Ошибка
- Автомобиль — модели, марки
- Устройство автомобиля
- Ремонт и обслуживание
- Тюнинг
- Аксессуары и оборудование
- Компоненты
- Безопасность
- Физика процесса
- Новичкам в помощь
- Приглашение
- Официоз (компании)
- Пригородные маршруты
- Персоны
- Наши люди
- ТЮВ
- Эмблемы
- А
- Б
- В
- Г
- Д
- Е
- Ё
- Ж
- З
- И
- Й
- К
- Л
- М
- Н
- О
- П
- Р
- С
- Т
- У
- Ф
- Х
- Ц
- Ч
- Ш
- Щ
- Ъ
- Ы
- Ь
- Э
- Ю
- Я
Навигация
- Заглавная страница
- Сообщество
- Текущие события
- Свежие правки
- Случайная статья
- Справка
Личные инструменты
- Представиться системе
Инструменты
- Спецстраницы
Пространства имён
- Служебная страница
Просмотры
Перейти к: навигация, поиск
Запрашиваемое название страницы неправильно, пусто, либо неправильно указано межъязыковое или интервики название.
Возможно, в названии используются недопустимые символы.
Возврат к странице Заглавная страница.
Если Вы обнаружили ошибку или хотите дополнить статью, выделите ту часть текста статьи, которая нуждается в редакции, и нажмите Ctrl+Enter. Далее следуйте простой инструкции.
мощность или крутящий момент? — журнал За рулем
УАЗ
Kia
Hyundai
Renault
Toyota
Volkswagen
Skoda
Nissan
ГАЗ
BMW
Mercedes-Benz
Mitsubishi
Mazda
Ford
Все марки
В технических характеристиках автомобиля присутствуют и максимальная мощность, и максимальный крутящий момент. Рассказываем, какой из показателей «для красоты», а какой — для удобства управления.
Материалы по теме
Пересчитываем «лошадей»: народные авто на стенде мощности
Конечно, на мощности зациклены все. От знакомых девушек, на которых магия цифр оказывает убийственное влияние, до налоговиков, которые очень радуются каждой ступени повышения мощности после 100 л.
с, но особо предпочитают машины с цифрой свыше 250 л.с.
Максимальная мощность определяет возможность транспортного средства достигать максимальной скорости. Здесь зависимость далеко не прямая, но более мощные автомобили при сравнимой массе имеют большую максималку.
А вот на то, как быстро удастся достигнуть максимальной скорости, оказывает влияние характеристика крутящего момента двигателя. Возьмем два мотора с одинаковой максимальной мощностью, но у одного кривая момента имеет форму обычного горба, а другой очень быстро (при небольших оборотах) достигает максимального значения и далее держит полку этого момента вплоть до почти максимальных оборотов. С каким мотором разгон будет лучше? Конечно, со вторым, ведь обычно разгон на каждой передаче происходит в диапазоне оборотов коленвала от 2000 до 4000, ну, возможно, 5000 в минуту. А двигатель все время будет выдавать в этом диапазоне максимальный крутящий момент.
Мощность и крутящий момент атмосферных двигателей ВАЗ (слева) и китайского турбомотора JLE-4G18TD.
Мощность и крутящий момент атмосферных двигателей ВАЗ (слева) и китайского турбомотора JLE-4G18TD.
Материалы по теме
Самый популярный в России вариатор: что в нем не так
По такому алгоритму разгоняются на ручных коробках передач, гидромеханических автоматах и роботизированных коробках. Вариаторы стоят несколько особняком. В принципе, более ранние конструкции вариаторов работали честнее современных. На разгоне, особенно в режиме «педаль газа в пол», они обеспечивали в начале разгона самое большое передаточное отношение и позволяли мотору быстро достигнуть оборотов, близких к максимальным. Далее двигатель продолжал работать при максимальных оборотах и мощности, а вариатор, меняя передаточное отношение, обеспечивал самый эффективный разгон. И было почти все равно, моментный мотор или нет. Важна была только максимальная мощность. Хотя не всегда же разгон происходит в режиме кик-дауна.
В последнее время вариаторы, в угоду водительским привычкам, научили имитировать переключение передач.
