От чего зависит мощность двигателя автомобиля: Почему автомобиль со временем теряет мощность — Российская газета

Почему автомобиль со временем теряет мощность — Российская газета

В процессе эксплуатации автомобиля определенные его характеристики неизбежно меняются. Некоторые автовладельцы замечают, что со временем машина становится менее приемистой, теряет в динамике разгона и не так резво, как прежде, идет на обгон. Возможно, дело в том, что двигатель перестает работать на всю свою мощность? Рассмотрим факторы, которые влияют на отдачу мотора.

Издание aif.ru в своей публикации отмечает, что проблемы с работой двигателя автомобиля возникают, в первую очередь, из-за несвоевременного технического обслуживания.

Прежде чем говорить о причинах снижения эффективности работы мотора, стоит исключить одну из главных причин — механические повреждения его компонентов. Очевидно, что, если в моторе есть изношенные или поврежденные поршни, поршневые кольца, цилиндры, прокладки или другие детали, рассчитывать на то, что он будет работать исправно, не приходится. И не стоит забывать, что повреждение деталей двигателя оборачивается для автовладельца чаще всего дорогостоящим ремонтом или заменой компонентов.

Кроме того, на эффективность работы двигателя и на его способность выдавать заявленный максимум мощности напрямую влияет качество используемого топлива. Здесь действует простое правило: для того, чтобы двигатель работал по заявленным параметрам мощности, для его заправки необходимо использовать тип топливо, рекомендованный автопроизводителем. Например, современные турбомоторы и атмосферные двигатели предполагают применение топлива АИ-98. Манипуляции с целью адаптировать такой двигатель под более дешевое топливо — а такой маневр позволяет совершить блок управления мотором — приводят к тому, что мощность силового агрегата снижается, по меньшей мере, на 10-15%.

Для приготовления воздушно-топливной смеси в камеру сгорания двигателя поступает воздух из вне. И качество такой смеси напрямую зависит от чистоты воздуха и от его объема. Воздушный фильтр в системе двигателя ответственен за очистку воздуха. Нерегулярная замена этого компонента приводит к тому, что в камеру сгорания поступает плохо очищенный воздух и поступает он в недостаточном объеме именно из-за того, что грязный фильтр пропускает воздуха меньше, чем раньше. Все это влияет на качество топливной смеси, а значит, и на эффективность работы мотора. Чтобы избежать таких ситуаций, рекомендуется менять топливный фильтр не реже одного раза в год, а при больших пробегах — каждые 15 тыс. км.

Кислородный датчик — важный элемент системы дожига отработанный газов. Для работоспособности этого компонента качество топлива становится критичным условием. Если долгое время автомобиль работает на некачественном «горючем», катализатор загрязняется продуктами сгорания топлива и повреждается. Из-за этого кислородный датчик выдает блоку управления двигателем неправильные данные о качестве воздушно-топливной смеси. А блок управления, в свою очередь, передает двигателю неверные команды, и тот не может работать на полную мощность. Для того, чтобы исключить такие проблемы, стоит менять кислородные датчики каждые 80 тыс. км пробега.

Чистота и работоспособность компонентов топливной системы также влияют на показания работы мотора. Мощность двигателя может упасть из-за того, что топливный насос засорился или, например, забились форсунки впрыска топлива. В этом случае пропускная способность этих элементов снижается, в камеру сгорания не падает в нужном объеме топливо, в итоге из-за этого двигатель работает на 50%.

Купившим электронный ОСАГО больше не нужно возить с собой его распечатку:

Мощность и крутящий момент — что это?

ЧТО ТАКОЕ ЛОШАДИНАЯ СИЛА?

— У тебя сколько сил? — такой вопрос слышал любой, кто хоть немного касался мира автомобилей. Никому даже пояснять не надо, какие силы на самом деле имеются в виду — лошадиные. Именно в них мы привыкли оценивать мощность мотора, одну из важнейших потребительских характеристик машины.

Уже и гужевого транспорта практически не осталось даже в деревнях, а эта единица измерения живёт и здравствует больше ста лет. А ведь лошадиная сила — величина, по сути, нелегальная. Она не входит в международную систему единиц (полагаю, многие со школы помнят, что называется она СИ) и потому не имеет официального статуса. Более того, Международная организация законодательной метрологии требует как можно скорее изъять лошадиную силу из обращения, а директива ЕС 80/181/EEC от 1 января 2010 прямо обязует автопроизводителей использовать традиционные «л. с.» только как вспомогательную величину для обозначения мощности.

Но не зря считается, что привычка — вторая натура. Ведь говорим же мы в обиходе «ксерокс» вместо копир и обзываем клейкую ленту «скотчем». Вот и непризнанные «л.с.» сейчас используют не только обыватели, но и едва ли не все автомобильные компании. Какое им дело до рекомендательных директив? Раз покупателю удобнее — пусть так и будет. Да что там производители — даже государство на поводу идёт. Если кто забыл, в России транспортный налог и тариф ОСАГО именно от лошадиных сил высчитываются, как и стоимость эвакуации неправильно припаркованного транспорта в Москве.

Лошадиная сила родилась в эпоху промышленной революции, когда потребовалось оценить, насколько эффективно механизмы заменяют животную тягу. По наследству от стационарных двигателей эта условная единица измерения мощности со временем перешла и на автомобили

И никто бы к этому не придирался, если не одно весомое «но». Задуманная, чтобы упростить нам жизнь, лошадиная сила на самом деле вносит путаницу. Ведь появилась она в эпоху промышленной революции как совершенно условная величина, которая не то что к автомобильному мотору, даже к лошади имеет достаточно опосредованное отношение. Смысл этой единицы в следующем — 1 л.с. достаточно, чтобы поднять груз массой 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. Фактически, это сильно усреднённый показатель производительности одной кобылы. И не более того.

Иными словами, новая единица измерения очень пригодилась промышленникам, добывавшим, к примеру, уголь из шахт, и производителям соответствующего оборудования. С её помощью было проще оценить преимущество механизмов над животной силой. А поскольку приводились станки уже паровыми, а позднее и керосиновыми двигателями, то «л.с.» перешли по наследству и к  самобеглым экипажам.

Джеймс Уатт — шотландский инженер, изобретатель, учёный, живший в XVIII — начале XIX века. Именно он ввёл в обращение как «нелегальную» сейчас лошадиную силу, так и официальную единицу измерения мощности, которую назвали его именем

По иронии судьбы изобрёл лошадиную силу человек, именем которого названа официальная единица измерения мощности — Джеймс Уатт. А поскольку ватт (а точнее, применительно к могучим машинам, киловатт — кВт) к началу XIX века тоже активно входил в оборот, пришлось две величины как-то приводить друг к другу. Вот здесь-то и возникли ключевые разногласия. Например, в России и большинстве других европейских стран приняли так называемую метрическую лошадиную силу, которая равна 735,49875 Вт или, что сейчас нам более привычно, 1 кВт = 1,36 л.с. Такие «л.с.» чаще всего обозначают PS (от немецкого Pferdestärke), но есть и другие варианты — cv, hk, pk, ks, ch… При этом в Великобритании и ряде её бывших колоний решили пойти своим путём, организовав «имперскую» систему измерений с её фунтами, футами и прочими прелестями, в которой механическая (или, по-другому, индикаторная) лошадиная сила составляла уже 745,69987158227022 Вт. А дальше — пошло-поехало. К примеру, в США придумали даже электрическую (746 Вт) и котловую (9809,5 Вт) лошадиные силы.

Вот и получается, что один и тот же автомобиль с одним и тем же двигателем в разных странах на бумаге может иметь разную мощность. Возьмём, например, популярный у нас кроссовер Kia Sportage — в России или Германии по паспорту его двухлитровый турбодизель в двух вариантах развивает 136 или 184 л.с., а в Англии — 134 и 181 «лошадку». Хотя на самом деле отдача мотора в международных единицах составляет ровно 100 и 135 кВт — причём в любой точке земного шара. Но, согласитесь, звучит непривычно. Да и цифры уже не такие впечатляющие. Поэтому автопроизводители и не спешат переходить на официальную единицу измерения, объясняя это маркетингом и традициями. Это как же? У конкурентов будет 136 сил, а у нас всего 100 каких-то кВт? Нет, так не пойдёт…

КАК ИЗМЕРЯЮТ МОЩНОСТЬ?

Впрочем, «мощностные» хитрости игрой с единицами измерения не ограничиваются. До последнего времени её не только обозначали, но даже измеряли по-разному. В частности, в Америке долгое время (до начала 1970-х годов) автопроизводители практиковали стендовые испытания двигателей, раздетых догола — без навески вроде генератора, компрессора кондиционера, насоса системы охлаждения и с прямоточной трубой вместо многочисленных глушителей. Само собой, сбросивший оковы мотор легко выдавал процентов на 10-20 больше «л.с.», так необходимых менеджерам по продажам. Ведь в тонкости методики испытаний мало кто из покупателей вдавался.

Другая крайность (но гораздо более приближенная к реальности) — снятие показателей прямо с колёс автомобиля, на беговых барабанах. Так поступают гоночные команды, тюнинговые мастерские и прочие коллективы, которым важно знать отдачу мотора с учётом всех возможных потерь, и трансмиссионных в том числе.

Мощность также зависит от того, как её измерять. Одно дело крутить на стенде «голый» мотор без навесного оборудования и совсем другое — снимать показания с колёс, на беговых барабанах, с учётом трансмиссионных потерь. Современные методики предлагают компромиссный вариант — стендовые испытания двигателя с необходимой для его автономной работы навеской

Но в итоге за образец в различных методиках вроде европейских ECE, DIN или американских SAE приняли компромиссный вариант. Когда двигатель устанавливают на стенде, но со всей необходимой для бесперебойного функционирования навеской, включая стандартный выпускной тракт. Снять можно только оборудование, относящееся к другим системам машины (к примеру, компрессор пневмоподвески или насос гидроусилителя руля). То есть тестируют мотор ровно в том виде, в котором он фактически стоит под капотом автомобиля. Это позволяет исключить из финального результата «качество» трансмиссии и определить мощность на коленвале с учётом потерь на привод основных навесных агрегатов. Так, если говорить о Европе, то эту процедуру регламентирует директива 80/1269/EEC, впервые принятая ещё в 1980 году и с тех пор регулярно обновляемая.

ЧТО ТАКОЕ КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ?

Но если мощность, как говорят в Америке, помогает автомобили продавать, то двигает их вперёд крутящий момент. Измеряют его в ньютон-метрах (Н∙м), однако у большинства водителей до сих пор нет чёткого представления об этой характеристике мотора. В лучшем случае обыватели знают одно — чем выше крутящий момент, тем лучше. Почти как с мощностью, не правда ли? Вот только чем тогда «Н∙м» отличаются от «л. с.».?

На самом деле, это связанные величины. Более того, мощность — производная от крутящего момента и оборотов мотора. И рассматривать их по отдельности просто нельзя. Знайте — чтобы получить мощность в ваттах необходимо крутящий момент в ньютон-метрах умножить на текущее число оборотов коленвала и коэффициент 0,1047. Хотите привычные лошадиные силы? Нет проблем! Делите результат на 1000 (таким образом получатся киловатты) и умножайте на коэффициент 1,36.

