Мощность двигателя и крутящий момент: Что важнее — мощность или крутящий момент — Лайфхак

Torque и BHP могут оказаться сложными для человека, не имеющего опыта в физике. Чтобы смягчить это, мы рассмотрим основы энергетики.

Энергия — это способность выполнять работу. Энергия может существовать во многих формах, и она никогда не может быть создана или уничтожена. Что-то вроде автомобильного двигателя не генерирует энергию, а просто преобразует топливо в энергию. Единица энергии определяется как Джоуль.

Чтобы дать представление о том, как работает энергия, возьмем, к примеру, прогулку куда-нибудь. Предположим, у вас есть 100 Джоулей, и чтобы добраться до места, нужно 70 Джоулей. Это означает, что вы потратите 70 джоулей, чтобы добраться до места. Довольно легко понять, когда он сломан.

Теперь поговорим о мощности.

Популярное чтение: Tata e-XETA: Меньше слышно больше Машин на машину!

Мощность — это скорость использования энергии.Возьмем тот же пример, который мы обсуждали в области энергетики. Вы тратите 70 джоулей, чтобы добраться до места назначения, и теперь предполагаете, что вам потребуется 10 секунд, чтобы добраться туда. Это означает, что вы расходуете 7 Джоулей в секунду. Если вы увеличите расход энергии в секунду (мощность), вы достигнете того же пункта назначения быстрее.

Немного не по теме, что нам нужно осветить, что сделает понимание силы и энергии еще проще.

Когда сила не имеет направления, она называется скалярной величиной.Энергия и мощность являются скалярными величинами, поскольку они не зависят от направления, в котором они применяются.

Крутящий момент, напротив, является векторной величиной. Чтобы объяснить крутящий момент в терминах непрофессионала, это сила вращения. Это означает, что он имеет величину (приложенную силу) во вращательном движении (направлении).

Это означает, что BHP является скалярным, а крутящий момент — векторной величиной.

Это охватывает основы энергии и мощности, и теперь мы можем перейти к таким сложным терминам, как BHP и крутящий момент.

л.с. — это мощность двигателя. Тормозная мощность — это единица мощности двигателя без потерь тепла и шума.

BHP определяет ускорение и максимальную скорость автомобиля. Часто быстрые и быстрые автомобили больше сосредотачиваются на л. С., Чем на крутящем моменте. Давайте обсудим, почему они не заботятся о крутящем моменте, в то время как более тяжелые автомобили требуют большего крутящего момента, чем BHP.

л.с. — это мощность двигателя без потерь, в то время как л.с. или лошадиные силы — это мощность автомобиля с учетом потерь. Есть два типа HP: кривошипная HP и колеса HP. Мощность кривошипа — это мощность, вырабатываемая двигателем без потерь при передаче. Колесная HP — это мощность на колесах, что означает, что она включает в себя потери передачи мощности от двигателя к колесам.

Аналогичное чтение: объяснение коробки передач CVT и ее эффективности!

Мера силы, вращающейся вокруг оси, известна как крутящий момент.Проще говоря, сила, с которой что-то вращается, а, как вы знаете, многие детали в машине имеют вращательное движение. От толкания поршня до вращения маховика — все это осуществляется крутящим моментом.

Крутящий момент определяет, какое усилие поворота имеет автомобиль. Это означает, что вы можете загрузить автомобиль большим весом, и он по-прежнему сможет двигаться с приличной скоростью. Это, однако, означает более медленные автомобили.

Вкратце, BHP влияет на максимальную скорость и ускорение автомобиля, в то время как крутящий момент влияет на количество груза, которое вы можете нести без снижения производительности.

Возьмем, к примеру, Kawasaki Ninja h3, созданный для скорости. Он имеет мощность 197 л.с. и крутящий момент 134 Нм. Сравните его с чем-то вроде Harley Davidson CVO, который представляет собой круизный байк с мощностью 107 л.с. и крутящим моментом 166 Нм. Kawasaki, созданный для достижения высоких скоростей, определенно будет иметь лучшее ускорение и максимальную скорость, чем Harley Davidson, но последний будет лучше работать с большим количеством загруженного багажа.

Подробнее: Автомобили, которые вы могли бы купить, если бы не ПЕРВЫЙ 2020 Mahindra Thar

Может показаться дипломатическим ответом, но оба они одинаково необходимы.Имейте в виду, что мы почти не объяснили BHP и крутящий момент, и они намного сложнее, чем объем этого блога. Так что, чтобы не усложнять, если вы хотите больше скорости и ускорения, предпочтите автомобиль с хорошей BHP, а если вы хотите, чтобы автомобиль возил вещи с минимальными проблемами производительности, вам следует рассмотреть возможность увеличения крутящего момента.

лошадиных сил против крутящего момента | Основы мощности и крутящего момента

Мощность в лошадиных силах и крутящий момент

Что такое крутящий момент

Крутящий момент — это мера тенденции объекта вращаться вокруг точки.Это мера работы или величина силы, действующей на расстоянии. С точки зрения мощности двигателя, это можно описать просто как чистую крутящую силу двигателя относительно коленчатого вала. Чем больше выходной крутящий момент, тем большую нагрузку способен преодолеть двигатель.

Важно понимать, что крутящий момент не зависит от времени. Британские единицы крутящего момента включают дюймы-фунты (фунт-дюйм) и фут-фунт (фунт-фут), в то время как метрические единицы крутящего момента обычно выражаются в Н-м (ньютон-метрах).Обратите внимание, что эти единицы включают силу и расстояние.

Что такое лошадиные силы

Лошадиная сила — это, что неудивительно, мера мощности; мера скорости выполнения работы или, что более важно, количества энергии, потребляемой во время процесса. Мощность в лошадиных силах зависит от времени и крутящего момента, поскольку это сила, создаваемая на расстоянии в единицу времени. Следовательно, мощность определяет общую работу, выполненную за заданный интервал времени.

лошадиных сил — это вымышленная концепция, основанная на предположении, что лошадь может перемещать объект весом 33 000 фунтов на 1 фут в минуту (33 000 фунт-футов / мин).Сама по себе мощность в лошадиных силах фактически не измеряется никаким инструментом; он рассчитывается путем измерения крутящего момента при определенной угловой скорости (скорости). В случае двигателей это будет относиться к оборотам коленчатого вала в минуту (об / мин). Затем путем измерения крутящего момента и числа оборотов в лошадиных силах рассчитывается по следующей формуле:

л.с. = (крутящий момент x об / мин) / 5,252

Константа «5,252» получена из того факта, что окружность диаметром 1 фут равна 6.2832 футов. Деление 33 000 на 6,2832 дает 5 252 единицы и разрешает единицы для уравнения. Интересно, но не случайно, кривые мощности и крутящего момента всегда пересекаются точно при 5252 об / мин (мощность и крутящий момент будут равны).

Мощность двигателя / крутящий момент в зависимости от мощности / крутящего момента ведущего колеса

Автопроизводители и производители двигателей всегда рекламируют максимальную номинальную мощность двигателя и крутящий момент, тогда как динамометр транспортного средства измеряет фактическую мощность и крутящий момент ведущего колеса (часто называемые мощностью задних колес и крутящим моментом на задних колесах).Мощность двигателя / крутящий момент никогда не будет равняться мощности / крутящему моменту ведущего колеса, то есть этот двигатель мощностью 500 лошадиных сил никогда не даст 500 лошадиных сил на асфальте. В первую очередь это касается паразитных потерь от трения, тепла и массы вращающихся объектов; энергия, которая расходуется на передачу мощности через трансмиссию.

Также необходимо учитывать увеличение крутящего момента через трансмиссию. Например, двигатель, создающий крутящий момент 600 фунт-фут при определенных оборотах через передаточное отношение 2: 1 и 3.Передаточное число заднего дифференциала 73: 1 фактически дает, без учета всех паразитных потерь, 4 476 фунт-фут крутящего момента на ведущих колесах (600 x 2 x 3,73). Повышение передачи до соотношения 1: 1 уменьшает прирост крутящего момента, и теперь у нашего автомобиля крутящий момент на ведущих колесах составляет всего 2238 фунт-фут (600 x 1 x 3,73).

Увеличение крутящего момента через трансмиссию — это одна из форм механического преимущества, которое позволяет двигателю преодолевать большие силы сопротивления, такие как те, которые возникают при попытке разогнать относительно большой груз до нужной скорости.Важным применением динамометрического стенда является определение рабочих характеристик двигателя с учетом потерь в трансмиссии. Таким образом, поправочные коэффициенты используются для того, чтобы свести на нет все умножение крутящего момента через трансмиссию и обеспечить реальные значения мощности двигателя и крутящего момента.

