Как измерить мощность двигателя автомобиля
Как оценить мощность двигателя без стенда
Для чего это собственно… дело в том, что регламенты некоторых любительских чемпионатов, зачастую построены на ограничении мощности автомобилей в том или ином классе. В регламенте LADA Time Attack Cup’2018 (на примере которого я буду повествовать), мощность двигателя для класса Extra Light не должна превышать 100л.с., для класса Light – 130л.с., для класса Race – 160л.с., всё что больше – в Unlim. В топе вопросов по регламенту у частников (как начинающих, так и опытных) – а как вы собираетесь измерять мощность?
Начнем с того, что в измерении мощности поголовно у всех автомобилей в любительском чемпионате вроде LTAC, разумеется, нет совершенно никакой необходимости. Измерениям целесообразно подвергать лишь отдельные автомобили, результаты которых по какой-то причине выше, чем едет основная масса класса, либо те автомобили, на которые подан протест. В некоторых случаях замеры в профилактических целях можно проводить на автомобилях по субъективному выбору организаторов, например, исходя из предварительного анализа времен круга или хронометража по секторам трека.
Мощность автомобиля даже в условиях отсутствия колесного стенда можно определить по двум принципам:
1. Качественно – это насколько больше или меньше мощность в сравнении с некоторой «эталонной» машиной.
2. Количественно – это числовое значение максимальной мощности в л.с. и кВт.
И первое и второе позволяет делать Racelogic Perfomancebox и тому подобные приборы, а также это можно рассчитать онлайн, зная массу авто и его разгон до 100км/ч.
«Всё это очень неточно», как считают многие. Здесь надо понять и принять следующее — во-первых, по большому счету не особенно важна абсолютная точность показаний, поскольку автомобиль мы оцениваем не в вакууме, а в достаточно строгих рамках, относительно определенного зачетного класса. Поэтому гораздо более важными являются сравнительные цифры. А во-вторых, по моему личному опыту, точность подобных методов измерения не настолько уж и плоха в сравнении с теми же колесными стендами, но повторюсь – это всё не столь важно для описываемых в данном посте целей.
Так вот, в подавляющем большинстве случаев, на мой взгляд, более чем достаточно определить именно качественную (сравнительную) мощность. Для этого в одной или нескольких зачетных попытках ставим на автомобиль Racelogic, или в крайнем случае телефон с приложением Racechrono. Запись телеметрии является более объективной для оценки как навыков пилота, так и в не меньшей степени потенциальных возможностей автомобиля. Далее анализируем графики скорости (ускорений) на прямых, а также скорости на выходах из поворотов, и максимальные скорости, достигаемые к концу прямиков у двух автомобилей (оцениваемого и «эталонного»).
Оцениваемый автомобиль – это потенциальный читер, или же реально быстрый пилот на качественно подготовленном авто. За «эталонный» автомобиль в младших классах может быть принят любой автомобиль, показывающий на данном треке более или менее стабильные результаты. В идеале «эталонный» автомобиль с заведомо известной стоковой или околостоковой конфигурацией мотора, априори вписывающейся в требования класса.
Как именно производить сопоставление и анализ графиков скорости (ускорений) двух автомобилей, сейчас подробно рассматривать не будем, нюансов хватит на отдельный пост. Но при некотором опыте, и с точностью достаточной для «Кубков водокачек», выявить читерский по мотору таз, а в некоторых случаях даже +/- назвать его мощность абсолютно реально! Кроме того, для каждого класса у нас уже имеется обширная база телеметрии со всех треков. Другими словами, уже давно известны примерные максимальные скорости и ускорения на длинных прямых разных гоночных трасс и для машин разной массы и мощности. Необходимо будет набрать статистику для обновленного Мячково, но это вопрос 1-2 групповых выездов.