Чтобы обеспечить дизелю (на фото слева) высокую степень сжатия, инженеры вынуждены делать его длинноходным (это когда ход поршня превышает диаметр цилиндра). Поэтому у таких моторов крутящий момент конструктивно получается большим, но предельное число оборотов приходится ограничивать ради повышения ресурса. Разработчикам бензиновых агрегатов, наоборот, проще получить высокую мощность — детали здесь не такие массивные, степень сжатия меньше, так что двигатель можно сделать короткоходным и высокооборотным. Впрочем, в последнее время различие между дизелями и бензиновыми агрегатами постепенно стирается — они становятся всё более похожими как по конструкции, так и по характеристикам

Выражаясь техническим языком, мощность показывает, сколько работы способен выполнить мотор за единицу времени. А вот крутящий момент характеризует потенциал двигателя к совершению этой самой работы. Показывает сопротивление, которое он может преодолеть. Например, если машина упрётся колёсами в высокий бордюр и не сможет тронуться с места, мощность будет нулевой, так как никакой работы мотор не совершает — движения нет, но крутящий момент при этом развивается. Ведь за то мгновение, пока движок не заглохнет от натуги, в цилиндрах сгорает рабочая смесь, газы давят на поршни, а шатуны стараются привести во вращение коленвал. Иными словами, момент без мощности существовать может, а мощность без момента — нет. То есть именно «Н∙м» являются основной «продукцией» двигателя, которую он производит, превращая тепловую энергию в механическую.

Если проводить аналогии с человеком, «Н∙м» отражают его силу, а «л.с.» — выносливость. Именно поэтому тихоходные дизельные двигатели в силу своих конструктивных особенностей у нас, как правило, тяжелоатлеты — при прочих равных условиях они могут тащить на себе больше и легче преодолевают сопротивление на колёсах, пусть и не так проворно. А вот быстроходные бензиновые моторы скорее относятся к бегунам — нагрузку держат хуже, зато перемещаются быстрее. В общем, действует простое правило рычага — выигрываем в силе, проигрываем в расстоянии или скорости. И наоборот.

Так называемая внешняя скоростная характеристика двигателя отражает зависимость мощности и крутящего момента от оборотов коленвала при полностью открытом дросселе. По идее, чем раньше наступает пик тяги и позже — мощности, тем проще мотору адаптироваться к нагрузкам, его рабочий диапазон увеличивается, что позволяет водителю или электронике реже переключать передачи и почём зря не жечь топливо. На этих графиках видно, что бензиновый двухлитровый турбомотор (справа) выигрывает по этому показателю у турбодизеля аналогичного объёма, но уступает ему в абсолютной величине крутящего момента

Как это выражается на практике? В первую очередь, надо понять, что именно кривые крутящего момента и мощности (вместе, а не по отдельности!) на так называемой внешней скоростной характеристике двигателя будут раскрывать его истинные возможности. Чем раньше достигается пик тяги и позже пик мощности, тем лучше мотор приспособлен к своим задачам. Возьмём простой пример — автомобиль движется по ровной дороге и вдруг начинается подъём. Сопротивление на колёсах возрастает, так что при неизменной подаче топлива обороты станут падать. Но если характеристика двигателя грамотная, крутящий момент при этом наоборот начнёт расти. То есть мотор сам приспособится к увеличению нагрузки и не потребует от водителя или электроники перейти на передачу пониже. Перевал пройден, начинается спуск. Машина пошла на разгон — высокая тяга здесь уже не так важна, критичным становится другой фактор — мотор должен успевать её вырабатывать. То есть на первый план выходит мощность. Которую можно регулировать не только передаточными числами в трансмиссии, а повышением оборотов двигателя.

Здесь уместно вспомнить гоночные автомобильные или мотоциклетные моторы. В силу относительно небольших рабочих объёмов, они не могут развить рекордный крутящий момент, зато способность раскручиваться до 15 тысяч об/мин и выше позволяет им выдавать фантастическую мощность. К примеру, если условный двигатель при 4000 об/мин обеспечивает 250 Н∙м и, соответственно, примерно 143 л.с., то при 18000 об/мин он мог бы выдать уже 640,76 л.с. Впечатляет, не правда ли? Другое дело, что «гражданскими» технологиями это не всегда получается добиться.

И, кстати, в этом плане близкую к идеальной характеристику имеют электродвигатели. Они развивают максимальные «ньютон-метры» прямо со старта, а потом кривая крутящего момента плавно падает с ростом оборотов. График мощности при этом прогрессивно возрастает.

Современные моторы «Формулы 1» имеют скромный объём 1,6 л и относительно невысокий крутящий момент. Но за счёт турбонаддува, а главное — способности раскручиваться до 15000 об/мин, выдают порядка 600 л.с. Кроме того, инженеры грамотно интегрировали в силовой агрегат электродвигатель, который в определённых режимах может добавлять ещё 160 «лошадок». Так что гибридные технологии могут работать не только на экономичность

Думаю, вы уже поняли — в характеристиках автомобиля важны не только максимальные значения мощности и крутящего момента, но и их зависимость от оборотов. Вот почему журналисты так любят повторять слово «полка» — когда, допустим, мотор выдаёт пик тяги не в одной точке, а в диапазоне от 1500 до 4500 об/мин. Ведь если есть запас крутящего момента, мощности тоже, скорее всего, будет хватать.

Но всё же лучший показатель «качества» (назовём его так) отдачи автомобильного двигателя — его эластичность, то есть способность набирать обороты под нагрузкой. Она выражается, например, в разгоне от 60 до 100 км/ч на четвёртой передаче или с 80 до 120 км/ч на пятой — это стандартные тесты в автомобильной индустрии. И может случиться так, что какой-нибудь современный турбомотор с высокой тягой на малых оборотах и широченной полкой момента даёт ощущение отличной динамики в городе, но на трассе при обгоне окажется хуже древнего атмосферника с более выгодной характеристикой не только момента, но и мощности…

Так что пусть в последнее время разница между дизельными и бензиновыми агрегатами становится всё более расплывчатой, пусть развиваются альтернативные моторы, но извечный союз мощности, крутящего момента и оборотов двигателя останется актуальным. Всегда.

Мощность и крутящий момент – что важнее? Разбираемся в деталях

Энцо Феррари как-то сказал: «Лошадиные силы продают автомобили, а крутящий момент выигрывает гонки». И наверняка создатель одних из лучших гоночных автомобилей своего времени что-то да знал. Но так ли все однозначно? Неужели и впрямь количество лошадиных сил – не более, чем красивая цифра для маркетологов, в то время как крутящий момент – по-настоящему важный показатель мотора, на который обращают внимание истинные автомобилисты?

Сегодня с этим можно поспорить. Со времен, когда Энцо Феррари начинал создавать свои прекрасные машины, автомобильный мир изменился. Дизельные моторы вышли из тени и неслабо так подвинули бензиновые. Даже несмотря на пресловутый “дизельгейт” моторы на тяжелом топливе продолжают пользоваться популярностью, а для некоторых, в том числе и новых моделей их предложено больше, нежели бензиновых. И каждый второй владелец дизеля (по крайней мере, у нас в стране) готов ткнуть носом своих «бензиновых» коллег в превосходство Ньютоно-метров над лошадиными силами (он, конечно, еще и про расход вспомнит).

Получается, теперь крутящий момент продает машины, и он же еще и гонки может выигрывать? А на кой черт нам тогда сдались эти лошадиные силы? Ну что же, будем разбираться!

Энцо Ансельмо Феррари — итальянский конструктор, предприниматель и автогонщик. Основатель автомобильной компании «Феррари» и одноимённой автогоночной команды.

Для начала давайте немного познакомимся с нашими сегодняшними противниками. Крутящий момент измеряется в Ньютоно-метрах (Н·м) или килограмм-силах на метр (кгс·м). 1 килограмм-силы на метр приблизительно равен 10 Ньютоно-метрам. Чтобы понять сколько это, давайте представим, что нам нужно закрутить гайку с усилием, скажем, в те самые десять Ньютоно-метров. Для этого необходимо надеть на нее гаечный ключ и приладить к нему рычаг длиной в один метр, а на его край повесить гирьку массой в 1 кг. Тогда на гайке мы получим крутящий момент равный как раз 10 Н·м. Нетрудно посчитать, что для получения усилия в 1 Н·м нам необходима гирька массой 0,1 кг.

Так создается крутящий момент

С моментом немного разобрались, давайте перейдем к мощности. С ней все несколько сложнее. Согласно определению: «Мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени». Значит, мощность характеризует скорость выполнения работы. Чтобы лучше это понять, давайте немного позанудствуем и взглянем на формулу расчета мощности двигателя:

N_e=(M_k×n)÷9549

где M_k – это крутящий момент в Н·м; n – это количество оборотов двигателя за минуту; а число 9549 помогает нам привести результат к нормальным значениям.

Благодаря этой формуле, мы можем рассчитать мощность при любых оборотах, только для этого необходимо знать значение крутящего момента при этих оборотах. Выходит, эти два показателя взаимосвязаны? Да, так и есть. На движение автомобиля влияет усилие, которое генерирует двигатель (крутящий момент), и частота, с которой он его генерирует (обороты). Соотношение этих показателей характеризуется значением мощности мотора. Мощность измеряют в киловаттах или лошадиных силах.

В чем между ними разница мы уже разбирались в одном из наших материалов:

Теперь давайте рассмотрим две крайности двигателестроения: дизель от трактора МТЗ-80 и великолепный бензиновый мотор автомобиля Honda S2000. На тракторе установлен четырехцилиндровый дизель объемом 4,75 л. Его максимальная мощность всего лишь 80 л.с, зато крутящий момент – целых 422 Н·м, которые доступны уже с 1500 об/мин. Максимальные же обороты этого двигателя – скромные 2200 об/мин. Дизели, как мы знаем, вообще не любят высокие обороты.

Эти две машины созданы для совершенно разных задач. Трактор – работяга. Ему важен высокий крутящий момент уже на малом ходу. Хонда же – автомобиль для удовольствия. Здесь нужно, чтобы двигатель вез на все деньги.

Бензиновый же мотор Honda S2000 наоборот – обожает их. Он способен крутиться аж до 9200 об/мин, и при объеме всего в два литра выдает целых 250 л.с при 8300 об/мин и немаленькие 218 Н·м при 7300 об/мин. И это без наддува (долгое время этот агрегат был самым высокофорсированным атмосферным двигателем в мире). Выходит, что мотор Honda при меньшем в 2,37 раза объеме имеет почти в два раза меньший момент, и это вполне логично. При этом он почему-то мощнее тракторного в 3,1 раза. Как так получилось? Ведь мы помним, что мощность зависит от крутящего момента. Но зависит она еще и от оборотов, а у трактора они совсем невысокие. Его задача тягать тяжелые веса, для этого нужно большое усилие на колесах и совсем неважна скорость – трактора неспешные ребята.

И вот мы и подошли к сути вопроса. У трактора двигатель большого объема с большой площадью днища поршня и объемом камеры сгорания, давление в которой у дизельного мотора выше, чем у бензинового. Детали этого двигателя достаточно тяжелые, а кривошипно-шатунный механизм имеет более длинные рычаги. Все это приводит к тому, что дизель уже на невысоких оборотах будет создавать много крутящего момента. Гораздо больше, чем компактный двигатель Хонды. Если провести аналогию, то дизельный мотор трактора – это большой и сильный пауэрлифтер. А двигатель Honda S2000 – это, скорее,  спортивный гимнаст. Он не может поднять за раз большой вес, зато он гораздо более быстрый, проворный и может выполнить много работы в короткий промежуток времени.