Что на самом деле крутящий момент говорит нам о двигателе?

В физике Ньютона крутящий момент напрямую связан с ускорением. Второй закон движения Ньютона устанавливает, что сила, создаваемая объектом, равна его массе, умноженной на его ускорение (F = M * A).Поскольку крутящий момент является мерой силы на расстоянии, мы можем выделить силу и использовать это уравнение для расчета скорости ускорения движущегося транспортного средства в данном случае (A = F / M). В результате большой крутящий момент является преимуществом в приложениях, где желательно быстрое ускорение транспортного средства.

В менее технических терминах крутящий момент можно рассматривать как степень, в которой двигатель может выдерживать нагрузку. Типичным примером может служить способность двигателя начать движение неподвижного прицепа и набрать скорость.Чем тяжелее прицеп, тем больший крутящий момент требуется для его движения и достижения крейсерской скорости. Взаимосвязь между крутящим моментом и ускорением может вводить в заблуждение, поскольку крутящий момент сам по себе не обязательно определяет рабочие характеристики двигателя в целом. Типичная кривая крутящего момента имеет пик, ровную линию, а затем сужается по мере увеличения числа оборотов. Когда крутящий момент достигает пика, как долго он остается постоянным и когда / насколько быстро он начинает падать, так же важно, как и значение пикового крутящего момента.

Что на самом деле говорит нам о двигателе мощность в лошадиных силах?

В отличие от крутящего момента, мощность в лошадиных силах растет сравнительно линейно и начинает падать только в более высоких диапазонах оборотов (относительно).Низкие обороты двигателя дают низкую мощность, в то время как более высокие обороты двигателя дают более высокую мощность. Двигатели с высокой мощностью обычно используются в гонках, и поэтому многие полагают, что чем больше мощность, тем быстрее автомобиль. В этом утверждении может быть доля правды, однако оно вводит в заблуждение. Как указывалось ранее, крутящий момент напрямую связан со скоростью ускорения транспортного средства. Однако нельзя забывать о соотношении между мощностью и крутящим моментом .Лошадиная сила — это скорость, с которой создается крутящий момент, и она дает некоторую полезную информацию о характеристиках (и способах) двигателя, включая рабочий диапазон.

До некоторой степени мощность в лошадиных силах может использоваться для компенсации относительно низкого выходного крутящего момента двигателя. Точно так же крутящий момент может использоваться для компенсации относительно низкой мощности двигателя. Если это кажется непонятным, вспомните, что двигатель является лишь частью сложной системы трансмиссии, и механическое преимущество, обеспечиваемое понижением передачи в трансмиссии и дифференциале, также может компенсировать как низкий крутящий момент двигателя, так и номинальную мощность в лошадиных силах.

Практические приложения (с математикой!)

Если вы все еще слишком усложняете эту дилемму между мощностью и крутящим моментом, воспользуйтесь приведенными ниже практическими приложениями. Мы разберем математику на мелкие детали, чтобы вам не приходилось делать это. Это может помочь вам понять, как значения мощности и крутящего момента могут применяться в различных сценариях.

Пример 1. Перемещение тяжелого предмета из состояния покоя

Какой крутящий момент ведущего колеса требуется, чтобы сдвинуть объект весом 10 000 фунтов из состояния покоя, если коэффициент трения между объектом и дорогой равен 0.90, а у автомобиля 30 дюймовые шины? (пренебречь массой автомобиля).

Вспоминая, что ∑F = MA (F = сила, M = масса, A = ускорение) …

∑F = MA
A = 0 поскольку объект находится в состоянии покоя, таким образом:

∑F _x = 0 ——> F _привод = F _fr
Сила трения F _fr = μ * F _n (F _n = нормальная сила, μ = коэффициент трение)
μ = 0,90
F _n = 10,000

F _fr = μ * F _n = (0.90) * (10000 фунтов) = 9000 фунтов

Для преодоления трения между объектом и дорогой требуется движущая сила 9000 фунтов. Зная, что движущая сила = крутящий момент ведущего колеса / радиус шины:

Привод T = привод F * радиус шины = (9000 фунтов) * (15 дюймов) = (9000 фунтов) * (1,25 фута) = 11250 фут-фунтов

Для вывода объекта из состояния покоя на ведущих колесах потребуется крутящий момент 11250 фунт-фут. Чтобы лучше представить это в перспективе, давайте представим, что передаточное число составляет 6: 1, а передаточное число задней оси равно 3.73: 1. Таким образом, общее передаточное число составляет 6 * 3,73 = 22,38. В этих условиях требуемый крутящий момент двигателя (при отсутствии гидротрансформатора или проскальзывания сцепления) будет:

T _привод = T _eng * общий редуктор ——> T _eng = T _drive / общий редуктор = (11250 фут-фунт) / (22,38) = 503 фут-фунт

Важно отметить, что для перемещения объекта из состояния покоя требуется больший крутящий момент, чем для удержания его в движении, т. Е.как только объект начинает движение, он будет иметь более низкий коэффициент трения (статический коэффициент трения> динамический коэффициент трения). Кроме того, объект в приведенном выше примере НЕ является прицепом, который 1) требует меньшего крутящего момента для перемещения и 2) требует более сложного набора расчетов. Однако этот пример дает представление о важности крутящего момента транспортного средства; мы не обязательно могли применить ту же логику непосредственно к лошадиным силам.

Пример 2 — Сохранение скорости на подъеме

Сколько лошадиных сил требуется для поддержания скорости 55 миль в час на уклоне 10 °, принимая следующую информацию:

• Автомобиль весом 5000 фунтов
• Потери 5% из-за трения между шиной и дорогой
• Потери 10% из-за сопротивления ветра (силы сопротивления)

∑F = MA
A = 0 поскольку транспортное средство движется с постоянной скоростью, таким образом:

∑F = 0 ——> ∑Fx = 0

F _x — (5000 фунтов) * sin (10 °)
F _x = 868.24 фунта

Автомобиль испытывает общую потерю 15% сопротивления ветру и трению, поэтому мы умножим 868,24 фунта на 1,15 в приведенном ниже уравнении мощности.

Мощность равна силе x скорости (P = F * V), таким образом:

P = (1,15) * (868,24 фунта) * (55 миль / ч)
Преобразование миль в час в фут / сек:

55 миль / час * 5280 футов / миль * 1 час / 60 мин * 1 мин / 60 сек = 80,66 фут / сек

P = (1,15) * (868,24 фунта) * (80,66 фут / сек) = 80,537 фунт-фут / сек
Перевести в лошадиные силы (1 л.с. = 550 фунт-фут / сек)

P = 146 лошадиных сил

Для поддержания постоянной скорости 55 миль / ч при наклоне 10 ° двигатель должен выдавать 146 лошадиных сил (мощность на задних колесах).

Пример 3 — Минимальная входная мощность

Какая минимальная входная мощность требуется для работы генератора мощностью 14 000 кВт при полной нагрузке с учетом 10% паразитных потерь?

P _out = P _in — P _loss
Мощность на выходе «P _out » равна потребляемой мощности «P _из » за вычетом общих паразитных потерь Ploss, таким образом заменяя 0,10P _в для P _убыток доходности:

14000 кВт = (0.90) * (P _в )
Перевести киловатты в лошадиные силы (1 л.с. = 746 кВт)

18,77 л.с. = (0,90) * (P _в )
Выделение и решение для Pin:

18,77 л.с. / 0,90 = P _дюйм

P _в = 20,86 л.с.

Минимальная мощность двигателя 20,86 лошадиных сил потребуется для работы генератора с максимальной выходной мощностью 14 000 кВт с потерей 10% мощности на нагрев, трение и сопротивление.

Мощность и крутящий момент в дизельных двигателях

Споры о соотношении мощности и крутящего момента часто возникают в отношении дизельных двигателей, которые вырабатывают относительно большой крутящий момент, но обычно демонстрируют низкие значения мощности (например, 350 лошадиных сил / 750 фунт-фут крутящего момента).Учитывая, что мощность в лошадиных силах зависит от времени, а крутящий момент — нет, номинальные характеристики дизельного двигателя в первую очередь ограничиваются частотой вращения двигателя. Типичный дизельный двигатель малой мощности имеет максимальную частоту вращения двигателя в диапазоне 3500 об / мин, в то время как типичный дизельный двигатель большой мощности имеет максимальную скорость вращения двигателя в диапазоне от 1800 до 2200 об / мин. Если бы мы пересчитали мощность этих двигателей при гораздо более высоких оборотах, мощность была бы пропорционально большей.