Пример: имеем телеметрию со Смоленского кольца стокового автомобиля Лада Калина Спорт мощностью 118л.с. с прошивкой и декатом, массой 1100кг. Думаю, без грубой ошибки мощность такого авто можно назвать 122-125л.с., что уже недалеко от верхней границы в 130л.с. класса Light. Скорость выхода данного автомобиля на финишную прямую 112км/ч, в конце прямой автомобиль достигает 155км/ч. Имеем второй автомобиль Лада Калина примерно такой же массы, по заверениям владельца с некими распредвалами (типа предыдущий владелец кинул какие-то палки, но башка не пилена). Телеметрия данного авто показывает выход на финишную прямую на скорости 97км/ч, а максималку в конце прямой 163км/ч…
В принципе, даже без глубокой аналитической работы с графиками, уже с 98% вероятностью можно сказать (2% оставим на всякий…), что второй автомобиль выходит за рамки класса по мощности. И не особо важно сколько конкретно у него сил в пике, 135 или 159… хотя и конкретные цифры мощности рейслоджик тоже может показать при необходимости (об этом будет ниже). В любом случае, практически очевидно, что второй автомобиль везет своего пилота к тумбе или к хорошим очкам только «на моторе». Имхо, уже серьезный аргумент для перевода автомобиля на класс выше. Но в реальных условиях, при меньшем различии максимальных скоростей, или при спорных ситуациях, не составит труда провести и чуть более детальный и объективный анализ.
Можно ли обмануть телеметрию?
Обмануть телеметрию, имхо, почти невозможно. Ведь чтобы снизить показатели максимальной скорости и ускорения придется на прямых либо сбрасывать, либо изначально недожимать педаль акселератора. А малейший сброс газа мгновенно отразится переломом на графике скорости и ускорения, что разумеется будет выглядеть весьма противоестественно для автомобиля, вышедшего из поворота на длинную прямую.
В случае изначального плавного недожима акселератора к концу прямой вы получите неестественно низкую максимальную скорость, и продублировать совершенно одинаковый недожим акселератора подряд на 3-5 боевых кругах будет затруднительно, при наложении одного круга на другой будут явные труднообъяснимые несовпадения графика. Но самое главное, сброс или недожим газа, ровно как и смена прошивки на менее «злую», сразу приведет к существенному ухудшению времени круга. В этом случае, только значительно более высокие скорости в поворотах могли бы более или менее уровнять (либо улучшить) времена круга в сравнении с «эталонным» автомобилем. Если преимущества по скорости в поворотах при анализе телеметрии оцениваемого автомобиля также не наблюдается, то можно делать практически однозначный вывод, что автомобиль не соответствовал заявленному классу в предыдущем существенно более быстром заезде. Отметаем вероятность того, что у данного авто внезапно прямо вот к данному заезду что-то дриснуло в подвеске, и он стал существенно медленнее в поворотах 😊
Если всё же по какой-либо причине записать телеметрию с трека на оцениваемом автомобиле не удалось, либо телеметрия не дала внятного ответа о сравнительной мощности (что маловероятно, выше я на это отвел условные 2%), то прибор Racelogic Perfomancebox позволяет оценивать колесную мощность зная точную массу автомобиля (весы имеются на каждом этапе). Измерение проводится несколько раз на любом горизонтальном участке дороге по максимальному ускорению на 2й или 3й передаче (в зависимости от ряда кпп). Опять же стоит оговорится, что нет необходимости с точностью до 1л.с. определять мощность. Если мощность после измерения покажется малореальной, то на этом же самом участке с целью тарировки можно провести измерение на любом другом стоковом автомобиле с заведомо известной мощностью.
Также при замере мощности рейслоджик производит оценку сопротивления качения и сопротивления воздуха по величине отрицательного ускорения в момент выжима сцепления в самом конце замера. В целом подобный замер мощности дает вполне удовлетворительную точность для оценочно-сравнительных целей, а погрешность при тщательном соблюдении методики измерения обычно не превышает +/-5%, т.е. возможный разброс в 10л.с. относительно 100л.с. необходимо учитывать.