Только не нужно эту аналогию считать применимой для любого бензинового и дизельного двигателя. Современные дизели далеко ушли от своих предков. Сегодня хорошо настроенный дизель – это тихий, быстрый и очень тяговитый агрегат. Хорошим примером является четырехлитровый V8 с тремя нагнетателями на 435 л. с. и 900 Нм от концерна VAG. Этот мотор превращает Audi SQ7 в самый мощный дизельный кроссовер на планете и катапультирует его с нуля до первой сотни за 4,8 секунды – проворный, однако, пауэрлифтер!

Этот двигатель делает Audi SQ7 самым мощным серийным дизельным кроссовером в мире

Теперь, когда мы поняли, кто есть кто, давайте разберемся с еще одним обстоятельством. Крутящий момент двигателя, проходя через трансмиссию, изменяется. Например, максимальный крутящий момент мотора ВАЗ-2108 равен 98.4 Н·м. Но на первой передаче на колёсах этот показатель будет увеличен в 14,157 раз (при максимальной нагрузке двигателя и без учета потерь в трансмиссии).

Как правило, в традиционных пятиступенчатых коробках передач первые три передачи являются понижающими (т.е они понижают обороты и увеличивают момент), четвертая – прямая, а остальные уже наоборот повышают обороты и понижают момент. Влияние передаточного отношения трансмиссии хорошо известно тем, кому доводилось заниматься доработкой ВАЗовских переднеприводников. Для них доступны различные комплекты рядов КПП и главной пары. При установке «короткого» ряда (с большим передаточным отношением) автомобиль быстрее разгоняется на первых передачах и лучше преодолевает подъемы, но максимальная скорость уменьшается. Если же наоборот установить комплект с меньшим передаточным числом, то можно несколько увеличить “максималку”, но потерять в разгоне на низших передачах.

Понять, насколько хороший двигатель автомобиля, помогут не значения мощности и момента, а ощущения за рулем

Из этого всего можно сделать вывод, что для автомобиля важны не цифры мощности и момента, а сочетание характеристик двигателя (будь то бензиновый мотор, дизельный или даже гибридная силовая установка) и трансмиссии, и то, насколько они подходят конкретной машине. Только по одним цифрам вообще тяжело выбрать двигатель, ведь в них указывают лишь максимальные значения мощности и момента. Возвращаясь к характеристикам Honda S2000, можно отметить, что максимальный момент у нее достигается при 7300 об/мин. Но это же не значит, что, скажем, при 3500 об/мин тяги вообще не будет. Многие журналисты, которым посчастливилось поездить на этой машине, и вовсе отмечают, что несмотря на явно высокооборотистый характер ее двигателя, он приемлемо тянет и на низких оборотах. И это подводит нас к неожиданному выводу. Если вы выбираете трактор, то вам нужно знать не его мощность и крутящий момент, а то сколько он способен потянуть (для этого даже специальная характеристика есть: сила тяги на крюке). Мы же, в первую очередь, говорим про легковые авто. И здесь тоже сами по себе цифры момента и мощности мало что значат. Важно то, как машина едет: хороший мотор может быть испорчен плохой коробкой и наоборот. И все это не будет иметь смысла, если установлено на неудачном шасси.

Поэтому наш совет: выбирая машину, не зацикливайтесь на цифрах. Проедьтесь на ней, и вам все станет ясно! А также читайте наши тест-драйвы – в них мы детально разбираемся со всеми важнейшими характеристиками автомобиля в деле!

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Машина не тянет | Причины снижения мощности двигателя

Обычно, пропавших из мотора лошадей, подают в розыск спустя время, потому что динамика теряется медленно и владелец постепенно привыкает к плохой тяге. Можно написать целую книгу, перечисляя причины из-за которых пропала тяга двигателя, поэтому мы соберем в этой статье самые частые неисправности.

Причины падения мощности двигателя

• Для нормальной работы мотора нужна правильная топливная смесь. Если она плохо поджигается, машина работает в полсилы. Вдобавок, у вдруг ослабшего мотора плавают обороты, и он начинает троить, а иногда вовсе отказывается заводиться. Почему-то, многие водители записывают в ряды виновных свечи зажигания или катушки, хотя причина в «жиже», которую они залили на последней АЗС.
• Грязный воздушный фильтр тоже может отнять у автомобиля энное количество лошадиных сил. Для правильного «коктейля» из горючей смеси нужно определенное количество воздуха, чтобы попадающее в цилиндр топливо сгорало полностью. Забитый фильтр не может пропустить нужное количество кислорода и пропорция горения в цилиндрах нарушается. Отсюда и сажа на свечах, пропуски зажигания и повышенный расход топлива.
• Топливный фильтр, по аналогии с воздушным, тоже в списке подозреваемых. Если он забит, то в двигатель попадает недостаточное количество горючего, нарушается система питания мотора, отчего он выдает неполную мощность.
• Еще одна причина, почему мотор не тянет, — изношенные или заросшие сажей свечи и вышедшие из строя катушки зажигания. Двигатель троит, обороты плавают, а мощности не хватает. Это может быть результатом езды на плохом топливе.
• Cнижение мощности двигателя случается из-за перескочившего со своего места ремня или цепи газораспределительного механизма. Это меняет фазу газораспределения, и цилиндры наполняются рабочей смесью неправильно. Также нарушается процесс удаления отработавших газов.
• Среди виноватых могут оказаться отработавшие свое цилиндры. Мощность мотора падает из-за недостаточной компрессии: давления не хватает для нормального сжатия топливной смеси и ее воспламенения.
Здесь же вспомним про забитые топливные форсунки. Нарушается процесс распыления топлива. Смесь получается недостаточно насыщенной для нормальной работы двигателя.
• Еще один пункт в этом списке причин — слабо прогретый мотор. В «холодном» двигателе масло гуще и оно сильнее сопротивляется движению. Силовой агрегат может постоянно оставаться «недогретым», если неисправен термостат. На полную мощность авто не поедет.
• Обессилевший мотор часто является следствием засорения выхлопной системы: например, забился катализатор или замяты трубы системы выпуска. Нарушенная система удаления отработавшей смеси отнимает у машины заметное число лошадей.
• Следующая причина, почему двигатель не тянет — неисправно работающий топливный насос. Некачественное топливо с взвесью грязи может забить его, нарушив необходимый уровень поступающего горючего. Чаще такое случается у любителей ездить «на парах», оставляющих в баке минимум. Мало того что бензонасос собирает со дна жижу, так еще изнашивается с повышенной скоростью. Сюда добавим негерметичную топливную магистраль, в которую может засасываться воздух.
• Проблема может поджидать в коробке передач. Внутри сложной детали масса поводов снизить тягу двигателя. Обычно такой вариант оставляют без внимания, а зря. Один из главных агрегатов, ответственных за динамику автомобиля, может стать проблемой из-за которой от мотора на колеса передается не вся мощность. Просто происходит это постепенно, чаще всего незаметно для водителя, который начинает что-то подозревать спустя время. Потом начинаются поиски неисправности в свечах, катушках и плохом топливе, а проблема может быть серьезнее. Так что этот пункт мы оставим тут как напоминание, что такое тоже возможно.
• У турбированных моторов шансов растерять свои силы больше. Неисправный турбокомпрессор, негерметичность магистралей, некорректно работающая система управления давлением воздуха и много чего еще. Все эти неисправности с разной степенью тяжести влияют на то, как машина едет.
• Напомним про естественный износ двигателя, из которого с годами вышла вся прыть. Даже если автомобиль в удовлетворительном состоянии и все в нем работает, то общий износ всех его составляющих складывают невеселую картину ослабевшего мотора.
• Последний пункт в этом списке самый неожиданный. Двигатель может потерять силы из-за… спущенных колес. Недостаточно накачанные шины забирают у мотора часть его лошадей, машина хуже разгоняется и управляется.

Вместо итога

Выше мы перечислили самые частые причины ослабевшего двигателя, на самом деле их больше. Разница в деталях и нюансах. Если мотор стал хуже тянуть, то лучше сделать проверку у специалистов. Грамотная диагностика найдет проблему, а опытные сервисменеджеры смогут ее решить. Тут важно найти мастеров, знающих технические особенности вашего автомобиля. Поиск лучше ограничить официальными дилерами, которые дадут гарантию на все работы и не навредят, желая помочь (а это отличительное качество всех «придорожных» сервисов!).

22 причины потери мощности двигателя автомобиля

В процессе эксплуатации автомобиля многие владельцы сталкиваются с целым рядом проблем. Одна из них – снижение мощности двигателя. При этом не всегда понятно, в чем причина такого явления, какие предпринимать меры, стоит ли ехать на СТО. Давайте же поговорим об основных причинах, почему не тянет двигатель и как можно устранить проблему своими силами.

Основные причины снижения мощности двигателя

1. Неисправность датчика положения коленвала

Бывают ситуации, когда ДКПВ несвоевременно отправляет управляющую команду на подачу топливовоздушной смеси. Как следствие, мощность силового узла падает на глазах. Основная причина сбоя – сдвиг зубчатой звезды по отношению к шкиву и расслоение демпфера. В такой ситуации необходимо внимательно осмотреть демпфер и произвести его замену.

2. Увеличение (уменьшение) зазора между электродами свечей

В процессе эксплуатации по причине мощного температурного воздействия расстояние между электродами свечи может снизиться или возрасти. Чтобы исключить или подтвердить свое подозрение, необходимо проверить величину зазоров с помощью круглого щупа.Если расстояние меньше или больше допустимого, нужно выполнить регулировку с помощью подгибания боковой части электрода или же произвести замену свечи. Что касается оптимального расстояния искрового промежутка, то он может быть различным (в зависимости от типа свечи) – 0,7- 1,0 мм.

3. Появление нагара на свечах – еще один явный признак проблемы

Если двигатель плохо тянет, необходимо выкрутить поочередно все свечи зажигания и произвести их осмотр. При появлении явного нагара на электродах устройство необходимо очистить с помощью щетки с металлическим ворсом. При этом важно не просто почистить свечи или заменить их, но и выяснить причину данного явления.

4. Выход из строя свечей зажигания

Снижение мощности двигателя может быть вызвано выходом из строя изделия. В этом случае необходима проверка работоспособности свечи на специальном стенде. Если подозрения подтвердились, то единственный выход – замена комплекта или одной свечи.

5. Отсутствует бензин в баке

Диагностировать проблему можно по указателю уровня топлива. Если же он неисправен или есть подозрение на его «неадекватность», то определить наличие топлива можно путем снятия бензонасоса.

6. Загрязнение топливного фильтра, замерзание воды в системе, пережатие топливного провода, выход из строя бензонасоса

Все эти неисправности можно смело отнести к одной категории, ведь все они имеют одинаковые признаки – стартер проворачивает двигатель, но запаха топлива из выхлопной трубы нет. Если автомобиль карбюраторный, то причину нужно искать в поплавковой камере. Скорее всего, в нее не подается топливо. В случае с инжектором наличие топлива в рампе легче проверить путем нажатия на специальный золотник (установлен в торцевой части рампы).