Дизельные двигатели ограничены по частоте вращения по нескольким причинам. Крутящий момент резко падает на более высоких оборотах двигателя, что приводит к потерям на трение и тому факту, что дизельное топливо горит относительно медленно.Таким образом, процесс сгорания становится крайне неэффективным при высоких оборотах двигателя, поскольку скорость каждого рабочего хода теоретически «опережает» скорость сгорания (поршень возвращается в НМТ без достаточного времени для извлечения всей энергии). Кроме того, существует опасение, что высокая степень сжатия и большая длина хода дизельного двигателя могут вызвать чрезмерный износ при высоких оборотах двигателя. Поэтому дизельные двигатели не подходят для работы с высокими оборотами.

Мощность и крутящий момент в бензиновых двигателях

Бензиновые двигатели могут иметь номинальную мощность в лошадиных силах ниже, равную или превышающую соответствующий максимальный крутящий момент.Как обсуждалось ранее в отношении низкой мощности дизельных двигателей, это указывает на рабочий диапазон. Обычно приемлемо предположить, что двигатель с высокой мощностью и низким крутящим моментом (например, 600 л.с. / 400 фунт-футов) имеет высокую максимальную скорость, в то время как двигатель с аналогичной мощностью и крутящим моментом (500 л.с. / 500 фунтов -ft, например) имеет среднюю максимальную частоту вращения двигателя (в диапазоне 5250 об / мин; напомним, что мощность и крутящий момент всегда равны друг другу при 5252 об / мин). Двигатель, который был ограничен гораздо более низкой частотой вращения (например, в дизельных двигателях), имел бы значительно более высокий крутящий момент, чем мощность в лошадиных силах (например, 300 л.с. / 400 фунт-футов).

Крутящий момент в бензиновых двигателях не больше и не менее важен, чем в дизельных двигателях, однако мы обычно ранжируем бензиновые двигатели по их номинальной мощности, поскольку это дает представление об определенных рабочих характеристиках, таких как «красная линия» двигателя. Более высокие обороты двигателя часто желательны в высокопроизводительных приложениях, потому что переключение на высоких оборотах позволяет двигателю дольше удерживать более низкую передачу трансмиссии, таким образом [теоретически] создавая больший крутящий момент ведущего колеса в течение более длительных периодов времени (напомним, что крутящий момент умножается через трансмиссию и передаточные числа заднего моста, поэтому с каждым повышением передачи крутящий момент ведущего колеса уменьшается).

— мощность и крутящий момент, а НЕ лошадиные силы против крутящего момента

Если вы не берете ничего другого из этой статьи, должно быть так, что мощность и крутящий момент тесно связаны, хотя и являются отдельными показателями производительности. Ни один из них не обязательно важнее другого, пока вы не попытаетесь применить их к реальной логике, и тогда мощность, крутящий момент или их комбинация более благоприятны в данных обстоятельствах. Крутящий момент — это мера крутящего момента, а мощность в лошадиных силах — это не что иное, как скорость, с которой создается крутящий момент.Не зацикливайтесь на сравнении этих двух моделей, а сосредоточьтесь на общей картине — взаимосвязи между мощностью и крутящим моментом.

ЧТО ЕЩЕ ВАЖНАЯ МОЩНОСТЬ ИЛИ МОМЕНТ?

Мощность и крутящий момент — это слова, которые вы все слышали, но действительно ли вы понимаете, что лучше, а что важнее в автомобиле, мощность или крутящий момент? Что ж, мы здесь, чтобы дать вам полную информацию…

Так что такое мощность и крутящий момент? Все мы знаем, что они делают наши машины быстрее, и поэтому мы хотим большего.Но объяснять, что такое мощность и крутящий момент, сложно, скучно и на самом деле не так важно для создания быстрой машины.

Тем не менее, наличие большего количества и того, и другого — это очень хорошо, и чем выше число каждого из них, тем выше общая производительность двигателя вашего автомобиля. Однако все не так просто. Но это то, что мы здесь, чтобы объяснить.

Но сначала давайте превратим сложную науку о мощности и крутящем моменте в нечто базовое, что, надеюсь, мы все сможем понять …

Крутящий момент — это сила поворота двигателя за один оборот. Мощность — это скорость, с которой двигатель может перемещать определенный вес на определенное расстояние

Из-за огромного количества факторов, которые мы не рассматриваем, но которые могут быть классифицированы как «объемный КПД», частота вращения, при которой крутящий момент является наибольшим, зависит от характеристик двигателя. И там, где мощность самая большая, тоже меняется, так как пиковая мощность — это точка, в которой двигатель вращается быстрее всего, при этом обеспечивая хороший крутящий момент.

Это означает, что мощность — это просто комбинация крутящего момента и оборотов.Ваш двигатель имеет определенную крутящую силу (то есть крутящий момент) на оборот, и он может вращаться с этой силой определенное количество раз в минуту, и это называется мощностью.

Если вам не все равно (а вы, вероятно, не знаете, поскольку в Интернете есть бесчисленное количество калькуляторов, которые сделают это за вас), уравнение для расчета BHP из крутящего момента и оборотов в минуту выглядит следующим образом: крутящий момент (фунт / фут), умноженный на скорость (об / мин), деленный на 5252 = МОЩНОСТЬ.

Вот почему автомобили с большим крутящим моментом на низких оборотах имеют хорошие характеристики при низком спуске. Но и автомобили с довольно низким крутящим моментом, но способностью развивать очень высокие обороты, кажутся такими же быстрыми, но на противоположном конце диапазона оборотов.Все просто, правда?

Единицы измерения BHP, фунт / фут, нм, PS, кВт
Традиционно мощность в лошадиных силах при тормозе или BHP — это единица измерения, которую мы используем в этой стране для мощности, а фунт / фут — для крутящего момента. Но благодаря нашим немецким друзьям, PS или Pferdestärke часто можно увидеть, а киловатты или KW часто можно увидеть на тюнингованных автомобилях в Австралии. Ньютон-метры или НМ также часто используются для измерения крутящего момента во многих других странах. Но как эти измерения соотносятся с BHP и фунтами на фут, которые мы знаем и любим?

Что ж, Pferdestärke в переводе с немецкого означает мощность в лошадиных силах, и эта цифра почти такая же, как BHP, но не совсем, на самом деле чуть меньше 99 процентов.Так, например, 100 л.с. — это чуть больше 101 л.с. Киловатт, или кВт, с другой стороны, сильно отличается от BHP, фактически примерно на треть ниже. Так что, если автомобиль имеет высокое число кВт, он ДЕЙСТВИТЕЛЬНО мощный с точки зрения л. С., При 100 л. С. Чуть меньше 75 кВт.

Ньютон-метра или Нм дает значения, превышающие фунт / фут, с чуть более 1,3 Нм на каждый фунт / фут. Звучит незначительно, но, хотя крутящий момент 800 нм звучит как безумно большое число, на самом деле это немного более разумное звучание в 590 фунт / фут, если перевести его в термины, которые мы знаем и любим.

Мощность маховика, мощность колес, мощность ступицы, мощность кривошипа…
Подавляющее большинство показателей прокатных дорог в Великобритании — это числа, измеренные на маховике. Однако это не единственное место, где измеряется мощность, и место, где она измеряется, имеет большое влияние на то, какое число любой двигатель будет показывать как производящий.

Как уже упоминалось, мощность на маховике — наиболее распространенное измерение, используемое в Великобритании, но фактически единственное, что никогда не измерялось по-настоящему.Фактически, он рассчитывается на основе колесных характеристик при движении по холмистой дороге. О точности показателей маховика идет много споров, и именно по этой причине некоторые страны, особенно США и Австралия, редко используют их на тюнингованных автомобилях. Но это наиболее распространенное число, которое можно увидеть в этой стране.

Мощность на кривошипе почти идентична мощности на маховике, но является абсолютно точной, так как измеряется непосредственно от двигателя до его установки с помощью динамометрического стенда. Это цифра, указанная для серийных автомобилей, и многие хорошо настроенные автомобили также видят динамометрический стенд перед установкой.

Наименее распространенным показателем является мощность на концентраторах, которая, что неудивительно, измеряется динамометрическим концентратором. Ступичные динамометрические стенды буквально прикручиваются к ступице автомобиля, а не к колесам, и используются, поскольку это устраняет проблемы с пробуксовкой колес, которые характерны для мощных автомобилей на обычных динамометрических станциях. Показатели мощности ступицы ниже, чем у кривошипа и маховика, но немного выше, чем у колес.