Калькулятор расчета мощности двигателя автомобиля
Рассмотрим 5 популярных способа как вычислить мощность двигателя автомобиля используя такие данные как:
Каждая из формул, по которой будет производиться расчет мощности двигателя автомобиля довольно относительная и не может со 100% точностью определить реальную лошадиную силу движущую машину. Но произведя подсчеты каждым из приведенных гаражных вариантов, опираясь на те или иные показатели, можно рассчитать, по крайней мене, среднее значение будь-то стоковый или тюнингованный движок, буквально с 10-ти процентной погрешностью.
Мощность — энергия, вырабатываемая двигателем, она преобразуется в крутящий момент на выходном валу ДВС. Это не постоянная величина. Рядом со значениями максимальной мощности всегда указываются обороты, при которых можно её достигнуть. Точкой максимума достигается при наибольшем среднее эффективном давлении в цилиндре (зависит от качества наполнения свежей топливной смесью, полноты сгорания и тепловых потерь). Наибольшую мощность современные моторы выдают в среднем при 5500–6500 об/мин. В автомобильной сфере измерять мощность двигателя принято в лошадиных силах. Поэтому поскольку большинство результатов выводятся в киловаттах вам понадобится калькулятор перевода кВт в л.с.
Как рассчитать мощность через крутящий момент
Самый простой расчет мощности двигателя авто можно определить по зависимости крутящего момента и оборотов.
Крутящий момент
Сила, умноженная на плечо ее приложения, которую может выдать двигатель для преодоления тех или иных сопротивлений движению. Определяет быстроту достижения мотором максимальной мощности. Расчетная формула крутящего момента от объема двигателя:
Мкр = VHхPE/0,12566, где
Обороты двигателя
Скорость вращения коленчатого вала.
Формула для расчета мощности двигателя внутреннего сгорания автомобиля имеет следующий вид:
P = Mкр * n/9549 [кВт], где:
Поскольку по формуле, результат получим у кВт, то при надобности также можно конвертировать в лошадиные силы или попросту умножать на коэффициент 1,36.
Использование данных формул — это самый простой способ перевести крутящий момент в мощность.
А дабы не вдаваться во все эти подробности быстрый расчет мощности ДВС онлайн, можно произвести, используя наш калькулятор.
Но, к сожалению, данная формула отражает лишь эффективную мощность мотора которая не вся доходит именно до колес автомобиля. Ведь идут потери в трансмиссии, раздаточной коробке, на паразитные потребители (кондиционер, генератор, ГУР и т.п.) и это без учета таких сил как сопротивление качению, сопротивление подъему, аэродинамическое сопротивление.
Как рассчитать мощность по объему двигателя
Если же вы не знаете крутящий момент двигателя своего автомобиля, то для определения его мощности в киловаттах также можно воспользоваться формулой такого вида:
Ne = Vh * pe * n/120 (кВт), где:
Для получения мощности движка в «лошадках», а не киловаттах, результат следует разделить на 0,735.
Расчет мощности двигателя по расходу воздуха
Такой же приблизительный расчет мощности двигателя можно определять и по расходу воздуха. Функция такого расчета доступна тем, у кого установлен бортовой компьютер, поскольку нужно зафиксировать значение расхода, когда двигатель автомобиля, на третьей передаче, раскручен до 5,5 тыс. оборотов. Полученное значение с ДМРВ делим на 3 и получаем результат.
Формула как рассчитать мощность ДВС по расходу воздуха в итоге выглядит так:
Такой расчет, как и предыдущий, показывает мощность брутто (стендовое испытание двигателя без учета потерь), которая выше на 10—20% от фактической. А еще стоит учесть, что показания датчика ДМРВ сильно зависят от его загрязненности и калибровок.