Для исправления проблемы необходимо хорошенько прогреть двигатель и прокачать систему питания шинным насосом. После этого меняются все трубки системы, шланги и сам бензонасос.

7. Топливный насос создает слишком слабое давление

Определить такую проблему можно исключительно путем специальных замеров (делаются непосредственно на выходе топливного насоса). После этого проверяется качество работы фильтра бензонасоса.

Решение – очистка фильтра топливного насоса, его замена (в случае невозможности ремонта) или установка нового топливного насоса.

8. Низкое качество контакта в цепи

Низкое качество контакта в цепи по которой питается топливный насос или выход из строя его реле. Первое, что нужно сделать для проверки – убедиться в качестве «массы» на автомобиле и сделать замеры сопротивления с помощью мультиметра. Если уровень сопротивления действительно завышен, то единственный выход – зачистить контактные группы, хорошо обжать клеммы или установить реле (если старое неисправно).

9. Поломка форсунок или неисправность в подводящей системе

Если есть подозрение на выход из строя данных элементов, необходимо проверить с помощью мультиметра сопротивление обмоток на факт обрыва или межвиткового замыкания. Если же причина проблемы – это неисправность ЭБУ, то такую проверку можно провести исключительно на СТО.

Устранить снижение мощности двигателя по этой причине можно несколькими способами (в зависимости от глубины проблемы) – установить новый ЭБУ, почистить все форсунки, обеспечить качественный контакт в электрической цепи и так далее.

10. Поломка ДПКВ

Поломка ДПКВ — датчика положения коленчатого вала или повреждение его цепи. В такой ситуации загорается лампа неисправности двигателя «Check engine». Первое, что нужно сделать – произвести осмотр целостности самого ДКПВ, убедиться в нормальной величине зазора между зубчатым венцом и датчиком (он должен быть около одного миллиметра). Нормальное сопротивление катушки датчика – около 600-700 Ом.

Для решения проблемы достаточно восстановить нормальный контакт в электрической цепи и установить новый датчик (если старый оказался неисправным).

11. Вышел из строя ДТОЖ

Вышел из строя ДТОЖ – датчик, контролирующий температуру охлаждающей жидкости. Симптомы неисправности следующие – загорается лампа неисправности двигателя. Если же имеет место обрыв, то электровентилятор системы начинает непрерывно вращаться. Кроме этого, необходимо проверить исправность самого датчика.

Если мощность двигателя упала по этой причине, то необходимо восстановить качество контакта в электрической цепи и произвести установку нового датчика.

12. Вышел из строя ДПДЗ

Вышел из строя ДПДЗ – датчик, контролирующий правильность положения дроссельной заслонки (или его цепочки). Как и в предыдущих случаях здесь загорается лампа «Check engine». Если имеет место обрыв в цепи ДПДЗ, то обороты двигателя обычно не снижаются ниже полутора тысяч оборотов.

Решение проблемы заключается в чистке дроссельного узла и восстановлении качества контактного соединения во всей электрической цепи. В случае если датчик неисправен и не подлежит ремонту, то его необходимо заменить.

13. Вышел из строя ДМРВ

Вышел из строя ДМРВ – датчик, отвечающий за контроль массового расхода топлива. Здесь оптимальное действие – проверка целостности ДМРВ или его замена на исправное устройство. В случае если поломка ДМРВ подтвердилась, то необходимо сделать попытку его почистить, а в случае невозможности ремонта просто произвести замену.

14. Поломка датчика детонации

Поломка датчика детонации. При такой неисправности на панели приборов обязательно загорается лампа неисправностидвигателя. Кроме этого, при выходе из строя ДД детонации отсутствует в любом из режимов работы силового узла и также падает мощность двигателя. При такой проблеме лучший вариант – восстановить целостность контактной группы в электрической цепи и установить новый датчик.

15. Поломка датчика кислорода

Поломка датчика кислорода или нарушение его цепи. Такая неисправность характеризуется загоранием лампы «Check engine». При этом первое, что нужно сделать – проверить спираль подогрева на целостность. Во-первых, измеряется сопротивление, а во-вторых – уровень напряжения на выходе. Измерение можно сделать даже без разрыва цепи – достаточно проткнуть изоляцию с помощью иголок.

Для устранения неисправности стоит произвести ремонт датчика кислорода, восстановить качество проводки и произвести чистку всех отверстий, через которые подсасывается воздух. В крайнем случае, необходимо произвести замену самого датчика кислорода.

16. Разгерметизация выпускной системы

Диагностировать такую проблему просто – достаточно осмотреть основные элементы во время работы двигателя на средних оборотах. Для решения проблемы необходимо произвести замену прокладки выпускного коллектора и протянуть все уплотнения.

17. Выход из строя ЭБУ

Выход из строя электронного блока управления (ЭБУ). Несмотря на свою надежность ЭБУ также может ломаться (иногда просто сбивается его программное обеспечение). Чтобы убедиться в исправности (выходе из строя ЭБУ), необходимо поверить напряжение на самом блоке (нормальный параметр – около 12 Вольт) или произвести замену на заведомо исправный блок. Если блок управления оказался неисправным, то может потребоваться его замена. В некоторых случаях достаточно поменять только проводку.

18. Нарушение регулировки зазоров в приводе клапанов

Убедиться в соответствии параметров можно исключительно путем проверки с помощью специальных щупов. Если зазоры не соответствую норме (прописано в мануале), то необходимо сделать регулировки.

19. Деформация или поломка пружин на клапанах

В этом случае придется снимать головку блока цилиндров и измерять длину пружин под нагрузкой и в свободном состоянии. В случае если были обнаружены поломанные или деформированные пружинки, то их нужно поменять.

20. Изношены кулачки распределительного вала

Здесь достаточно будет визуального осмотра (после снятия необходимых элементов) и замены распределительного вала в случае необходимости.

21. Разлажены фазы газораспределения

В таких случаях необходимо проверить факт совпадения меток на распределительном и коленчатом валах. Если есть «разбаланс», то достаточно установить правильное положение по специальным меткам.

22. Низкий уровень компрессии в цилиндрах

Низкий уровень компрессии во всех или некоторых цилиндрах. К причинам можно отнести вероятное повреждение клапанов или их износ, поломку или залегание поршневых колец. Чтобы убедиться в подозрениях или опровергнуть их, достаточно произвести необходимые измерения. Если подозрение подтвердилось, то необходимо сделать ремонт силового узла – поменять кольца, поршни или выполнить ремонт цилиндров.

Вывод

Выше перечислена лишь часть неисправностей, из-за которых падает мощность двигателя. Но в большинстве случаев этого достаточно, чтобы диагностировать проблему, устранить ее и вернуть своему «железному коню» столь необходимую тягу.

Как выбрать максимальная и номинальная мощность двигателей

В 2010 году европейские и американские производители двигателей прекратили указывать их мощность, ограничившись лишь показателями объема и крутящего момента, выраженного либо в Ньютонах на метр (Н/м) либо в американской системе – футов на фунт (Ft/Lbs). Во втором случае, чтобы получить более привычные для нас единицы, достаточно умножить значение на 1,356. Впрочем, полученные данные все равно не столь очевидны, чтобы сразу сориентироваться в мощности устройства.

Мощность измеряется по формуле P (Вт) = Момент (Н·м) *Частоту вращения (Об/мин) / 9.5492.

Нужно иметь в виду, что максимальная мощность и максимальный момент достигаются при разных оборотах двигателя. Так максимальный момент, как видно из графика, будет на оборотах примерно 2400-2600, а максимальная мощность – при 3600 об/мин. Поэтому, для того, чтобы все-таки узнать на какой мощности у вас работает двигатель, нужно знать, на какие рабочие обороты он настроен, что не все производители указывают. Серьезные компании двигателей указывают для этого график, аналогичный представленному внизу, или конкретные значения мощности, зависящие оборотов. Если у вас есть регулятор оборотов двигателя, значит, максимальная мощность будет на максимальных оборотах.

Этим различием и пользовались производители двигателей: указывая мощность, которую можно получить при завышенных оборотах (например, 5.0 л.с., которую можно достичь при 4500 об/мин), при этом сам двигатель при постоянной работе был настроен на обороты 3600, выдавая всего 3. 5 л.с. Численно мощность от оборотов зависит гораздо больше, чем от момента. Надо также понимать, что при завышении оборотов мощность растет, а крутящий момент падает.

Практически это означает, что для косилки, чем больше мощность, тем на большие обороты можно раскрутить нож или на те же обороты, но более длинный/тяжелый нож. Но при этом, если задрать обороты и соответственно уменьшить крутящий момент, то нож сможет преодолевать все меньшее сопротивление. То есть наступает ситуация, что при последующем увеличении оборотов, будет уменьшаться крутящий момент, и двигатель будет раньше глохнуть при увеличении сопротивления (нагрузки) и, значит, хуже будет косить густую траву.

Поэтому с 2010 года чаще всего указывается мощность двигателя, работающего в конкретной технике с учетом ее использования и установленным рабочим числом оборотов.  На двигателях же указывается только максимальный крутящий момент, на который и стоит ориентироваться, ведь чем он больше, тем лучше устройство будет справляться со своей задачей.

Все это касается нормальных (брендовых) производителей техники. Сейчас все больше и больше появляется двигателей из Китая, как и от европейских производителей (MTD, Emak, Stiga, Al-Ko и т.д.), так и собственно китайских брендов Zongshen, Loncin, Rato, Lifan и других. Также существует большое количество «заказных» марок сделанных на основе аутсорсинга, то есть владелец бренда заказывает двигатели под собственным названием на заводах в Китае. А тут уже все зависит от добросовестности заказчика/поставщика этих агрегатов. По вашей просьбе и за ваши деньги в Китае вам напечатают любой паспорт и наклейки с любыми цифрами. Поэтому, покупая культиватор/косилку с гордой надписью 7-8 л.с. с китайским мотором, вы можете получить двигатель реальной мощности 4-5 л.с. Но так как в России потребитель в первую очередь выбирает технику по мощности, то наша компания, по возможности, указывает для бензиновой техники с четырехтактными двигателями две мощности: максимальную — завышенная мощность, которую указывали до 2010 года и продолжают указывать некоторые производители/продавцы для увеличения привлекательности своего товара, и номинальную (реальную). Но номинальную мощность, к сожалению, указывают не все производители или указывают завышенную, выдавая ее за номинальную. При этом этот параметр можно замерить только в заводских условиях, поэтому не во всех товарах есть возможность указать данную характеристику.

Также мы рекомендуем в первую очередь обращать внимание на крутящий момент и объем двигателя. Учитывая, что двигатели на садовой технике сконструированы достаточно просто (нет никакого турбо наддува, форсажа и т.д.), то с одного объема невозможно снять больше мощности на 30-50%.

Мощность и крутящий момент

Автолюбители постоянно спорят о том, чей двигатель мощнее, но не все знают, из чего складывается этот параметр

Двигатель

Всем знакомый термин «лошадиная сила» был предложен изобретателем Джеймсом Уаттом в восемнадцатом веке. Идея появилась у изобретателя, пока он наблюдал за лошадью, запряженной в машину, поднимавшую уголь из шахты. Расчеты показали, что одна лошадь способна за минуту поднять 150 кг угля на высоту 30 метров.