Последнее и самое малое — мощность колеса. Это число, обычно указываемое в США, часто считается единственным истинным показателем мощности автомобиля, поскольку только колеса соприкасаются с землей.

Как ни странно, в Великобритании его игнорируют. Хотя, вероятно, потому, что это самое низкое, наименее впечатляющее по звучанию число. Поскольку автомобили теряют значительную часть мощности через коробку передач, дифференциал и другие детали трансмиссии, мощность на колесах, как правило, на 10–25 процентов меньше мощности на маховике / кривошипе.

Так что вы всегда должны помнить об этом при сравнении значений мощности на колесах в США с данными на маховиках в Великобритании!

Так что же делает машины быстрыми? Мощность или крутящий момент?
Несмотря на то, что многие, особенно владельцы двигателей V6 и дизельных двигателей, повторяют знаменитую цитату Кэрролла Шелби: «Лошадиная сила продает автомобили, крутящий момент побеждает гонки», это просто неправда.На самом деле мощность почти всегда является требованием номер один.

Например, двигатели V8 Формулы 1 недавнего прошлого имели крутящий момент всего лишь 220 фунтов на фут, тогда как стандартный Mk5 Golf TDI имел почти 260 фунтов на фут, но выиграет ли Golf TDI гонку с автомобилем F1 или Ferrari? Конечно нет. Он будет уничтожен. Фактически, выиграет ли он гонку против Honda S2000, у которой крутящий момент примерно на 100 фунт / фут меньше, чем у Golf? Без шансов. В общем, нет, в гонках выигрывает не крутящий момент, а сила.

Но одну вещь, которую вы никогда, никогда, никогда не должны забывать, это то, что крутящий момент по-прежнему очень важен.

Если есть две машины, обе с одинаковой мощностью, но одна с гораздо большим крутящим моментом, то заполненный крутящим моментом будет быстрее, особенно на извилистых дорогах и трассах. Фактически, если одна машина имеет немного больше мощности, но гораздо меньше крутящего момента, она, как правило, будет быстрее.

Важность крутящего момента зависит также от использования автомобиля. В гонках, где вы постоянно находитесь на высоких оборотах, крутящий момент, как известно большинству из нас (т. Е. Низкое ворчание), не так важен. Но в ситуациях, когда вы не всегда находитесь на высоких оборотах, будь то гонка по извилистым трассам или просто на дорожном автомобиле, большой крутящий момент делает автомобиль намного, намного более быстрым.

И это аккуратно подводит нас к самому важному моменту этой функции…

Это ВСЕ о диапазоне мощности
Пиковые числа могут быть полезны для хвастовства, но в большинстве случаев они значат очень мало. Что делает автомобиль по-настоящему быстрым и, что более важно, увлекательным как на дороге, так и на трассе, так это распределение мощности и крутящего момента в диапазоне оборотов автомобиля.

Хорошим примером этого являются такие автомобили, как Honda S2000 и различные модели Type-R. Нет никаких сомнений в том, что они быстрые, действительно, в гонке на ровном месте они примерно такие же характеристики, как и любой другой автомобиль с аналогичным соотношением мощности к весу.Но в целом небольшой диапазон мощности заставляет их очень усердно работать над раскрытием своего истинного потенциала, особенно в дороге. Чтобы по-настоящему использовать характеристики автомобиля, вам нужно сбросить три передачи с вашей обычной крейсерской передачи, чтобы ехать быстро, поэтому, когда вы путешествуете на шестой скорости по автостраде, вам нужно полностью опускаться до третьей, чтобы резко ускориться. То же самое и на более низких передачах, где вам нужно сначала опуститься ниже 40 миль в час, чтобы действительно получить максимальную производительность от двигателя.

С другой стороны, большинство автомобилей на дороге проводят большую часть времени на более низких оборотах.И там, где есть много крутых поворотов, которые затрудняют поддержание высоких оборотов, современные турбодизели (которые, хотя обычно ограничиваются до 5000 об / мин, имеют огромный крутящий момент от 1500 об / мин), как правило, на дороге быстрее, чем время работы. предложил бы.

Но дело не только в дизелях. Поскольку бензиновые автомобили, такие как Mk2 Focus ST, во многом похожи, благодаря большому 2,5-литровому двигателю, разматывающему турбонагнетатель, поэтому он так же сильно тянет на холостом ходу, что и на красной линии, что делает их очень легкими в управлении.

Этот вопрос о сравнении малого диапазона мощности по сравнению с большим усиливается при настройке, и к нему также присоединяется третья проблема на двигателях большой мощности — плавность диапазона мощности.

Настройка двигателя часто может увеличить или сузить диапазон мощности автомобиля. И хотя замена маленького турбонагнетателя на большой может дать вам 200 л.с., у вас вполне может быть меньшая мощность на более низких оборотах, чем у стандартного, и, следовательно, медленнее, чем у стандартного, до 5000 об / мин. Это означает, что вам нужно поддерживать высокие обороты, если вы хотите использовать любую мощность, на достижение которой потратили столько денег.

Проблема с диапазоном мощности усугубляется с двигателями без наддува, поскольку установка более диких кулачков и т. Д. На двигатель, который уже имеет узкий диапазон мощности, может сделать его настолько маленьким, что он станет практически непригодным для использования без установленной коробки передач с близким передаточным числом. Фактически, мы сталкивались с автомобилями, как безнаддувными, так и с турбонаддувом, которые из-за крошечного диапазона мощности и плохой передачи полностью выпадают из диапазона мощности при каждом переключении на повышенную передачу, что делает автомобиль с высокими значениями пиковой мощности, но на самом деле очень очень медленно!

Сказав, что добавление принудительной индукции, будь то нагнетатель или турбонагнетатель, к безнаддувному двигателю, который изначально имел очень небольшой диапазон мощности при высоких оборотах, как вышеупомянутые Honda, фактически расширит полезный диапазон оборотов, давая большую мощность от чего угодно. оборотов в минуту срабатывает турбонагнетатель, или действительно с холостого хода на нагнетателе.Это полностью меняет стиль вождения автомобиля, делая его более быстрым.

Другая проблема, связанная с настроенными диапазонами мощности, в основном актуальна для автомобилей большой мощности, и это то, насколько прогрессивна и плавна подача мощности. В то время как производительность только на высоких оборотах часто неизбежна, автомобили переходят от нулевой мощности к абсолютному взрыву мощности на уровне 500 об / мин, что довольно часто встречается с большими турбодвигателями, просто создает проблемы с тягой и затрудняет движение автомобиля на пределе.

Аналогичная проблема возникает из-за слишком большого крутящего момента.В то время как большой крутящий момент на низких оборотах, благодаря большому двигателю или сильному наддува, делает вождение автомобиля увлекательным. Часто шины просто не в состоянии справиться с ними, поэтому они просто тратятся на пробуксовку колес, в то время как автомобиль с меньшим ворчанием будет ускоряться по дороге.

Чтобы избежать этой проблемы, обычно используется центробежный нагнетатель от Rotrex или Vortech, поскольку, в отличие от турбонагнетателя или нагнетателя прямого вытеснения, наддув увеличивается линейно с частотой вращения. Таким образом, вы получаете небольшой прирост почти на холостом ходу, но он постоянно увеличивается до тех пор, пока не будет достигнут полный наддув на ограничителе оборотов, что означает плавный диапазон мощности и максимальное тяговое усилие.

Если у вас есть хватка, чтобы использовать его, действительно ли у вас есть двигатель, который имеет смехотворное количество мощности и крутящего момента во всем диапазоне оборотов? Что ж, ответ, конечно, да, когда вы начинаете с большого V8 или подобного. Но не у всех нас может быть массивный двигатель V8, и, несмотря на хорошо известную фразу «Нет замены вытеснению», они действительно есть, и это большой толчок!