Расчет мощности по массе и времени разгона до сотни
Еще один интересный способ как рассчитать мощность двигателя на любом виде топлива, будь-то бензин, дизель или газ – по динамике разгона. Для этого используя вес автомобиля (включая пилота) и время разгона до 100 км. А чтобы Формула подсчета мощности была максимально приближена к истине нужно учесть также потери на пробуксовку в зависимости от типа привода и быстроту реакции разных коробок передач. Приблизительные потери при старте для переднеприводных составит 0,5 сек. и 0,3-0,4 у заднеприводных авто.
Используя этот калькулятор мощности ДВС, который поможет определить мощность двигателя исходя из динамики разгона и массы, вы сможете быстро и достаточно точно узнать мощь своего железного коня не вникая в технические характеристики.
Расчет мощности ДВС по производительности форсунок
Не менее эффективным показателем мощности автомобильного двигателя является производительность форсунок. Ранее мы рассматривали её расчет и взаимосвязь, поэтому, труда, высчитать количество лошадиных сил по формуле, не составит. Подсчет предполагаемой мощности происходит по такой схеме:
Где, коэффициент загруженности не более 75-80% (0,75…0,8) состав смеси на максимальной производительности где-то 12,5 (обогащенная), а коэффициент BSFC будет зависеть от того какой это у вас двигатель, атмосферный или турбированный (атмо — 0.4-0.52, для турбо — 0.6-0.75).
Узнав все необходимые данные, вводите в соответствующие ячейки калькулятора показатели и по нажатию кнопки «Рассчитать» Вы сразу же получаете результат, который покажет реальную мощность двигателя вашего авто с незначительной погрешностью. Заметьте, что вам совсем не обязательно знать все представленные параметры, можно расчищать мощность ДВС отдельно взятым методом.
Ценность функционала данного калькулятора заключается не в расчете мощности стокового автомобиля, а если ваш автомобиль подвергся тюнингу и его масса и мощность притерпели некоторые изменения.
Часто задаваемые вопросы
Как рассчитать мощность двигателя внутреннего сгорания?
Мощность двигателя в кВт можно рассчитать по объему двигателя и оборотах коленвала. Формула расчета мощности двигателя имеет вид:
Ne = Vh * Pe * n / 120 (кВт), где:
Vh — объём двигателя, см³
n — количество оборотов коленчатого вала за минуту
Pe — среднее эффективное давление, Мпа
Какой коэффициент учитывать при расчете мощности двигателя?
Коэффициент мощности (cosϕ) для расчета мощности электродвигателя принимают равным 0,8 для маломощных двигателей (менее 5,5 кВт) или 0,9 для двигателей мощностью свыше 15 кВт.
Как рассчитать мощность двигателя по крутящему моменту?
Для определения мощности двигателя в киловаттах, когда известен крутящий момент, можно по формуле такого вида: P = Mкр * n/9549, где:
Mкр – крутящий момент (Нм),
n – обороты коленвала (об./мин.),
9549 – коэффициент для перевода оборотов в об/мин.
Как рассчитать мощность двигателя по расходу воздуха?
Рассчитать мощность двигателя в кВт зная его потребления воздуха (при наличии бортового компьютера) можно используя простую схему. Необходимо раскрутить двигатель на третьей передаче до 5500 об/мин (пик крутящего момента) и по показаниям, на тот момент, зафиксировать расход воздуха, а затем разделить то значение на три. В результате такого математического вычисления можно узнать приблизительную мощность двигателя с небольшой погрешностью.
Как измерить мощность двигателя
Некоторые автовладельцы спустя время не хотят уже ездить на стандартном автомобиле. Вот почему они переходят на тюнинг своего транспортного средства, заключающийся в тех или иных изменениях технической конструкции, чтобы в результате добиться увеличения возможностей автомобиля. Но, даже выполнив модернизацию необходимо знать насколько мощным стало авто. Каким образом измеряется мощность двигателя, вы узнаете далее.