Н·м (Ньютон-метр) — единица измерения момента силы, входящая в международную систему единиц (СИ)

Лошадиная сила стала «несистемной» величиной для измерения мощности. Одна лошадиная сила равна 735,5 Вт (Ватт — системная единица измерения, названная в честь того же английского ученого). Впоследствии лошадиные силы стали применять для обозначения мощности двигателя автомобиля.

Крутящий момент

Чтобы автомобиль сдвинулся с места, «тягу» двигателя необходимо передать на ведущие колеса. На официальном научном языке «тяга» называется крутящим моментом, и мощность двигателя напрямую зависит от этой характеристики.

Характеристики Lamborghini Aventador LP1600-4 Mansory Carbonado GT 2014 года выглядят так: 1600 л.с. и 1200 Н/м крутящего момента при 6000 об/мин.

Крутящий момент это вектор силы, описывающий вращение объекта вокруг своей оси. Предельно упрощенно понятие можно представить как силу, с которой вращается объект, например, маховик двигателя. Завинчивая болт гаечным ключом, который с точки зрения физики является рычагом, рука прикладывает к болту силу — то есть крутящий момент.

При работе двигателя каждый поршень, двигаясь вниз, придает крутящий момент коленчатому валу. Ситуация осложняется тем, что, в силу особенностей конструкции двигателя, крутящий момент не постоянная величина. Он постепенно увеличивается на низких оборотах, затем стабилизируется, и на высоких оборотах вновь начинает снижаться. Обычно крутящий момент максимально стабилен в промежутке между 5000 и 6000 об/мин., поэтому при указании «максимального крутящего» момента используется именно этот режим вращения коленвала.

Мощность двигателя и ее связь с крутящим моментом

Мощность двигателя — физическая величина, которая вычисляется по простой формуле, в которой крутящий момент умножается на так называемую «угловую скорость», измеряемую в радианах. Строго говоря, формула для вычисления мощности автомобиля несколько сложнее, так как угловую скорость принято измерять не в радианах, а в оборотах в минуту. Тем не менее, зная, как перевести одну единицу в другую, вычислить мощность несложно.

Эластичность двигателя и связанные с ней изменения в мощности

Стоит обратить внимание на еще одну важную характеристику двигателя – его эластичность. Под эластичностью понимают соотношение максимальной мощности и крутящего момента. Проще говоря, чем ниже будут обороты двигателя в момент достижения максимального крутящего момента, тем ровнее будет тяга, и для увеличения скорости не придется понижать передачу, достаточно будет нажать на педаль газа.

Пересчёт кВт в лошадиные силы производится умножением киловатт мощности двигателя на множитель, равный 1,35962

 Можно проверить эластичность мотора, если засечь время разгона с 60 до 110 км/ч. Чем быстрее автомобиль будет разгоняться, тем эластичнее его двигатель. Не стоит забывать, что для сравнения нужны автомобили равные по весу и объему двигателя. Проще всего почувствовать разницу, если сравнивать одни и те же автомобили, укомплектованные разными по объему двигателями.  В случае с двигателем 1,6 л., автомобиль будет ускоряться значительно ровнее, а двигатель 1,4 заметно «тормозит» при разгоне с 60 до 100 км/ч, и хорошая динамика наблюдается лишь по достижении более высоких оборотов. 

Влияние особенностей конструкции автомобиля на мощность и крутящий момент

Такие величины, как крутящий момент и мощность, могут варьироваться, исходя из конструктивных особенностей автомобиля. Множество факторов влияют на динамику разгона и максимальную скорость: вес автомобиля, конструкция трансмиссии, объем двигателя, величина клиренса, аэродинамические характеристики кузова и многое другое.

лошадиных сил и крутящий момент: в чем разница?

Эндрю Трэхан Автомобиль и водитель

Что лучше? Вот как можно прекратить споры о ночном баре.

Йоги Берра, который никогда не останавливался на деталях двигателя, пришел бы к выводу, что крутящий момент и мощность — это одно и то же, только разные. Собственно, это упрощение отчасти верно.

Крутящий момент и мощность — это то, что двигатели вырабатывают, когда вы поворачиваете ключ и нажимаете педаль акселератора.Воздух и топливо, воспламеняющиеся в камерах сгорания, вызывают скручивание коленчатого вала, трансмиссии и ведущих мостов. Это чудо преобразования энергии: потенциальная энергия, содержащаяся в галлоне переработанного динозавра, эффективно изменилась на кинетическую энергию, необходимую для вождения.

Копнув глубже, рассмотрим определения из учебников:

Энергия — это способность выполнять работу. В этом случае двигатели выполняют тяжелую работу (работу), которую раньше выполняли лошади.

Работа является результатом силы, действующей на некотором расстоянии.Единица измерения работы (а также энергии) в США — фут-фунт. В Международной системе (СИ) работа измеряется в джоулях и, в редких случаях, в ньютон-метрах.

Крутящий момент — это сила вращения, создаваемая коленчатым валом двигателя. Чем выше крутящий момент двигатель, тем выше его способность выполнять работу. Измерение такое же, как у работы, но немного отличается. Поскольку крутящий момент является вектором (действующим в определенном направлении), он измеряется в единицах фунт-фут и ньютон-метр.

Конечно, всегда есть исключения. В этом случае различие составляет статический крутящий момент , который вы прикладываете с помощью гаечного ключа для затягивания болтов головки. Чтобы избежать путаницы, единицами измерения статического крутящего момента традиционно являются фут-фунты. Напротив, SI придерживается ньютон-метров как для статических, так и для динамических измерений крутящего момента.

Power — это то, насколько быстро выполняется работа. Шотландский изобретатель восемнадцатого века Джеймс Ватт дал нам удобную эквивалентность: одна лошадиная сила — это мощность, необходимая для подъема 33000 фунтов ровно на один фут за одну минуту.В соответствии с этим вкладом единицей измерения мощности в системе СИ является киловатт.

Возвращаясь к теореме Берра, крутящий момент — это способность выполнять работу, а мощность — это скорость, с которой можно выполнить некоторую трудоемкую задачу. Другими словами, мощность — это скорость выполнения работы (или приложения крутящего момента) за заданный промежуток времени. Математически мощность равна крутящему моменту, умноженному на число оборотов в минуту. H = T x об / мин / 5252, где H — мощность в лошадиных силах, T — фунт-фут, об / мин — это скорость вращения двигателя, а 5252 — константа, заставляющая единицы двигаться.Итак, чтобы получить больше мощности, двигателю необходимо генерировать больший крутящий момент, работать на более высоких оборотах или и то, и другое.

Хотя определения эскизов отлично подходят для учебников, применение их к реальным движкам — другое дело. Одна проблема заключается в том, что у каждого автомобильного двигателя есть рабочий диапазон от холостого хода до красной черты. Например, 6,2-литровый двигатель Hellcat V-8 Dodge Challenger выдает 707 лошадиных сил ТОЛЬКО при 6000 об / мин. Он выдает существенно меньшую мощность на холостом ходу (достаточную только для вращения аксессуаров с приводом от двигателя) и чуть меньше 700 лошадиных сил на красной границе 6200 об / мин.И он обеспечивает максимальный крутящий момент 650 фунт-фут ТОЛЬКО при 4000 об / мин.

Другой проблемой является точное определение мощности и крутящего момента вращающегося коленчатого вала. Инструмент для этой задачи — динамометр двигателя. Хотя это слово означает «устройство измерения мощности», на практике крутящий момент и частота вращения двигателя измеряются, а его мощность рассчитывается с использованием приведенной выше формулы.

Вихретоковые динамометры используют магнитное поле для передачи крутящего момента от вращающегося коленчатого вала на опору плеча рычага против статического датчика силы (известного как датчик нагрузки), расположенного на точном расстоянии от центра кривошипа.Другой широко используемый тип динамометра — это водяной тормоз; он использует один вращающийся и один статический набор лопаток насоса для передачи крутящего момента коленчатого вала через плечо рычага на датчик нагрузки.

Совершенный двигатель развивает достаточный крутящий момент на низких оборотах и ​​выдерживает его до минимальных значений. Величина создаваемого крутящего момента прямо пропорциональна потоку воздуха, проходящего через двигатель. Большие двигатели перекачивают больше воздуха и, следовательно, развивают больший крутящий момент. Бустеры — нагнетатели, турбокомпрессоры — доставляют дополнительный воздух, помогая малым двигателям работать крупными.Конечно, в камеры сгорания необходимо подавать соответствующее количество топлива, но это простая часть, особенно с электронным управлением впрыском.

Чтобы восполнить легкость впрыска нужного количества топлива, конструкторы двигателей сталкиваются с несколькими сложными задачами. Один из них — сделать все компоненты достаточно прочными, чтобы выдерживать нагрузки, которым они подвергаются от давления сгорания, а в случае движущихся частей — их собственной инерции.Потребности в охлаждении и смазке примерно пропорциональны производимой мощности. А закачка воздуха в любой двигатель на сверхвысоких оборотах и ​​из него — это то место, где инженерное дело становится формой искусства. Включите в уравнение разработки топливную экономичность и чистоту выхлопных газов, и станет ясно, почему мастера двигателей редко тусуются у водоохладителя.

На этом этапе обсуждения должно быть ясно, что крутящий момент и мощность подобны разлученным братьям и сестрам; они тесно связаны, но не имеют много общего.Но как насчет более серьезной моральной проблемы, стоящей перед человечеством в целом и автолюбителями в частности: что лучше?

Мы ответим, что Йоги Берра был бы признателен. В бейсбольной игре, если крутящий момент аналогичен кетчеру, то питчер — это лошадиные силы. И то и другое необходимо для игры в мяч, но ответственность питчера — определение скорости и траектории каждого брошенного мяча — определяет игру. Крутящий момент жизненно важен для работы каждого двигателя, но мощность — это то, что отличает отличный двигатель от хорошего.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

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 -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 (лс)! 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)

Другой распространенный тип измерения двигателя — 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 требуется.

Износ шин — все, что вам нужно знать!

Какие киловатты (кВт)

Несмотря на то, что л. С. Является наиболее широко известным показателем мощности двигателя, в 1992 году Европейский Союз выбрал киловатт и (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 одинаковое количество мощности.

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. Что касается автомобилей, то это величина крутящего момента на коленчатом валу. Чем больше крутящий момент, 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, двигатель объемом 2211 куб. См 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 можно сжечь. Если сжигается больше топлива, может быть произведено 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 эффективность. Так что в этом случае хорошие вещи приходят в маленьких упаковках!

Итак, если вы буксируете прицеп, разумно будет поискать показатель с высоким крутящим моментом, если вы хотите экономить топливо по городу, лучше использовать двигатель меньшего размера, 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 на 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 иное.

Выходная мощность двигателя электромобиля

Что означает выходная мощность двигателя автомобиля?

В физике выходная мощность относится к количеству энергии, доставленной в течение заданного периода времени. Применительно к автомобильной промышленности это относится к количеству механической энергии, производимой двигателем, опять же в течение заданного периода времени.Это влияет на ускорение, тяговое усилие автомобиля (вес, который он может перемещать) и его способность подниматься в гору.

