока. »- (площадь треугольника) — S=(V+V)/2*t
будет: S=(0+2at)/2*t, т.е. s=at*t
и,никаких двоек в знаменателе !
ракета 5 тонн поднялась на 10 км. за 40 сек. «а»=? n=?
а=S/tt, 10000_1600=6,25 м/сс.
КПД (ДВС)=16% (у ракеты МЕНЬШЕ) F=m*a. n=F*кпд. 5000*6,25*6,25:75=2604 л.с.
КПД ракетного двигателя меньше,чем ДВС, по-этому керосина сгорит больше,чем бензина
Источник https://mbmsystems.ru/dvigatel/kak-schitaetsya-moshhnost-dvigatelya.html
Источник https://720-armour.ru/dvigatel/v-chem-izmeryaetsya-moshhnost-dvigatelya.html
Источник http://al-vo.ru/o-zhizni/moshhnost-dvigatelya-avtomobilya.html
Источник