Для измерения мощности двигателя вам понадобится компьютер, специальная программа, кабель, а также динамометрический стенд.
Существует несколько методик по измерению мощности двигателя авто. Следует заметить, что все они неточные, то есть обладают некоторой погрешностью. Вы можете выполнить установку специального электронного оборудования, которое следит за изменением параметров работы двигателя в онлайн режиме.
Это оборудование обладает средней степенью погрешности. Но имеет недостаток в виде большой стоимости. Кроме того для установки этого оборудования необходимы специалисты, чьи услуги обойдутся недешево. Обслуживание дорогой аппаратуры может значительно превысить затраты на техническое обслуживание автомобиля. Использование данного оборудования целесообразно лишь при наличии спортивного автомобиля, требующего постоянного контроля.
Кроме этого имеются менее дорогие варианты по определению мощности вашего ТС. Для этого потребуется компьютер со специальным кабелем и программой, чтобы измерять крутящий момент. Эта программа должна иметь инструкцию по использованию. Ее нужно внимательно изучить, так как там подробно расписана очередность всех действий. Найдите разъем, чтобы произвести диагностику вашей машины. Вам нужно снять заглушку с него, подключить ноутбук, загрузить приложение. Далее нужно проехаться несколько раз с разными скоростями. Приложение запомнит эти показатели, затем произойдет автоматическое вычисление мощности вашего мотора, а также будут указаны погрешности в вычислениях.
Самым точным способом для измерения мощности двигателя является установка автомобиля на динамометрическом стенде. Для этих целей необходимо воспользоваться сервисом, где имеются такие установки. Вам нужно загнать свое авто передней частью к вентилятору на стенд. Колеса необходимо разместить ровно между двумя барабанами. Выполните закрепление специальных ремней за несущей конструкцией автомобиля и подключите аппаратуру к автомобилю воспользовавшись диагностическим разъемом.
На выхлопной трубе нужно надеть гофрированный каркас, выводящий газ из бокса. После нужно включить вентилятор, для имитации сопротивления от встречного воздуха, и до максимума разогнать свое авто. Параллельно вам необходимо следить какое состояние имеют соединяющие ремни. Вы должны сделать несколько попыток, для исключения вероятности ошибки. При совершении каждой попытки компьютером будет выдаваться распечатка, с указанием максимальной скорости, а также мощности.
Измерение мощности — какая разница между мощностью с колес и на маховике.
Измерение мощности на динамометрическом стенде, вроде все просто, но почему так много вопросов возникает? Мощность — с колес, с маховика. Единицы измерения мощности в лошадиных силах индикаторная (механическая), а может метрическая или киловаттах. Думаю, многим будет интересно с этим раз и навсегда разобраться.
Что бы лучше в этом разобраться начнем с Джемса Уатта и его парового двигателя, и постепенно дойдем до самых современных методов измерения мощности, используемых в автомобильной промышленности и гоночной индустрии.
Джеймс Уатт (1736-1819) был ученым из Шотландии, инженером, изобретателем, а также инноватором, человеком, который смог извлечь выгоду из своего изобретения. Более того, можно сказать, что он был одним из первых тюнеров двигателей. Все началось с того, что к нему обратился его друг профессор физики Джон Андерсон с просьбой отремонтировать действующий макет паровой машины Ньюкомена. Паровая машина Ньюкомена существовала уже пятьдесят лет до него, и применялась большей частью для откачки воды и поднятия угля из шахт, однако, за всё это время она ни разу не была усовершенствована, и мало кто разбирался в принципе её работы.
Первым значительным усовершенствованием Уатта на паровой машине стало внедрение в 1769 году изолированной камеры для конденсации. А в 1782 году он изобретает машину двойного действия. В итоге, после “тюнинга” от Уатта эффективность паровой машины увеличилась более чем в четыре раза и стала легко управляемой.