Будь то двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель, его выходная мощность определяется произведением скорости вращения (измеряется в оборотах в минуту) на крутящий момент. Выраженный в Ньютон-метрах (Нм), крутящий момент означает тяговую мощность двигателя.

Это объясняет тот факт, что два двигателя с одинаковой выходной мощностью могут вести себя по-разному и ощущаться водителем по-разному.Спортивный автомобиль демонстрирует характеристики, которые не могут сравниться с характеристиками большого грузовика, даже если оба они имеют одинаково мощные двигатели с точки зрения мощности!

Как рассчитывается выходная мощность двигателя электромобиля?

Производители не могут просто заявить о выходной мощности двигателя: она измеряется в процессе тестирования, что иллюстрируется изменениями крутящего момента в зависимости от скорости вращения. Значение, используемое производителями автомобилей, обычно относится к максимальной измеренной выходной мощности.Выражается в ваттах (Вт) и, в более общем смысле, в киловаттах (кВт).

Как киловатты (кВт) соотносятся с мощностью (л.с.)?

«Лошадиная сила» исторически относится к выходной мощности автомобильного двигателя и восходит к концу девятнадцатого века. Это способ выразить выходную мощность более буквально, приравняв ее к рабочей нагрузке, которую люди могут понять. Таким образом, мощность в лошадиных силах, иногда сокращенно PS (немецкое «Pferdestärke»), означает мощность, производимую лошадью, чтобы поднять 75-килограммовую гирю на высоту одного метра за одну секунду.По метрической системе это примерно 736 Вт.

Таким образом, выходная мощность автомобильного двигателя может быть взаимозаменяемо указана в кВт или л.с. Двигатель R135 в New ZOE, например, выдает мощность 100 кВт, то есть 135 л.с. — отсюда и название! Его крутящий момент теперь улучшен до 245 Нм по сравнению с 225 Нм у двигателя R110, выпущенного в 2018 году, чтобы сделать автомобиль более динамичным в ситуациях, когда необходимо ускорение, например, при проезде или въезде в движение по шоссе.

Какие факторы определяют выходную мощность электромобиля?

Роль двигателя — создавать механическую энергию из другой формы энергии.Таким образом, его выходная мощность определяется максимальной способностью преобразования энергии. В случае электромобиля его выходная мощность зависит от размера двигателя (его объема) и мощности входящего тока. Таким образом, емкость аккумулятора и силовая электроника, которая управляет двигателем, влияют на его выходную мощность.
Выходная мощность также является результатом доходности, т. Е. Количественного отношения поставляемой входящей электроэнергии к исходящей доставленной механической энергии.

Цель состоит в том, чтобы уменьшить потери выходной мощности, вызванные теплом или трением, для достижения максимальной энергоэффективности.Таким образом, большая часть энергии, хранящейся в аккумуляторе, используется для увеличения запаса хода автомобиля.
В этом отношении New ZOE показывает себя особенно хорошо. Имея запас хода по WLTP * 395 км благодаря аккумулятору на 52 кВтч, он предлагает одно из лучших соотношений на рынке электромобилей во всех сегментах вместе взятых.

Выходная мощность, потребление и диапазон

Максимальная выходная мощность не влияет напрямую на запас хода электромобиля, поскольку стиль вождения в наибольшей степени влияет на потребление энергии двигателем. Например, резкое ускорение будет означать всплеск потребления электроэнергии. Периоды высокоскоростной езды также значительно расходуют заряд аккумулятора. Чем выше скорость, тем больше энергии требуется для ее поддержания.
И наоборот, расслабленное вождение снижает мгновенный расход и делает рекуперативное торможение более эффективным. Это принцип экологического вождения, который является одним из лучших способов увеличить запас хода электромобиля.

* Продолжительность и расстояния, упомянутые здесь, рассчитаны на основе результатов, полученных New ZOE во время WLTP (Всемирная согласованная процедура испытаний легких транспортных средств, стандартизованный цикл: * 57% езда в городе, 25% езда в пригороде, 18% езда по шоссе) , цель которого — представить фактические условия использования транспортного средства.Однако они не могут предугадать тип поездки после подзарядки. Время зарядки и запас хода зависят также от температуры, износа аккумулятора, мощности, выдаваемой терминалом, стиля вождения и уровня заряда.

Авторские права: Жан-Брис ЛЕМАЛЬ, Pagecran, Renault Marketing 3D-Commerce

В чем разница между мощностью и крутящим моментом?

Мы довольно часто используем слова «лошадиные силы» и «крутящий момент» в автомобильной промышленности, но, возможно, значение обоих терминов теряется по ходу дела.Не бойтесь, Инженерное объяснение уже здесь.

В новом видео ведущий EE Джейсон Фенске помогает самым простым способом объяснить, что такое мощность и крутящий момент, и почему старая поговорка «Лошадиная сила — это скорость, с которой вы ударяетесь о стену, а крутящий момент — это насколько далеко вы перемещаете стену». это неверно. Это помогает получить общее представление о том, чем на самом деле являются обе вещи. Крутящий момент — это сила, умноженная на расстояние, и самый простой способ понять это — использовать гаечный ключ. Когда человек прикладывает усилие к гаечному ключу, он перемещается на некоторое расстояние и обеспечивает крутящий момент для затяжки болта.

Горение обеспечивает силу в цилиндре, которая прижимает поршень, который затем оказывает давление на коленчатый вал на определенном расстоянии. Отсюда и слово «единицы поворота», поскольку поршень и коленчатый вал обеспечивают крутящее усилие.

ПРОВЕРКА: Что лучше: нагнетатель или турбокомпрессор?

С другой стороны,

лошадиных сил — это скорость, с которой выполняется работа. Крутящий момент, умноженный на число оборотов в минуту, возвращает мощность в лошадиных силах. По сути, чем быстрее коленчатый вал вращается с той же силой, тем большую мощность будет развивать двигатель.Автомобиль с большей мощностью, чем крутящий момент, всегда будет быстрее, поскольку это дает автомобилю ускорение и скорость.

Джейсон использует две гипотетические машины, чтобы проиллюстрировать все это. Оба имеют одинаковое передаточное число, но в одном используется дизельный двигатель с крутящим моментом 200 фунт-фут, а в другом — бензиновый двигатель с крутящим моментом 100 фунт-фут. Дизельный двигатель с удвоенным крутящим моментом сначала будет ускоряться быстрее, потому что он имеет большую постоянную силу, необходимую для увеличения мощности. Однако он разгоняется только до 2626 об / мин.Между тем, бензиновый двигатель разгонится до 5 252 об / мин. Сначала он не будет ускоряться так быстро, но ему не придется переключать передачи, в то время как дизель будет. Оба будут предлагать одинаковую скорость, но дизель будет разгоняться быстрее. Вот почему низкий крутящий момент становится важным для лучшего ускорения во многих сценариях.

Однако более высокий крутящий момент не означает, что одно транспортное средство обязательно будет быстрее другого. Например, Ford F-250 развивает крутящий момент 925 фунт-фут, а Honda S2000 — всего 162 фунт-фут.S2000 быстрее, даже с меньшей мощностью, из-за других факторов, самым важным из которых является соотношение мощности к весу. S2000 весом 2800 фунтов разгоняется до 60 миль в час за 5,7 секунды, в то время как F-250 весом 8300 фунтов делает это за 6,9 секунды, что свидетельствует о том, что соотношение мощности и веса более важно для ускорения, чем соотношение веса и крутящего момента. Это не означает, что S2000 готов буксировать прицеп весом 5000 фунтов, поскольку Джейсон объясняет, что вес и крутящий момент также очень важны для показателей буксировки.

_______________________________________

Следуйте за Motor Authority на Facebook, Twitter и YouTube.

Что такое объем двигателя и почему это важно?

Если вы когда-нибудь слышали или читали о таких терминах, как 2,0 литра, кубические сантиметры (см) или объем двигателя, то все они относятся к размеру двигателя автомобиля.

Размер двигателя определяется объемом пространства (объема) в цилиндрах двигателя.Здесь воспламеняется смесь топлива и воздуха, чтобы получить энергию, необходимую для вращения колес. В совокупности объем между всеми цилиндрами обозначает объем двигателя.

Читать дальше: Сравнение универсалов и внедорожников

Количество цилиндров в двигателе также сильно варьируется, обычно от 12 до трех — хотя есть автомобили с 16 и всего двумя цилиндрами — самые высокие числа обычно связаны с суперкарами и большими автомобилями. Но, как правило, чем меньше объем двигателя и меньше его объем, тем более экономичен ваш автомобиль.

Если мы возьмем 2,0-литровый четырехцилиндровый двигатель в качестве примера того, что часто встречается в популярных современных автомобилях, каждый из этих цилиндров имеет объем около 500 куб. См (или пол-литра). Производители округляют цифры, поэтому 2,0-литровый двигатель может иметь более конкретный 1997 куб.

Основное руководство по размеру двигателя гласит, что чем он больше, тем он мощнее.

Разрушая миф о пробеге на новой машине

Однако большие двигатели обычно менее эффективны — они потребляют больше топлива, чем двигатели меньшего размера.

Современный подход состоит в том, чтобы использовать двигатели меньшего размера, но найти способы увеличить их выходную мощность, например, за счет турбонаддува. В большинстве случаев меньшие двигатели с турбонаддувом могут производить больше мощности, чем более крупные двигатели без турбонаддува, которые они эффективно заменили. В довершение всего, эти небольшие двигатели с турбонаддувом по-прежнему более экономичны, производя при этом большую мощность и крутящий момент.

Турбокомпрессор в разрезе

Некоторые производители, включая Ford и Volkswagen, даже предлагают 1.0-литровый трехцилиндровый двигатель в некоторых из их моделей, который потребляет очень мало топлива, но может чувствовать себя таким же мощным, как двигатель большего размера.

Читать далее: Новые электромобили прибудут в Австралию в 2020 году

Например, небольшой 1,0-литровый двигатель Ford с турбонаддувом EcoBoost

такого же размера, как лист бумаги формата A4, но выдает почти такую ​​же мощность и крутящий момент, как автомобили с более крупными двигателями.

А небольшой 1,6-литровый четырехцилиндровый двигатель с турбонаддувом, установленный в Peugeot 308 GTi 270, выдает 201 кВт мощности — всего на 8 кВт меньше, чем у значительно большего 3.6-литровый шестицилиндровый двигатель установлен на Jeep Wrangler.

Объем двигателя раньше был окончательным показателем производительности автомобиля, но современные технологии позволяют повысить топливную эффективность при улучшении показателей мощности и крутящего момента. Обратной стороной этого является потеря уникальных характеристик больших безнаддувных двигателей, из-за которых ими приятно управлять. Тем не менее, двигателями с турбонаддувом приятно управлять по-своему.

ПОДРОБНЕЕ Размеры багажного отделения самых продаваемых австралийских внедорожников

По мере того, как инженеры продолжают находить все более изобретательные способы извлечения большей мощности при меньшем расходе топлива, размер двигателя больше не имеет значения, как раньше.

Основные сведения об оборотах двигателя

Обороты двигателя — одно из самых основных измерений функциональности любого автомобильного двигателя. Он используется для определения того, как и где двигатель вырабатывает мощность, а также является ключевым аспектом эффективного вождения и диагностики потенциальных проблем. Почти в каждом легковом или грузовом автомобиле есть тахометр на приборной панели, который измеряет и отображает число оборотов в минуту, показывая, насколько важен этот аспект работы вашего автомобиля.