Несмотря на то, что для создания двигателя с правильными характеристиками требуется талантливый производитель двигателей, удивительно, сколько мощности и крутящего момента может развить довольно маленький двигатель как на низких, так и на высоких оборотах, когда он работает с большим наддувом.На самом деле, довольно легко сделать двигатель с турбонаддувом более производительным от 3000 до 7000 об / мин и более, чем двигатель с наддувом, мощность которого более чем в три раза. Ярким примером этого является 2-литровый двигатель для ралли-кросса с турбонаддувом, который дает огромное количество наддува и имеет крутящий момент до 700 фунт / фут и аналогичную мощность при снятых ограничителях впуска. Они развивают огромную мощность от низких до высоких оборотов, и даже 8,4-литровый Dodge Viper V10 развивает только 600 фунтов / фут, и только почти до 5000 об / мин.Двигатель Rallycross высшего класса будет стоить вам более 60 000 фунтов стерлингов…

Сравнение динамических графиков
Один из самых простых способов понять, как будет двигаться автомобиль, — это посмотреть на динамический график. Это показывает, где производительность, а что самое главное, нет. Очень легко увидеть, есть ли у автомобиля небольшой диапазон мощности на высоких оборотах, высокий крутящий момент на низких оборотах или что-то среднее между ними. Он также хорош для сравнения различных двигателей и модификаций и может стать большим откровением, когда вы увидите, насколько хороши, а иногда и насколько плохи могут быть определенные двигатели.

То, что все означает на динамограмме, довольно понятно, но связь этого с реальным миром иногда может сбивать с толку людей. Самый простой способ взглянуть на это — это, возможно, игнорировать, какая линия является мощностью, а какая — крутящим моментом, и просто посмотреть, насколько высоки верхние линии и какова их длина. Автомобиль с большим диапазоном оборотов будет иметь большой крутящий момент на низких оборотах и ​​большую мощность на высоких оборотах, поэтому верхняя линия графика будет высокой во всем диапазоне оборотов, и когда вы едете, вы можете Как бы то ни было, я не чувствую разницы между мощностью и крутящим моментом как таковые, все, что вы чувствуете, это чертовски быстрая машина, когда любой показатель высок!

Хотя внезапное увеличение мощности или крутящего момента на динографическом графике является хорошим показателем того, где начинается основной диапазон мощности и где он начинает падать, может указывать, где он заканчивается, стоит внимательно посмотреть на цифры, так как все может быть обманчивым. .Например, если у автомобиля скорость 450 фунтов / фут при 4000 об / мин, но «всего» 250 фунтов / фут при 3000 об / мин, на графике может показаться, что все характеристики увеличиваются на 4000 об / мин. Но факт в том, что даже 250 фунт / фут — это большой крутящий момент, поэтому полезный диапазон мощности намного больше, чем может показаться на первый взгляд.

Пиковая мощность и крутящий момент аналогичны. Многие думают, что нет смысла выходить за пределы пиковой мощности. Некоторые люди даже считают, что нет смысла превышать максимальный крутящий момент. Но всегда стоит увеличивать обороты, намного превышающие пиковый крутящий момент, а во многих случаях также превышающую пиковую мощность.

Причина точно такая же, как упоминалось ранее. Что автомобиль может развивать 500 л.с. на пике, но если он по-прежнему развивает, например, 400 л.с. после этого на еще более высоких оборотах, он все равно очень быстр — и часто ускоряется быстрее, чем на следующей передаче на более низких оборотах!

Безнаддувный двигатель против турбонаддува и большой турбонаддув на EP Civic Type-R
Высокоскоростной двигатель Honda объемом 2 литра от Civic Type-R — один из наиболее распространенных примеров мощного двигателя с удивительно низкими характеристиками на низких оборотах. и тот, который даже с установленным большим турбонаддувом, достигает огромных показателей как на средних, так и на высоких оборотах, как только турбо начинает создавать какое-либо давление наддува.И с ускорением, начиная с 3500 об / мин на меньшем турбонагнетателе и 4500 об / мин на большом, оба дают автомобилю более широкий диапазон мощности, а также делают его намного более мощным …

Выбор правильных спецификаций ОГРОМНО влияет на диапазон мощности…
В это трудно поверить, но в этом динамометрическом сравнении используется один и тот же движок для обоих графиков! Это BMW M3 3,2 л, с полностью усиленным кузовом и с турбонаддувом. Первый график был оригинальной настройкой — хотя он давал большую мощность, у него были довольно плохо спроектированные коллекторы и плохая общая турбо-настройка.

Второй график — это тот же двигатель, фактически того же базового размера с турбонаддувом, но со специально разработанными коллекторами и турбонаддувом. Как вы можете видеть, несмотря на то, что турбонагнетатель того же размера работал при том же давлении наддува, он намотал его намного раньше, превратив автомобиль в настоящего монстра крутящего момента.

Однако сейчас почти невозможно не крутить колеса, когда скорость превышает 700 фунтов / фут. Так что это хорошая работа, это дрифт-кар…

Вы МОЖЕТЕ иметь характеристики, соответствующие большому V8 с гораздо меньшим двигателем…
Мы все знаем, что небольшой двигатель создает гораздо больше мощности, чем двигатель V8, добавляя к нему наддув.Но до тех пор, пока вы запускаете турбо разумного размера и много наддува, вы можете даже иметь столько же или больше рычания в низком и среднем диапазоне. И это то, чего большинство людей, вероятно, не ожидает…

Крутящий момент или лошадиные силы?
Это сравнение является наиболее ярким примером того, как ведут себя разные двигатели. Один из них — это хорошо модифицированный двигатель VW 1.9TDI с гибридным турбонаддувом, обеспечивающий очень приличные характеристики; массивный крутящий момент на низких оборотах, но только до 4500 об / мин.

Другой — 1,5-литровый двигатель Формулы 1 с турбонаддувом 1980-х годов, который развивает мощность более 1000 л.с., что на 800 л.с. больше, чем у дизеля. Но у него низкие обороты типичного современного двигателя 1,3 л (то есть действительно очень медленные).

Нет никаких сомнений в том, что выше 8000 об / мин он безумно быстр, на самом деле на пике он мощнее, чем Bugatti Veyron, но если его установить в том же автомобиле, кусок 1.9TDI легко бы его потащил, если бы водитель не оставил F1. Турбо-глыба, вращающаяся со скоростью 8000 об / мин плюс, и дикая подача мощности с скачком мощности более 200 л.с. при 500 об / мин при высоких оборотах, означают, что он действительно подходит только для высокоскоростных цепей и использования тормозов на автомобиле с огромным сцеплением.

Может у вас слишком много энергии?
Каким бы забавным ни было смехотворное количество мощных звуков, помимо тормозного автомобиля с гигантскими гладкими шинами и идеальной склеенной поверхностью, двигатели действительно могут вырабатывать гораздо больше мощности, чем вы когда-либо можете выложить на дороге.

При 450 фунт / фут в любом месте за пределами холостого хода, 1000 фунт / фут крутящего момента всего на 4000 об / мин и более 1200 фунтов / фут при высоких оборотах, независимо от того, на какой передаче или скорости вы находитесь, шины просто повернутся к дым с этим двигателем.Это динамометрический стенд с 7-литровым двигателем с двойным турбонаддувом, и есть немало моделей с удвоенной мощностью…

Быстрое ускорение — это больше, чем большая мощность и крутящий момент
Хотя важно иметь много ворчания, это не единственный способ двигаться быстро. И во многих случаях есть и намного более дешевые способы…

ЛЕГКОСТЬ
Отношение мощности к массе является ключом к производительности, и именно поэтому такие автомобили, как Caterhams и многие мотоциклы, являются суперкарами быстрыми, несмотря на меньшую мощность, чем многие хот-хэтчи.Наоборот, именно поэтому большие автобусы и грузовики медленные, несмотря на то, что у них больше мощности, чем у большинства суперкаров. Если ваша машина может иметь приличный вес, и вы можете жить без удобств для животных, более легкая машина будет более быстрой.

Одна вещь, которая особенно заметна для более легкого автомобиля, заключается в том, что отсутствие крутящего момента на низких оборотах становится менее серьезной проблемой, поскольку, когда нужно тащить меньший вес, требуется меньше ворчания, чтобы автомобиль двигался быстрее.

ШЕСТЕРНЯ
Стандартные передаточные числа для дорожных автомобилей, как правило, представляют собой компромисс между характеристиками и экономией топлива, и в зависимости от того, для чего вы используете автомобиль, и типа диапазона мощности вашего двигателя, вы можете значительно улучшить ускорение, не затрагивая характеристики двигателя. .Просто меняя передачу и передаточные числа.

На заднеприводных автомобилях проще всего заменить дифференциал автомобиля на дифференциал другой модели с более коротким передаточным числом. Часто это прямая замена, и вы можете резко улучшить ускорение, а это означает, что, хотя ваша максимальная скорость может быть немного или, возможно, не ниже, вы доберетесь до этих скоростей быстрее, чем даже увеличив мощность двигателя на довольно большую величину. достигать.