К сожалению, машина оставалась бесполезной для изобретателя, как и любое другое изобретение без создания коммерческого спроса. Необходимо было начать продвижение изобретения.
И тогда Уатт предложил использовать паровую машину с доработанным механизмом для поднятия угля из шахты, и тем самым заменить традиционный источник энергии — лошадь. Лошади в то время были использованы для подъема угля до уровня земли. Но как объяснить прижимистым шахтовладельцам, что им предлагают купить более эффективную альтернативу, и оценить преимущества нового приспособления?
Уатт сделал измерения на нескольких лошадях и рассчитал производительность средней рабочей лошади в течение всего рабочего дня. После расчетов именно Уатт дает название этой единице измерения – “Лошадиная сила”, которое в дальнейшем звучит как BHP (brake horsepower) и imp HP (imperial horsepower). Теперь он мог шахтовладельцам показать выгоду, т.е. сколько лошадей они могли бы заменить при использовании одного парового двигателя, а для себя начинать рассчитывать прибыль в предвкушении радужных перспектив.
Однако, все попытки Уатта поставить свои изобретения на коммерческую основу не имели успеха до тех пор, пока не состоялась судьбоносная встреча с предпринимателем Мэттью Болтоном. Совместная компания «Boulton and Watt» (англ. Boulton and Watt) успешно работала на протяжении двадцати пяти лет, в результате чего Уатт становится весьма и весьма состоятельным человеком.
А вот дальше начинается небольшая путаница. Изначально Уатт использовал индикаторные единицы измерения (Imperial units) т.е. фунт и фут (pounds and feet) и следующий расчет – средняя лошадь способна поднять груз 550 фунтов на высоту 10 футов за 10 секунд.
Остальная Европа хотела определение на основе метрических единиц. Это почти, но не совсем, то же самое. Английская или индикаторная (imperial) лошадиная сила при преобразовании в метрическую, показывает на 1.5% более высокие числа. Метрическая л.с., используемая в большинстве европейских стран, определяется как 75 кгс·м/с, то есть как мощность, затрачиваемая при равномерном вертикальном поднимании груза массой в 75 кг со скоростью 1 метр в секунду при стандартном ускорении свободного падения (9,80665 м/с²).
На Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации в 1882 году принимается уже новая единица измерения мощности — ватт (обозначение: Вт, W), названая в честь Джеймса Уатта (Ватта), создателя универсальной паровой машины. До этого же при большинстве расчётов использовались введённые Джеймсом Уаттом лошадиные силы.
Ватт – единица измерения мощности в Международной системе единиц (СИ).
1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль. Таким образом, ватт является производной единицей измерения и связан с другими единицами СИ следующими соотношениями:
Вт = Дж / с = кг·м²/с³
Вт = H·м/с
Или, если через лошадей, то поднятие груза 1000 Ньютонов (98.1 кг) на высоту 1 метр за 1 секунду. Единица измерения кВ (киловатт)
Мощность в киловаттах всегда и во всем мире будет одинакова, а вот лошадиные силы разные. Для перевода можно использовать следующие коэффициенты:
1 кВт = 1.34 л.с – английское обозначение HP. Используется в основном в Англии и США.
1 кВт = 1.36 л.с — Лошади́ная си́ла (русское обозначение: л. с.; английское: hp; немецкое: PS; французское:CV) — внесистемная единица мощности. Используется в большинстве европейских стран и России.
1 HP Англо-американская л.с. равняется = 1.015 Русско-европейской л.с.
Также для пересчета англо-американского крутящего момента в международную систему СИ:
Крутящий момент (Torque) является хорошим индикатором способности двигателя выполнять работу. Момент силы имеет размерность “сила на расстояние” и имеет единицу измерения N-m или lbf-ft.