Что означает об / мин ?

Обороты двигателя — это сокращение от числа оборотов в минуту или скорости, с которой двигатель фактически вращается внутри.Вот почему вы также услышите число оборотов в минуту, называемое частотой вращения двигателя. Что именно крутится внутри вашего мотора? Ответ — коленчатый вал, который вращается за счет движения поршней, движущихся вверх и вниз в цилиндрах, когда свечи зажигания загораются и взрывают топливо, которое подается в двигатель. Поршни соединены шатунами с коленчатым валом.

Почему об / мин важно?

С первого взгляда число оборотов двигателя может многое рассказать о том, что происходит внутри двигателя. У каждого двигателя есть так называемый диапазон мощности, который отражает количество лошадиных сил и крутящий момент, которые он производит, в зависимости от того, насколько быстро вращается коленчатый вал. Как правило, чем выше частота вращения, тем больше вырабатывается мощности в диапазоне частот вращения двигателя. Некоторые двигатели вырабатывают большую часть крутящего момента на очень низких оборотах, а затем падают при повышении, например, дизельные двигатели или большие двигатели V8 в легковых автомобилях. Другие должны вращаться очень быстро, чтобы получить пиковую мощность. Это типично для бензиновых моторов меньшего размера.Когда дело доходит до выработки электроэнергии, не путайте красную линию в верхней части тахометра с оптимальной точкой. На самом деле это предел, при котором можно безопасно разогнать двигатель, а не показатель того, где можно найти наибольшую мощность.

Это помогает узнать, при каких оборотах ваш двигатель производит наибольшую мощность, чтобы вы могли воспользоваться преимуществами этой области диапазона мощности во время движения, чтобы улучшить производительность и помочь узнать, когда переключить (в автомобиле с ручным управлением), чтобы воспользоваться преимуществами его дизайн. Если вы предпочитаете сосредоточиться на эффективности, вы обнаружите, что чем ниже частота вращения двигателя, тем меньше он потребляет топлива.Это не означает, что вы должны постоянно тащить двигатель на высокой передаче, но это означает, что нужно осторожно нажимать педаль газа, чтобы избежать резких скачков оборотов двигателя и потребления дополнительного газа, когда подойдет более постепенное ускорение.

Ознакомьтесь со всеми деталями двигателя , доступными на NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания AutoCare NAPA для текущего обслуживания и ремонта. Для получения дополнительной информации об оборотах двигателя и тахометрах, поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Понимание взаимосвязи между двумя, EPI Inc.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ:

Крутящий момент измеряется; Мощность рассчитана

ПРИМЕЧАНИЕ: Все наши продукты, конструкции и услуги ЯВЛЯЮТСЯ ОРГАНИЧЕСКИМИ, БЕЗ ГЛЮТЕНА, НЕ СОДЕРЖАТ ГМО и не нарушают чьи-либо драгоценные ЧУВСТВА

Для того, чтобы подробно обсудить силовые установки, важно понимать концепции POWER и TORQUE .

ОДНАКО, чтобы понять POWER , вы должны сначала понять ENERGY и WORK .

Если вы какое-то время не рассматривали эти концепции, было бы полезно сделать это перед изучением этой статьи. НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы получить быстрый обзор Energy and Work.

Часто кажется, что люди не понимают отношения между МОЩНОСТЬЮ и МОМЕНТОМ. Например, мы слышали, как производителей двигателей , консультантов по распределительным валам и другие « технических экспертов» спрашивали клиентов:

«Вы хотите, чтобы ваш двигатель создавал ЛОШАДЬ или МОМЕНТ?»

И этот вопрос обычно задают тоном, который убедительно свидетельствует о том, что эти «эксперты» верят, что мощность и крутящий момент каким-то образом исключают друг друга.

На самом деле все наоборот, и вы должны четко понимать следующие факты:

1. МОЩНОСТЬ (скорость выполнения РАБОТЫ) зависит от МОМЕНТА и ОБ / МИН .
2. МОМЕНТ и ОБ / МИН — ИЗМЕРЕНИЕ мощности двигателя.
3. МОЩНОСТЬ ВЫЧИСЛЯЕТСЯ из крутящего момента и числа оборотов в минуту по следующему уравнению:

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

(Внизу страницы показан вывод этого уравнения для всех, кто интересуется.)

Двигатель вырабатывает МОЩНОСТЬ за счет ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА, который может оказывать заданное значение МОМЕНТ на нагрузку при заданных об / мин . Величина МОМЕНТА, который может проявить двигатель, обычно зависит от числа оборотов.

МОМЕНТ

МОМЕНТ определяется как СИЛА вокруг заданной точки, приложенная на расстоянии РАДИУС от этой точки. Обратите внимание, что единицей МОМЕНТА является один фунт-фут (часто неверно), а единицей РАБОТА является один фут-фунт .

Рисунок 1

Ссылаясь на , рис. 1 , предположим, что ручка прикреплена к шатуну так, чтобы она была параллельна поддерживаемому валу и расположена на радиусе 12 дюймов от центра вала. В этом примере рассмотрим вал, который должен быть закреплен на стене . Пусть стрелка представляет силу в 100 фунтов, приложенную в направлении, перпендикулярном ручке и шатуну, как показано на рисунке.

Поскольку вал прикреплен к стене, вал не вращается, но к валу прилагается крутящий момент , равный 100 фунт-фут (100 фунтов на 1 фут).

ПРИМЕЧАНИЕ , что ЕСЛИ шатун на эскизе был вдвое длиннее (т. Е. Рукоятка была расположена в 24 дюймах от центра вала), то же усилие в 100 фунтов, приложенное к рукоятке, дало бы 200 фунт-фут крутящего момента (100 фунтов на 2 фута).

МОЩНОСТЬ

МОЩНОСТЬ — это мера того, сколько РАБОТ может быть выполнено за указанное ВРЕМЯ. В примере на странице «Работа и энергия» парень, толкающий машину, сделал 16 500 фут-фунтов из РАБОТА . Если бы он проделал эту работу за две минуты, он произвел бы 8250 фут-фунтов в минуту POWER (165 футов x 100 фунтов ÷ 2 минуты). Если вам неясно, что такое РАБОТА и ЭНЕРГИЯ, было бы полезно ознакомиться с этими концепциями ЗДЕСЬ.

Точно так же, как один тонны представляет собой большой вес (по определению 2000 фунтов), один лошадиных сил представляет собой большое количество энергии. Определение одной лошадиной силы составляет 33000 фут-фунтов в минуту . Мощность, которую парень произвел, толкая свою машину по участку (8250 фут-фунтов в минуту), равна лошадиных сил (8 250 ÷ 33 000).

Хорошо, все в порядке, но как толкание машины через парковку связано с вращающимися механизмами?

Рассмотрим следующее изменение в эскизе рукоятки и кривошипа выше. Рукоятка все еще находится на расстоянии 12 дюймов от центра вала, но теперь, вместо того, чтобы быть прикрепленным к стене, вал теперь проходит через стену, опираясь на подшипники качения, и прикреплен к генератору за стеной.

Предположим, как показано на рис. 2 , что постоянная сила 100 фунтов.каким-то образом прикладывается к рукоятке, так что сила всегда перпендикулярна как рукоятке, так и шатуну при вращении рукоятки. Другими словами, «стрелка» вращается вместе с ручкой и остается в том же положении относительно кривошипа и ручки, как показано в последовательности ниже. (Это называется «касательной силой»).

Рисунок 2

Если эта постоянная тангенциальная сила в 100 фунтов, приложенная к 12-дюймовой рукоятке (крутящий момент 100 фунт-фут), заставляет вал вращаться со скоростью 2000 об / мин, тогда мощность , которую вал передает генератору за стеной, составляет 38 HP , рассчитывается следующим образом:

100 фунт-фут крутящего момента (100 фунт-футов)x 1 фут), умноженное на 2000 об / мин, деленное на 5252, составляет 38 л.с.

Следующие примеры иллюстрируют несколько различных значений МОМЕНТА, которые производят 300 л.

с.

Пример 1 : Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 2700 об / мин?

, поскольку HP = МОМЕНТ x ОБ / МИН ÷ 5252
, а затем перегруппировав уравнение:
МОМЕНТ = HP x 5252 ÷ ОБ / МИН

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 2700 = 584 фунт-фут.

Пример 2: Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 4600 об / мин?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 4600 = 343 фунт-фут.

Пример 3: Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 8000 об / мин?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 8000 = 197 фунт-фут.

Пример 4: Какой МОМЕНТ дает секция турбины 41 000 об / мин газотурбинного двигателя мощностью 300 л.с.?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 41000 = 38,4 фунт-фут.

Пример 5: Выходной вал коробки передач двигателя в Примере 4 выше вращается со скоростью 1591 об / мин.Какой МОМЕНТ доступен на этом валу?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 1591 = 991 фунт-фут.

(без учета потерь в коробке передач, конечно).

Из этих чисел следует сделать вывод, что определенное количество лошадиных сил может быть получено из бесконечного числа комбинаций крутящего момента и числа оборотов в минуту.

Подумайте об этом по-другому: в автомобилях равного веса 2-литровый двигатель с двумя распредвалами, развивающий 300 л.с. при 8000 об / мин (197 фунт-фут) и 400 л.с. при 10000 об / мин (210 фунт-фут), поможет вам. угла так же, как и 5-литровый двигатель, который развивает 300 л.с. при 4000 об / мин (394 фунт-фут) и 400 л.с. при 5000 об / мин (420 фунт-фут).Фактически, в автомобилях равного веса меньший двигатель, вероятно, будет гоняться ЛУЧШЕ, потому что он намного легче и, следовательно, снижает нагрузку на переднюю часть. И, в действительности, автомобиль с более легким 2-литровым двигателем, вероятно, будет весить меньше, чем большой автомобиль с двигателем V8, поэтому он будет лучшим гоночным автомобилем по нескольким причинам.

Измерение мощности

Динамометр определяет МОЩНОСТЬ , которую производит двигатель, прикладывая нагрузку к выходному валу двигателя с помощью водяного тормоза, генератора, поглотителя вихревых токов или любого другого управляемого устройства, способного поглощать мощность. Система управления динамометром заставляет поглотитель точно соответствовать количеству МОМЕНТ , которое двигатель производит в этот момент, затем измеряет , что МОМЕНТ и об / мин вала двигателя, и на основе этих двух измерений он вычисляет наблюдается мощность. Затем он применяет различные факторы (температура воздуха, барометрическое давление, относительная влажность), чтобы скорректировать наблюдаемую мощность до значения, которое было бы, если бы оно было измерено при стандартных атмосферных условиях , называемое скорректированной мощностью .

Мощность для привода насоса

В ходе работы с множеством различных проектов двигателей мы часто слышим предположение о том, что мощность двигателя может быть увеличена за счет использования «лучшего» масляного насоса. В этом предположении подразумевается вера в то, что «лучший» масляный насос имеет более высокую эффективность перекачивания и, следовательно, может обеспечивать требуемый поток при требуемом давлении, потребляя при этом меньшую мощность от коленчатого вала. Хотя с технической точки зрения это верно, величина улучшения на удивление мала.