Другой вариант передачи, хотя часто не такой дешевый, — это регулировка индивидуальных передаточных чисел коробки передач.Это работа для профессионалов, которая, как правило, включает установку коробки передач для соревнований. Но с более близкими передаточными числами вы можете дать автомобилю молниеносное ускорение, а также упростить поддержание двигателей с пиковыми диапазонами мощности в их оптимальном диапазоне оборотов. То, что делают многие автомобили для соревнований, — это более длинная первая передача, так как большинство стандартных первых передач слишком коротки для использования в рабочих характеристиках, вторая передача со стандартным передаточным числом и передачи с более близким передаточным числом сверх этого, что дает более низкую максимальную скорость, но постоянную волну колебаний. резкое ускорение на каждой передаче.

GRIP
Имеет ли ваш автомобиль стопроцентное сцепление с дорогой при максимально резком ускорении на каждой передаче? В противном случае вы бы пошли быстрее, если бы у вас было больше сцепления. Причина, по которой многие серийные автомобили, такие как Evos и Imprezas, имеют 0-60 раз, что часто на две секунды быстрее, чем автомобили с передним и даже задним приводом с такой же мощностью, заключается в том, что они способны использовать каждую ее частичку. Ракета срывается с конвейера даже при запуске на полностью открытой дроссельной заслонке и максимальных оборотах — и без пробуксовки колес.

Набор широких липких гусеничных шин или LSD может изменить сцепление с дорогой, и это не редкость для мощного автомобиля, у которого размах колес даже на высоких передачах с тонкой дешевой резиной и стандартным дифференциалом обеспечивает полное сцепление. но на первой передаче, когда на ней установлен надлежащий LSD и липкие шины. Это равносильно изменению характеристик с того, что большинство горячих хэтчбеков может оторвать, на что-то, что может не отставать от суперкаров …

слов Став

Что такое мощность и крутящий момент | Плюсы автосервиса

Вопрос о том, сколько мощности производит двигатель, был предметом споров с момента появления паровой машины в конце 18, ^{-х годов} века.Определение иллюзорного числа лошадиных сил всегда сводилось к тому, кого вы спрашиваете и какая машина (динамометр) использовалась для ее измерения. Чтобы понять лошадиные силы, необходимо рассмотреть концепцию в исторической перспективе.

«Покажи мне деньги!» Отличная фраза из фильма «Джерри Магуайр» — это один из способов понять, почему измерение мощности с самого начала было движущейся целью. Понятно, сколько долларов и центов измеряют мощность двигателя. Например, если двигатель Ford выдает 300 лошадиных сил, а Chevrolet производит двигатель мощностью 310 лошадиных сил, и оба двигателя продаются по одинаковой цене, что более желательно? Эта логика применима не только к двигателям, но и ко всему, что может быть прикреплено к двигателю, например, к выхлопным системам вторичного рынка.Многие производители выхлопных газов на вторичном рынке заявляют, что их системы на определенную величину увеличивают выходную мощность двигателя. Если две одинаковые системы заявляют о разном увеличении мощности, одна будет иметь преимущество на рынке.

Chevrolet, Ford, Chrysler, Mercedes-Benz, Porsche, Audi, Nissan, Toyota и другие производители — все они пытаются продавать продукцию, и если мощность является одним из факторов уравнения, больше может быть лучше. Прочтите последний обзор любого высокопроизводительного автомобиля в журнале для энтузиастов, и, скорее всего, мощность в лошадиных силах будет указана в качестве средства сравнения между аналогичными автомобилями.Вполне логично, что если лошадиные силы продаются, тогда будет иметь место более высокое или более низкое значение. Мощность в лошадиных силах измеряется с помощью устройства, называемого динамометром, и хотя эти машины не производят такую ​​мощность, как двигатель внутреннего сгорания, у них есть кое-что общее. Когда дело доходит до рекламы количества лошадиных сил, больше всегда лучше.

У каждой компании, производящей динамометры, есть практическая причина отвлечь потенциальных клиентов от конкурентов, указав, почему динамометрический стенд другого парня выдает завышенные значения мощности.Эта практика — просто «бизнес», и возиться с числами, которые рассчитывают количество лошадиных сил, продолжалось некоторое время — с начала 1800-х годов. В 1712 году Томас Ньюкомен разработал первый коммерчески успешный паровой двигатель, но он был не очень эффективным и имел ограниченное применение, в основном выкачивание воды из глубоких шахт. Шотландский изобретатель и инженер-механик Джеймс Ватт в 1764 году придумал значительно улучшенную версию паровой машины, которая потребляла на 75 процентов меньше угля, чем двигатели Ньюкомена.Бизнес-план Ватта состоял в том, чтобы собирать роялти со своих клиентов на основе одной трети экономии угля, которую потребляла старая паровая машина аналогичного размера. Этот план платежей работал для клиентов, у которых были существующие паровые двигатели, и которые могли отслеживать использование угля, но операторы шахт, которые все еще использовали лошадей, нуждались в другом способе расчета, сколько они будут платить за эту передовую технологию, паровой двигатель Ватта.

Ватта по соблазну владельцев шахт купить одну из его паровых машин основывался на том, сколько лошадей могли заменить владельцы, и зависел от знания того, сколько работы одна лошадь может выполнить за определенный период времени.Использование системы канатов и шкивов. Если бы лошадь могла поднять ведро с углем весом 366 фунтов по шахте со скоростью один фут в секунду, то за одну минуту лошадь могла бы поднять ведро на 60 футов.

С этой информацией Ватт подсчитал, что лошадь может поднять 21 960 фунтов. один фут за одну минуту. Ватт продолжил эксперименты и в 1782 году обнаружил, что пивоваренная лошадь (крупная порода) может производить 32 400 фут-фунтов работы в минуту. Ватт округлил это число до 33 000 фут-фунтов в минуту, и это стало стандартом, который используется до сих пор.Другие инженеры в то время полагают, что это число намного ниже — 22 916 фут-фунт / мин. Немногие лошади даже с самым большим хлебом могут тянуть такой вес в течение любого периода времени, и начались предположения, что Ватт преувеличил это число в свою пользу, чтобы переоценить возможности своего парового двигателя. Другая точка зрения состоит в том, что Ватт просто применял хорошие маркетинговые методы, сравнивая лошадей (знакомая в то время форма силы и усилий) с новой технологией — двигателем пласта.

Динамометры

Прошло почти 50 лет, прежде чем был изобретен практический способ измерения мощности, производимой паровым двигателем.Первый динамометр был изобретен в 1821 году Гаспаром де Прони. Тормоз де Прони, как его называли, использовался для измерения производительности двигателей и других типов машин. Этот тип динамометра или блока поглощения энергии называется водяным тормозом и используется до сих пор. Он может измерять что угодно, от двигателя газонокосилки Briggs and Stratton, который развивает мощность в 2 лошадиных силы, до судовых дизельных двигателей, которые производят значительно больше — динамометр Froude Hofmann модели RLS295 может поглощать 39,440,000 миллионов фут-фунтов крутящего момента и 650,000 лошадиных сил.

Гидравлический тормоз или гидравлический динамометр в основном состоит из двух полумуфт — ротора и статора. Статор неподвижен, а ротор соединен с маховиком двигателя. Ротор и статор имеют лопатки полукруглой формы, которые направляют поток воды, когда двигатель вращает статор.Вода или гидравлическая жидкость, протекающие вокруг лопастей, создают реакцию крутящего момента через кожух динамометра или статор, который свободно плавает, так что под нагрузкой происходит небольшое вращательное движение. Внешний корпус не вращается, потому что моментный рычаг удерживает его на месте. Рычаг называется моментным рычагом, потому что он «чувствует» 100 процентов крутящего момента двигателя, пытающегося повернуть внешний корпус, когда двигатель пытается его повернуть или нагружать. До появления электроники для измерения нагрузки от моментного рычага использовалась шкала.

Сегодня датчик тензодатчика или тензодатчик преобразует силу, приложенную к моментному рычагу, в цифровой сигнал, который отправляется в программное обеспечение для сбора данных на ноутбуке или ПК. Нагрузка двигателя, или степень сопротивления статора крутящему моменту двигателя, регулируется путем изменения уровня воды в корпусе ротора с помощью впускных и / или выпускных клапанов. Повышение уровня воды увеличивает сопротивление вращению ротора водяного тормоза, увеличивая сопротивление или нагрузку на двигатель. По своей конструкции водяной тормоз является неэффективным насосом и использует мощность двигателя для производства горячей воды.В больших динамометрических станциях с водяным тормозом для отвода тепла от воды используется градирня размером с здание, а в меньших версиях можно использовать садовый шланг.