Совпадение размерностей этих величин — не случайность; момент силы 1 Н·м, приложенный через целый оборот, совершает механическую работу и сообщает энергию 2π джоулей
Где:
T = крутящий момент
Wb = эффективная работа за один оборот
Крутящий момент на самом деле то, что вы чувствуете во время вождения автомобиля. Давайте представим, что мы хотим растолкать автомобиль. Когда мы начинаем толкать авто, которое трудно сдвинуть с места, мы прилагаем усилие или крутящий момент, передающийся на колеса, даже если машина остается бездвижна. Только, когда мы сдвинем авто с места, будет произведена работа. Время, в течение которого мы толкаем, и определяет мощность, которую мы имеем.
Для демонстрации концепции, давайте представим, что у машины нет аэродинамического сопротивления, трения и т.д., и попросим 120 килограммового штангиста растолкать машину, начиная с 0 км/час, пока он не достигнет своей максимальной скорости (где-то 20 км/час). В этой точке он больше не будет прилагать усилие (момент), а просто будет бежать с машиной (не забывайте, что в нашем эксперименте нет сопротивления, потерь и т.д.). Скорее всего, он разовьет 20 км/час (свой максимум) через 50 метров. Если же мы попросим растолкать машину 90 килограммового Чемпиона мира в беге на 100 метров, то он скорее всего через 50 метров достигнет только 15 км/час, но будет продолжать разгонять (ускорять) машину. Когда он достигнет скорости 20 км/в час, то он будет продолжать ускорятся, прилагать момент для ускорения машины, скажем до 30 км в час. Для того, чтобы протолкать машину на 100 метров штангист и бегун затратят одинаковое количество времени, и точку 100 метров они достигнут в один момент времени. Это значит, что у штангиста и бегуна одинаковая мощность. Если же машину будет толкать здоровенный мужик с моментом и силой, как у штангиста, и скоростью, как у бегуна, то он будет продолжать ускоряться, толкая машину, и в точке 50 метров при достижении скорости 20 км/ч. И в итоге затратит меньше времени на 100 метров, так как его мощность больше, чем у штангиста и бегуна. Если все это перевести на язык машин, то штангист это Американский 5 литровый Шеви, бегун – Хонда интегра 1.8, а здоровенный мужик – Порше турбо.
Теперь мы понимаем, что мощность и крутящий момент величины, связанные между собой. В тематических автомобильных журналах и на интернет форумах чаще всего используют формулу, описывающую соотношение между крутящим моментом и мощностью. Кривая мощности и крутящего момента всегда будут пересекаться при частоте вращения коленчатого вала 5252 об/мин в английской (imperial) системе измерения и при 9549 об/мин при использовании kW» and «Nm» (международная система СИ).
ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ “Dynamometer”. Какая разница между мощностью с колес и на маховике?
Ключ к пониманию чего-нибудь заключается в определении основных слов объекта (предмета) “Dynamometer” – состоит из двух слов (dynamo) — это греческое слово обозначающее “power in motion” – мощность, сила в движении. Второе слово “meter” также имеет греческое происхождение – измерение. Или просто Дино – можно описать, как стенд (машина) для измерения мощности в движении.
Существует два типа Дино (стендов) – моторный стенд (engine dynamometers) и роликовый, барабанный, колесный стенд (chassis dynamometers). Для того, чтобы измерить мощность двигателя на моторном стенде, необходимо его снять с машины и установить на моторный стенд, подключив напрямую к маховику. Для этого используются специальные адаптеры, также необходимо подключить систему охлаждения и т.д. Данная процедура занимает много времени. Поэтому этот вид стендов в основном используют разработчики моторов.
Для тюнинга автомобилей такой вид стендов используется редко из-за сложности подключения, больших трудозатрат и т.д. Для целей доводки двигателей более эффективен колесный стенд по экономическим соображениям. Гораздо дешевле использовать колесный стенд, и вот о них мы сегодня и поговорим.