Итак, моментные моторы обеспечивают более удобное управление ускорением транспортного средства, а, значит, помогают водителю в непростых дорожных условиях. Поэтому моторы с «полкой» крутящего момента нравятся водителям, и такую характеристику им предлагают конструкторы, внедряя прежде всего моторы с турбонаддувом. Высокий, начиная с небольших оборотов крутящий момент повышает удобство управления автомобилем, а потому более важен, чем максимальная мощность, которая не требуется почти никогда.
- Как улучшить управляемость автомобиля, читайте тут.
Наше новое видео
3 искренних заблуждения при перевозке детей
50 л/100 км, автомат, пневмоподвеска — тест самого народного автомобиля СССР
Под звон бутылок: тест самого душевного автобуса ЛиАЗ-677
Понравилась заметка? Подпишись и будешь всегда в курсе!
За рулем на Яндекс.
Дзен
Новости smi2.ru
Мощностьи крутящий момент – x-engineer.org
В этой статье мы собираемся понять, как создается крутящий момент двигателя , как рассчитывается мощность двигателя и что такое кривая крутящего момента и мощности . Кроме того, мы собираемся взглянуть на карты крутящего момента и мощности двигателя (поверхности).
К концу статьи читатель сможет понять разницу между крутящим моментом и мощностью, как они влияют на продольную динамику автомобиля и как интерпретировать кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке.
Определение крутящего момента
Крутящий момент можно рассматривать как вращающую силу , приложенную к объекту. Крутящий момент (вектор) — это векторное произведение силы (вектор) и расстояния (скаляр). Расстояние, также называемое плечом рычага , измеряется между силой и точкой поворота. Подобно силе, крутящий момент является вектором и определяется амплитудой и направлением вращения.
Изображение: Момент затяжки колесного болта
Представьте, что вы хотите затянуть/ослабить болты колеса. Нажатие или вытягивание рукоятки ключа, соединенной с гайкой или болтом, создает крутящий момент (крутящую силу), который ослабляет или затягивает гайку или болт.
Крутящий момент T [Нм] является произведением силы F [Н] и длины плеча рычага a [м] .
\[\bbox[#FFFF9D]{T = F \cdot a}\]
Чтобы увеличить величину крутящего момента, мы можем либо увеличить силу, либо длину плеча рычага, либо и то, и другое.
Пример : Рассчитайте крутящий момент, полученный на болте, если плечо ключа имеет 0,25 м и приложенная сила составляет 100 Н (что приблизительно эквивалентно толкающей силе 0027 10 кг )
\[T = 100 \cdot 0.25 = 25 \text{ Нм}\]
Такой же крутящий момент можно было бы получить, если бы плечо рычага было 1 м и сила только 25 Н .
Тот же принцип применяется к двигателям внутреннего сгорания. Крутящий момент на коленчатом валу создается силой, прикладываемой к шатунной шейке через шатун.
Изображение: Крутящий момент на коленчатом валу
Крутящий момент T будет создаваться на коленчатом валу на каждой шатунной шейке каждый раз, когда поршень находится в рабочем такте. Рычаг a в данном случае это радиус кривошипа (смещение) .
Величина силы F зависит от давления сгорания в цилиндре. Чем выше давление в цилиндре, тем выше усилие на коленчатый вал, тем выше выходной крутящий момент.
Изображение: Функция расчета крутящего момента двигателя по давлению в цилиндре
Длина плеча рычага влияет на общий баланс двигателя . Слишком большое его увеличение может привести к дисбалансу двигателя, что приведет к увеличению усилий на шейках коленчатого вала.
Пример : Рассчитайте крутящий момент на коленчатом вале для двигателя со следующими параметрами:
| Цилиндровый отверстие, B [мм] | 85 |
| Давление цилиндра, P [Bar] | |
. | |
| Смещение кривошипа, a [мм] | 62 |
Сначала рассчитаем площадь поршня (при условии, что головка поршня плоская и ее диаметр равен диаметру цилиндра): 92\]
Во-вторых, рассчитаем силу, приложенную к поршню. Чтобы получить силу в Н (Ньютон), мы будем использовать давление, преобразованное в Па (Паскаль).
\[F = p \cdot A_p = 120000 \cdot 0,0056745 = 680,94021 \text{ N}\]
Предполагая, что вся сила в поршне передается на шатун, крутящий момент рассчитывается как:
\[ T = F \cdot a = 680,94021 \cdot 0,062 = 42,218293 \text{ Нм}\]
Стандартная единица измерения крутящего момента — Н·м (Ньютон-метр). Особенно в США единицей измерения крутящего момента двигателя является lbf·ft (фут-фунтов). Преобразование между Н·м и lbf·ft :
\[ \begin{split}
1 \text{ lbf} \cdot \text{ft} &= 1.