Генератор постоянного тока — динамометры двигателя переменного тока

Альтернативой водяному тормозу является электрический двигатель постоянного или переменного тока, который обеспечивает поглощение мощности, а также служит для привода двигателя для измерения момента трения или создания реальных дорожных условий.Двигатель, соединенный с двигателем постоянного тока, может использовать свою мощность для управления им, по сути, превращая его в генератор постоянного тока. Электрическая мощность генератора постоянного тока может быть рассчитана и преобразована в измерения крутящего момента. Динамометр электродвигателя может работать в обратном направлении, так как он может управлять двигателем, чтобы определить потерю его мощности на трение. Большие электродвигатели переменного тока также используются для поглощения нагрузки. Они выполняют те же функции, что и двигатель / генератор постоянного тока. Эти типы динамометров очень точны и могут регулировать скорость двигателя в пределах пары оборотов в минуту и ​​могут регулировать нагрузку двигателя от нуля до 100 процентов за микросекунды.Из-за своей высокой стоимости эти типы динамометров используются производителями оборудования для лабораторных разработок двигателей.

Вихревой динамометр

Подобно блоку поглощения энергии генератора постоянного тока, динамометр с вихретоковым тормозом также использует электричество для передачи нагрузки на двигатель.Разница между ними в том, что вихретоковый тормоз не генерирует электрический ток. Тестируемый двигатель подключен к входному валу динамометрического стенда, вращающему металлический ротор, создающий магнитное поле. Когда ток на внутренние электромагнитные катушки динамометрического стенда увеличивается, вал ротора становится труднее вращать и, таким образом, нагружает двигатель. Крутящий момент измеряется с помощью тензодатчика, аналогичного тем, которые используются на динамометре с водяным тормозом. Ротор нагревается, так как дино сопротивляется мощности двигателя и его обычно необходимо охлаждать с помощью вентилятора.

Инерционный динамометр

В основном используются два типа динамометров для испытаний автомобилей — нагрузочные и инерционные.Динамометры нагрузки требуют прямого подключения к двигателю и не подходят для использования за пределами лаборатории двигателя. Гораздо чаще используется инерционный динамометр (он же динамометр на шасси), поскольку ведущие колеса транспортного средства размещаются на стальных роликах для измерения выходной мощности. В отличие от динамометра с нагрузкой, тип инерции не измеряет крутящий момент, а вместо этого рассчитывает его путем измерения ускорения. Инерционный динамометрический стенд рассчитывает выходную мощность двигателя, измеряя время, которое требуется ведущим колесам автомобиля, чтобы разогнать тяжелый стальной барабан.Сила на поверхности барабана измеряется косвенно путем измерения его ускорения от одного оборота к другому. Сила рассчитывается с использованием закона Ньютона 2 ^и , сила = масса x ускорение. Поскольку масса или вес барабана известны, можно рассчитать силу (в лошадиных силах). Типичный динамометрический прогон начинается с того, что двигатель работает чуть больше холостого хода при вращении барабана задней шины. Когда дроссельная заслонка открыта, двигатель ускоряет барабан динамометра, когда частота вращения двигателя увеличивается до красной линии.Компьютерное программное обеспечение, используемое с инерционными динамометрами, может точно измерить ускорение барабана за небольшие промежутки времени и вычислить значение крутящего момента. Используя крутящий момент и число оборотов двигателя, можно рассчитать мощность задних колес в лошадиных силах.

Причина того, что дино инерционного типа не используются производителями оригинального оборудования, заключается в значительной потере мощности из-за трансмиссии транспортного средства. Индустрия динамометрических показателей для этих потерь обычно устанавливается на уровне -15 процентов, но это далеко не так, поскольку каждое транспортное средство использует различные компоненты / конструкции для передачи мощности от маховика двигателя на ведущие колеса.В реальных условиях потери трансмиссии могут достигать 40 процентов и более. Однако, несмотря на то, что трансмиссия теряет инерцию, динамометрический стенд является эффективным и экономичным способом измерения эффектов настройки и модификаций автомобиля. С квалифицированным оператором динамометрические прогоны могут быть повторены с точностью, необходимой для определения влияния компонентов двигателя на рабочие характеристики послепродажного обслуживания.

Измерение крутящего момента

Прежде чем мы обсудим, как динамометр измеряет мощность, необходимо понять крутящий момент. Крутящий момент — это «крутящая» энергия, которую двигатель производит на коленчатом валу или маховике.Крутящий момент измеряется в «фут-фунтах» (футо-фунтах), что также является общепринятой терминологией, используемой в Соединенных Штатах для определения плотности затяжки болта. Крутящий момент также может быть выражен в фунт-футах, а разница или путаница, создаваемая этими двумя терминами, заключается в том, что они измеряют технически. «Фунт-фут» технически используется для измерения силы скручивания, прилагаемой к болту или крепежной детали. Этот тип крутящего момента равен статическому крутящему моменту , потому что он измеряется, когда болт перестает вращаться и достигает заданного значения крутящего момента.Динамометрический ключ используется для измерения силы скручивания, приложенной к крепежному элементу. Динамометрический ключ показывает пользователю, какой крутящий момент прилагается. Этот тип крутящего момента называется статическим крутящим моментом, потому что не происходит никакого ускорения, когда крепеж достигает своего конечного значения крутящего момента, измеренного динамометрическим ключом. Чтобы добавить путаницы, размеры динамометрических ключей выражаются в фунтах-футах или дюймах-фунтах, хотя это технически неверно.

«Фут-фунты» — это мера работы, определяемая как сила на заданном расстоянии.Фут-фунты используются для измерения динамического крутящего момента вращающегося вала. Динамический крутящий момент отличается от статического, потому что он включает ускорение. Двигатель может создавать как статический, так и динамический крутящий момент. Например, если автомобиль движется с постоянным открытием дроссельной заслонки по плоской поверхности, тип крутящего момента, создаваемого двигателем, является статическим, поскольку двигатель не ускоряется. Когда дроссельная заслонка открыта, и автомобиль ускоряется, создаваемый крутящий момент является динамическим.Динамический крутящий момент определяется с помощью динамометра и может измеряться на коленчатом валу двигателя, выходном валу трансмиссии или на ведущих колесах. Эти два термина часто используются как синонимы, хотя они измеряют разные типы крутящего момента. Футо-фунты будут использоваться в этой статье для обозначения крутящего момента, поскольку это общепринятая американская терминология.

Расчет мощности

Мощность двигателя в лошадиных силах не может быть измерена напрямую, это вычисление крутящего момента, умноженного на частоту вращения двигателя.Формула для расчета мощности: крутящий момент x частота вращения двигателя, деленная на 5 252, равняется лошадиным силам. Число 5 252 — это результат объединения нескольких различных коэффициентов пересчета в одно число. Быстрый поиск в Интернете по запросу «постоянная мощность 5252 лошадиных сил» предоставит подробное объяснение того, как вычисляется это число. На большинстве графиков динамометра (см. Рисунок 1), которые показывают кривые мощности и крутящего момента, две кривые всегда пересекаются при 5252 об / мин, потому что при этом числе оборотов они всегда будут равны. Диаграммы Dyno, которые этого не показывают, в лучшем случае вызывают сомнения.

Зависимость мощности от крутящего момента

Одно мероприятие, в котором многие энтузиасты принимают участие в гонках по жиму лежа с использованием значений мощности и крутящего момента. Часто утверждение «Крутящий момент вызывает ускорение, а не мощность в лошадиных силах», и хотя оно может иметь какой-то интуитивный смысл, оно неверно. Мощность в лошадиных силах и крутящий момент связаны тем фактом, что мощность в лошадиных силах рассчитывается исходя из крутящего момента в фунтах-футах и ​​оборотов двигателя (л.с. = T x RPM / 5252). Из-за этой формулы мощность и крутящий момент не зависят друг от друга по отношению к мощности двигателя.Для двигателя крутящий момент всегда указывается при определенных оборотах, потому что работа или мощность не производятся, если двигатель не вращается. Как только двигатель вращается достаточно быстро, можно измерить силу, действующую на нагрузку (например, ускорение барабана на инерционном динамометре), и скорость, с которой выполняется его работа.