Колесный стенд – специально спроектирован для измерения мощности. Двигатель, генерирует мощность на маховике, которая в свою очередь передается в КПП через сцепление. КПП далее передает мощность через дифференциалы, привода, карданный вал на колеса. Все эти механизмы поглощают часть мощности и как результат, мощность, поставляемая к колесам – меньше, чем на маховике двигателя. Потери могут варьироваться от 18% и до 28%. Мощность на колесах это то, что определяет характеристику, эффективность автомобиля.
Количество потерь варьируется от автомобиля к автомобилю, очень много зависит от типа трансмиссии, размера и давления в шинах, температуры КПП, подшипников и т.д и даже от того, как автомобиль пристегнут к стенду.
Колесные стенды делятся на несколько типов: инерционные, нагрузочные со своей классификацией. Большинство колесных стендов спроектированы на измерение мощности только с колес, но есть те, которые способны сделать замер мощности не только с колес, но и с маховика. Для этого, данный тип стендов производит замер не только мощности с колес, но и определяет потери, вот для этого и измеряют свободный выбег.
Выбег: Свободное движение системы вращающихся масс стенда и колеса (колес) с испытуемой шиной, затухающее под действием сил сопротивления их вращению.
Давайте взглянем на результаты замера на популярном автомобиле Skoda Octavia II с двигателем 1.8 TSI
Как я уже писал выше, на замер мощности с колес оказывает влияние множество факторов (размер колес, сход-развал, давление и тип шин, температура и вязкость масла в КПП, редукторах и т.д.), но эти погрешности в основном относятся к возникающим потерям, которые измеряются отдельно, после замера мощности с колес методом выбега.
На данном примере я покажу, как влияет замер мощности в зависимости от выбранной передачи. Первое условие – необходимо выбрать передачу, на которой происходит замер, как можно ближе к передаточному соотношению 1:1. В основном это предпоследняя передача в КПП. Скажем, на 5-ти ступенчатой КПП это будет 4-я передача. На испытуемой Шкоде установлена 7-ми ступенчатая КПП DSG. Для наглядности мы сделаем замер на 5-й и 6-й (жирные линии) передаче и наложим полученные графики замеров друг на друга.
Как мы видим максимальная мощность и крутящий момент, на маховике, в обоих случаях практически идентичен (207 л.с, 270 Нм). А вот потери (зеленные линии) сильно отличаются – 54.5 л.с на 6-ой передачи против 40.6 л.с. на 5-ой. Разница составила 14 л.с и соответственно мощность с колес отличается на такую же величину (147,5 л.с против 162 л.с с колес). Вывод – если вы решили сравнить данные замеров мощностных характеристик двух автомобилей, то, как минимум, (если не учитывать также значительные потери от размера колес и т.д.), необходимо знать на какой передаче был сделан замер (может там вообще на 3-й передаче).
Далее, точка максимальной мощности с колес и с маховика очень редко приходятся на одни и те же обороты двигателя. Если посмотреть на выше указанный график, то максимальная мощность с колес при замере на предпоследней передаче приходится на 4800 об/мин, а с маховика в обоих замерах на 5400 об/мин.
Объяснение этому очень простое. Как мы уже рассмотрели, мощность является соотношением крутящего момента умноженного на частоту вращения и поделенное на константу (в зависимости от системы измерения). Следовательно, после того, как кривая момента начинает падать, начинается и уменьшение прироста мощности, НО! возникающие потери продолжают только увеличиваться, соответственно мощность с колес не только будет иметь меньший прирост с увеличением оборотов двигателя, а также может начать падать (как в примере жирная синяя линия). Ситуация еще больше усугубляется на автомобилях 4х4, так как там значительно выше потери в сравнении с передним приводом рассматриваемым в данном примере.
Возникающие потери в основном зависят от скорости автомобиля (скорости вращения колес) – чем выше скорость, тем больше потери. Поэтому при замере на разных передачах, на одних и тех же частотах вращения двигателя будут различные потери и естественно различные значения мощности с колес.