Сколько мощности требуется, чтобы привести в действие насос, подающий известный поток при известном давлении? Мы уже показали, что мощность — это работа в единицу времени, и пока мы будем придерживаться старых добрых американских единиц (фут-фунт в минуту и ​​дюйм-фунт в минуту). И мы знаем, что поток раз давление равно МОЩНОСТЬ , как показано:

Расход (кубических дюймов / минуту) умноженный на давление (фунты / квадратный дюйм) = МОЩНОСТЬ (дюйм-фунты / минуту)

Далее достаточно просто умножить на соответствующие константы, чтобы получить уравнение, которое вычисляет HP по давлению, умноженному на расход.Поскольку расход чаще указывается в галлонах в минуту, и поскольку хорошо известно, что в галлоне 231 кубический дюйм, то:

Расход (галлонов в минуту) x 231 (кубический дюйм / галлон) = расход (кубический дюйм в минуту).

Поскольку, как объяснялось выше, 1 л.с. — это 33 000 фут-фунтов работы в минуту, умножение этого числа на 12 дает количество дюйм-фунтов работы в минуту в одном HP (396 000). Разделив 396 000 на 231, мы получим коэффициент преобразования единиц 1714,3. Следовательно, простое уравнение:

Насос HP = расход (галлонов в минуту) x давление (PSI) / 1714.

Это уравнение представляет мощность, потребляемую насосом со 100% КПД. Когда в уравнение включается КПД насоса, оно становится:

Насос HP = (расход {GPM} x давление {PSI} / (1714 x эффективность)

Обычные шестеренчатые насосы обычно работают с КПД от 75 до 80%. Итак, предположим, что вашему полностью алюминиевому двигателю V8 требуется 10 галлонов в минуту при 50 фунтах на квадратный дюйм. Масляный насос будет рассчитан на поддержание некоторого предпочтительного уровня давления масла на холостом ходу, когда двигатель и масло горячие, поэтому насос будет иметь гораздо большую производительность, чем требуется для поддержания 10 галлонов в минуту при 50 фунтах на квадратный дюйм при рабочей скорости. (Это то, что делает «предохранительный» клапан: отводит избыточную пропускную способность обратно на вход насоса, что, в качестве дополнительного преимущества, также резко снижает предполагаемую кавитацию во входной линии насоса.)

Итак, предположим, что ваш насос с КПД 75% поддерживает 50 фунтов на квадратный дюйм при рабочей скорости и обеспечивает 10 галлонов в минуту, необходимые двигателю. Фактически он перекачивает примерно 50 галлонов в минуту (10 из которых проходят через двигатель, а остальные 40 — через предохранительный клапан) при 50 фунтах на квадратный дюйм. Мощность для привода этой ступени нагнетательного насоса:

л.с. = (50 галлонов в минуту x 50 фунтов на кв. Дюйм) / (1714 x 0.75 КПД) = 1,95 л.с.

Предположим, вы поддались шумихе и выложили действительно большие деньги за помпу с эффективностью 90%. Этот насос (при том же расходе и давлении) потребляет:

л.с. = (50 галлонов в минуту x 50 фунтов на кв. Дюйм) / (эффективность 1714 x 0,90) = 1,62 л. с.

ВАУ. Чистый прирост 1/3 HP. Может ли ВАШ дино измерить разницу в 1 л.с. точно и с повторяемостью?

Общие наблюдения

Чтобы спроектировать двигатель для конкретного применения, полезно построить график оптимальной кривой мощности для этого конкретного приложения, а затем на основе этой проектной информации определить кривую крутящего момента, которая требуется для получения требуемой кривой мощности.Оценивая требования к крутящему моменту по сравнению с реалистичными значениями BMEP, вы можете определить разумность целевой кривой мощности.

Обычно пик крутящего момента происходит при значительно более низких оборотах в минуту, чем пиковая мощность. Причина в том, что, как правило, кривая крутящего момента не спадает (в%) так быстро, как увеличивается число оборотов в минуту (в%). Для гоночного двигателя часто бывает выгодно (в рамках граничных условий приложения) эксплуатировать двигатель значительно выше пикового значения мощности, чтобы обеспечить максимальную среднюю мощность в требуемом диапазоне оборотов.

Однако для двигателя, который работает в относительно узком диапазоне оборотов, такого как авиационный двигатель, обычно требуется, чтобы двигатель вырабатывал максимальную мощность при максимальных оборотах. Это требует, чтобы пик крутящего момента был достаточно близок к максимальным оборотам в минуту. Для авиационного двигателя вы обычно проектируете кривую крутящего момента так, чтобы она была максимальной при нормальном крейсерском режиме и оставалась ровной до максимальных оборотов. Такое расположение кривой крутящего момента позволило бы двигателю производить значительно большую мощность, если бы он мог работать на более высоких оборотах, но цель состоит в том, чтобы оптимизировать производительность в пределах рабочего диапазона.

Пример этой концепции показан на Рисунке 3 ниже. Три пунктирные линии представляют три разные кривые крутящего момента, каждая из которых имеет точно такую ​​же форму и значения крутящего момента, но с пиковыми значениями крутящего момента, расположенными при разных значениях числа оборотов в минуту. Сплошные линии показывают мощность, создаваемую кривыми крутящего момента того же цвета.

Рисунок 3

Обратите внимание, что с пиковым крутящим моментом 587 фунт-футов при 3000 об / мин розовая линия электропередачи достигает пика примерно 375 л.с. между 3500 и 3750 об / мин.Если та же кривая крутящего момента сдвинута вправо на 1500 об / мин (черный, пик крутящего момента 587 фунт-фут при 4500 об / мин), пиковая мощность подскакивает примерно до 535 л.с. при 5000 об / мин. Опять же, перемещение той же кривой крутящего момента вправо еще на 1500 об / мин (синий, пик крутящего момента 587 фунт-фут при 6000 об / мин) приводит к максимальной мощности около 696 л.с. при 6500 об / мин

Используя черные кривые в качестве примера, обратите внимание, что двигатель выдает 500 л.с. при 4500 и 5400 об / мин, что означает, что двигатель может выполнять такой же объем работы за единицу времени (мощности) при 4500, что и при 5400.ОДНАКО, он будет сжигать меньше топлива для выработки 450 л. с. при 4500 об / мин, чем при 5400 об / мин, потому что паразитные потери мощности (мощность, потребляемая для поворота коленчатого вала, компонентов возвратно-поступательного движения, клапанного механизма) увеличивается пропорционально квадрату частоты вращения коленчатого вала.

Диапазон оборотов, в котором двигатель развивает максимальный крутящий момент, ограничен. Вы можете настроить двигатель на высокий пиковый крутящий момент с очень узким диапазоном или более низкое значение пикового крутящего момента в более широком диапазоне. Эти характеристики обычно определяются параметрами приложения, для которого предназначен двигатель.

Пример этого показан на Рисунке 4 ниже. Это то же самое, что и график на Рисунке 3 (выше), ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ, синяя кривая крутящего момента была изменена (как показано зеленой линией), поэтому она не спадает так быстро. Обратите внимание, как это приводит к тому, что зеленая линия электропередачи выходит за пределы пика крутящего момента. Такого рода изменение кривой крутящего момента может быть достигнуто путем изменения различных ключевых компонентов, включая (но не ограничиваясь ими) профили выступов кулачков, разделение выступов кулачков, длину впускных и / или выпускных направляющих, поперечное сечение впускных и / или выпускных направляющих.Изменения, направленные на расширение пика крутящего момента, неизбежно уменьшат значение пикового крутящего момента, но желательность данного изменения определяется применением.

Рисунок 4

Вывод уравнения мощности

(для всех, кто интересуется)

Эта часть может не представлять интереса для большинства читателей, но несколько человек спрашивали:

«Хорошо, если л.с. = ОБ / МОМ x МОМЕНТ ÷ 5252 , то откуда 5252?»

Вот ответ.

По определению МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ ÷ ВРЕМЯ (как описано выше под заголовком МОЩНОСТЬ )

Используя пример на Рисунке 2 выше, где постоянная тангенциальная сила в 100 фунтов была приложена к 12-дюймовой рукоятке, вращающейся со скоростью 2000 об / мин, мы знаем задействованную силу , поэтому для расчета мощности нам потребуется расстояние до ручки перемещений на единицу время , выражается как:

Мощность = 100 фунтов x расстояние в минуту

Хорошо, как далеко рукоятка кривошипа перемещается за одну минуту? Сначала определите расстояние, на которое он проходит за один оборот :

РАССТОЯНИЕ за оборот = 2 x π x радиус

РАССТОЯНИЕ за оборот. = 2 x 3,1416 x 1 фут = 6,283 фута

Теперь мы знаем, как далеко кривошип перемещается за один оборот. Как далеко заводится за минут ?

РАССТОЯНИЕ в мин. = 6,283 фута на оборот х 2000 изм. за мин. = 12,566 футов в минуту

Теперь мы знаем достаточно, чтобы вычислить мощность, определенную как:

МОЩНОСТЬ = УСИЛИЕ x РАССТОЯНИЕ ÷ ВРЕМЯ
, поэтому
Мощность = 100 фунтов x 12566 футов в минуту = 1,256,600 фут-фунтов в минуту

Пух, а как насчет ЛОШАДЕЙ? Помните, что одна ЛОШАДЬ определяется как 33000 фут-фунтов работы в минуту .Следовательно, HP = МОЩНОСТЬ (фут-фунт в минуту) ÷ 33000. Мы уже подсчитали, что мощность, передаваемая на кривошипное колесо выше, составляет 1 256 600 фут-фунтов в минуту.

Сколько это HP?

л.с. = (1,256,600 ÷ 33,000) = 38,1 л.с.

Теперь мы объединяем кое-что, что уже знаем, чтобы произвести магию 5252. Мы уже знаем это:

МОМЕНТ = СИЛА x РАДИУС.

Если мы разделим обе части этого уравнения на РАДИУС, мы получим:

(a) СИЛА = МОМЕНТ ÷ РАДИУС

Теперь, если РАССТОЯНИЕ на оборот = РАДИУС x 2 x π, то

(b) РАССТОЯНИЕ в минуту = РАДИУС x 2 x π x об / мин

Мы уже знаем

(c) МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ в минуту

Итак, если мы подставим эквивалент FORCE из уравнения (a) и расстояние в минуту из уравнения (b) в уравнение (c), мы получим:

МОЩНОСТЬ = (МОМЕНТ ÷ РАДИУС) x (ОБ / МИН x РАДИУС x 2 x π)

Разделив обе стороны на 33000, чтобы найти HP,

л.с. = МОМЕНТ ÷ РАДИУС x ОБ / МИН x РАДИУС x 2 x π ÷ 33,000

При уменьшении получаем

л.с. = МОМЕНТ x ОБ / МИН x 6.28 ÷ 33,000

С

33 000 ÷ 6,2832 = 5252

Следовательно

л.с. = МОМЕНТ x ОБ / МИН ÷ 5252

Обратите внимание, что при 5252 об / мин крутящий момент и л.с. равны. При любых оборотах ниже 5252 значение крутящего момента больше, чем значение HP; Выше 5252 об / мин значение крутящего момента меньше значения л.