Имея в виду, что связь между крутящим моментом и мощностью — это частота вращения двигателя. На рисунке 2 двигатель Corvette 6.2L, LT4 развивает 658 л.с. при 5750 об / мин с максимальным крутящим моментом в 651 фут-фунт.при 4800 об / мин. Для сравнения: 3,0-литровый двигатель Lotus Formula 1 развивает 932 л.с. при 12 000 об / мин и 508 фут-фунт. при 7000 об / мин. Крутящий момент Corvette составляет 148 фунт-футов. больше, чем Lotus, и можно подумать, что во всей нашей гонке массивный 6,2-литровый двигатель Vette будет доминировать над гораздо меньшим 3,0-литровым двигателем Формулы-1. Однако двигатель Lotus компенсирует меньший крутящий момент и рабочий объем за счет большей скорости двигателя (на 6250 об / мин), что дает 932 лошадиных силы при 12000 об / мин, что на 247 больше, чем у LT4.

Динамическая диаграмма показывает, что крутящий момент каждого двигателя падает после определенного числа оборотов. Это связано с тем, что при увеличении числа оборотов цилиндры не заполняются воздухом, как и при более низких оборотах двигателя. Наполнение цилиндра прямо пропорционально крутящему моменту. Мощность в лошадиных силах увеличивается на обоих двигателях после уменьшения крутящего момента, поскольку мощность в лошадиных силах является продуктом числа оборотов в минуту и ​​крутящего момента. После достижения максимального значения уменьшение крутящего момента при данной частоте вращения является небольшим и недостаточным для компенсации увеличения числа оборотов двигателя.Общая мощность увеличивается до тех пор, пока падение крутящего момента не станет достаточно большим, чтобы перевесить увеличение оборотов. Это происходит при максимальной выходной мощности, и это можно увидеть на обоих двигателях при разных оборотах в минуту — выше для Lotus и ниже для Corvette.

Зависимость передаточного числа от крутящего момента

Вот еще один пример взаимосвязи крутящего момента и мощности — две одинаковые машины проезжают мимо медленно движущегося грузовика. На скорости 60 миль в час оба водителя выезжают на левую полосу движения, чтобы обогнать 18-колесный автомобиль. Водитель « A » считает, что ускорение вызывается крутящим моментом, и изучил динамическую диаграмму (рис. 1), которая показывает, что крутящий момент увеличится с 3500 до 4750 оборотов в минуту.Водитель « A » удерживает передачу на 5-й передаче ^-й , полностью открывает дроссельную заслонку и начинает обгонять грузовик со своим двигателем на скорости 3500 об / мин. При проезде водителя грузовика « A » ускоряется с постоянной скоростью, так как крутящий момент двигателя увеличивается с увеличением числа оборотов двигателя.

Водитель « B » считает, что мощность, а не крутящий момент, вызывает ускорение, и понижает передачу трансмиссии на 3 ^{-ю передачу} , заставляя двигатель вращаться со скоростью 5000 об / мин. Водитель « B » посмотрел на ту же диаграмму и знает, что крутящий момент уже уменьшился при этой частоте вращения двигателя, но мощность увеличится до 6250 об / мин.Уменьшение крутящего момента при 5000 об / мин невелико и недостаточно, чтобы компенсировать увеличивающуюся скорость двигателя, поэтому общая мощность увеличивается до тех пор, пока падение крутящего момента не станет достаточно большим, чтобы перевесить увеличение оборотов. При 6500 об / мин крутящий момент значительно упадет, и этого будет недостаточно для поддержания разгона двигателя и увеличения мощности.

В дополнение к тому, что его двигатель может работать на оборотах, обеспечивающих максимальную мощность, водитель « B » пользуется преимуществом передачи, чтобы обеспечить больший крутящий момент на заднем колесе, чем у водителя « A ».Крутящий момент двигателя одинаков для обоих автомобилей, однако, поскольку водитель « B » находится на передаче 3 ^{-й ряд} , ведущие колеса прикладывают больший крутящий момент для ускорения своего автомобиля. Это связано с тем, что крутящий момент двигателя умножается (увеличивается) на передаточное число выбранной передачи. На любой машине ускорение всегда самое быстрое на самой низкой передаче. По мере того, как трансмиссия переключается на более высокие передачи, ускорение (сила G или крутящий момент) уменьшается.

Крутящий момент двигателя обеспечивает толкающую силу для ускорения автомобиля, но эта сила передается через коробку передач и трансмиссию.Передаточные числа в трансмиссии разделяют частоту вращения двигателя и крутящий момент, при этом более высокие передачи производят меньшие обороты и меньший крутящий момент заднего колеса при данной скорости. Комбинация крутящего момента от более низкого передаточного числа и более высоких оборотов — вот что действительно определяет «мощность». Чтобы получить больше мощности, двигатель должен вращаться быстрее.

Когда они начинают проезжать мимо грузовика, двигатель водителя « A » работает со скоростью 3500 об / мин по сравнению с водителем « B », чей двигатель вращается со скоростью 5000 об / мин, потому что он переключился на понижающую передачу на 3 передачи ^rd .Как обсуждалось ранее, крутящий момент — это объем выполненной работы, а мощность в лошадиных силах — это скорость, с которой выполняется работа. Водитель « B » делает больше лошадиных сил; находится на более низкой передаче, увеличивая крутящий момент ведущего колеса и обгоняет грузовик перед водителем « A ».

Мощность в лошадиных силах

Все производители автомобилей используют данные о мощности и крутящем моменте, чтобы продавать характеристики, имидж и технологии своей продукции. Они тестируют свои двигатели, не обремененные генераторами переменного тока, компрессорами переменного тока, гидроусилителем рулевого управления, водяными насосами и трансмиссиями.Измерения мощности производятся непосредственно с коленчатого вала в идеальных условиях окружающей среды — при низкой температуре окружающей среды и атмосферном давлении на уровне моря. Они не могут слишком резко «скорректировать» цифры из-за юридических проблем с рекламными претензиями, и большинство из них используют S.A.E. поправочные коэффициенты для выравнивания игрового поля.

Для большинства легковых и легких грузовиков, рассматриваемых в журналах, также указаны значения мощности и крутящего момента. Журналы редко снимают двигатель, чтобы проверить его на динамометре, а вместо этого используют динамометрический стенд для измерения мощности и крутящего момента ведущих колес.Журналы представляют собой неоднозначную картину относительно того, как они получают свои показатели эффективности. Лучшие магазины будут использовать один и тот же стенд и оператора для получения всех значений мощности автомобилей, которые они тестируют. С примененными поправочными коэффициентами их результаты обычно согласуются. Сравнивать номера одного журнала с номерами другого бессмысленно из-за переменных практически во всем, что касается тестирования.

Работаете ли вы в дилерском центре или в независимом магазине, неплохо было бы установить деловые отношения с магазином, у которого есть динамометр и который занимается настройкой производительности.Никогда не угадаешь, когда один из ваших клиентов спросит вас: «Я подумываю об установке высокопроизводительной выхлопной системы. Насколько больше лошадиных сил у него будет по сравнению со стандартным? » Если вы работали с магазином, в котором есть дино, вы можете сдать его в субаренду и произвести установку детали в своем магазине. Вы можете предоставить заказчику динамические диаграммы, которые показывают до и после значений мощности и крутящего момента.

Найдите местную службу динамометров и опросите оператора, помня, что показатели производительности настолько хороши, насколько хорош оператор, проводящий испытания.Спросите, как долго они эксплуатируют динамометр, какие типы легковых или грузовых автомобилей они испытывают, какие поправочные коэффициенты используются, какой марки динамометрический стенд у них есть, и какие диаграммы и графики будут предоставлены после завершения тестирования. Опытный оператор динамометрического стенда проверит давление воздуха в задних шинах (довольно большой фактор выходной мощности на динамометре шасси) и проверит, нужно ли перед испытанием удалить или отсоединить какие-либо компоненты, связанные с выбросами. Самое главное, найдут ли они время, чтобы объяснить результаты тестирования, чтобы вы могли с уверенностью поговорить со своим клиентом относительно увеличения мощности (или ее отсутствия в некоторых случаях).Если вы прочитали эту статью, а оператор дино-кинотеатра знает меньше вас, поищите другое испытательное учреждение.

Знайте, каковы цели ваших клиентов в отношении изменений производительности, которые они собираются внести. Они хотят максимальной производительности, лучшего ускорения на шоссе или просто лучшей экономии топлива. Одна неписаная задача любой ремонтной мастерской — обучить клиентов, чтобы они были уверены в ваших знаниях и способностях. Если они задают вопросы, связанные с производительностью двигателя, а вам нечего сказать или, что еще хуже, дадут им неверную информацию, они найдут другой магазин для всех своих ремонтных работ.