355818 \text{ N} \cdot \ text{m}\\
1 \text{ N} \cdot \text{m} &= 0.7375621 \text{ lbf} \cdot \text{ft}
\end{split} \]
Для нашего конкретного примера крутящий момент в имперских единицах (США):
\[T = 42,218293 \cdot 0,7375621 = 31,138615 \text{ lbf} \cdot \text{ft}\]
Крутящий момент T [N] также может быть выражен как функция среднего эффективного давления двигателя.
\[T = \frac{p_{me} V_d}{2 \pi n_r}\]
где:
p me [Па] – среднее эффективное давление
V d [м 3 ] – рабочий объем двигателя (объем)
n r [-] – число оборотов коленчатого вала за полный цикл двигателя (для 4-тактного двигателя n r = 2 )
Определение мощности
В физике мощность — это работа, выполненная за время, или, другими словами, — скорость выполнения работы .
В вращательных системах мощность P [Вт] является произведением крутящего момента T [Нм] и угловой скорости ω [рад/с] .
\[\bbox[#FFFF9D]{P = T \cdot \omega}\]
Стандартная единица измерения мощности Вт (Ватт) и скорости вращения рад/с (радиан в секунду). Большинство производителей транспортных средств обеспечивают мощность двигателя в л.с. (тормозная мощность) и скорость вращения об/мин (оборотов в минуту). Поэтому мы собираемся использовать формулы преобразования как для скорости вращения, так и для мощности.
Для преобразования об/мин в рад/с мы используем:
\[\omega \text{ [рад/с]} = N \text{ [об/мин]} \cdot \frac{\pi} {30}\]
Преобразование из рад/с от до об/мин , мы используем:
\[N \text{ [об/мин]} = \omega \text{ [рад/с]} \cdot \frac{30}{\pi}\]
Мощность двигателя также может быть измерена в кВт вместо Вт для более компактного значения.
Чтобы преобразовать кВт в л.с. и наоборот, мы используем:
\[ \begin{split}
P \text{ [л.с.]} &= 1,36 \cdot P \text{ [кВт]}\\
P \text{ [кВт]} &= \frac{P \text{ [л.с.]}}{1,36}
\end{split} \]
В некоторых случаях вы можете встретить л.с. (лошадиная сила) вместо л.с. в качестве единицы измерения мощности.
Имея скорость вращения, измеренную в об/мин , и крутящий момент в Нм , формула для расчета мощности :
\[ \begin{split}
P \text{ [кВт]} &= \frac{\ pi \cdot N \text{ [об/мин]} \cdot T \text{ [Нм]}}{30 \cdot 1000}\\
P \text{ [л.с.]} &= \frac{1.36 \cdot \pi \ cdot N \text{ [об/мин]} \cdot T \text{ [Нм]}}{30 \cdot 1000}
\end{split} \]
Пример . Рассчитайте мощность двигателя как в кВт , так и в л.с. , если крутящий момент двигателя 150 Нм и частота вращения двигателя 2800 об/мин .
\[ \begin{split}
P &= \frac{\pi \cdot 2800 \cdot 150}{30 \cdot 1000} = 44 \text{ кВт}\\
P &= \frac{1,36 \cdot \pi \cdot 2800 \cdot 150}{30 \cdot 1000} = 59,8 \text{ л.с.}
\end{split} \]
Динамометр двигателя
Частота вращения двигателя измеряется датчиком на коленчатом валу (маховике). В идеале, чтобы рассчитать мощность, мы должны также измерить крутящий момент на коленчатом валу с помощью датчика. Технически это возможно, но не применяется в автомобильной промышленности. Из-за условий работы коленчатого вала (температуры, вибрации) измерение крутящего момента двигателя датчиком не является надежным методом. Кроме того, стоимость датчика крутящего момента довольно высока. Поэтому крутящий момент двигателя измеряется во всем диапазоне скоростей и нагрузок с использованием динамометр (испытательный стенд), и проецируется (хранится) в блок управления двигателем.
Изображение: Схема динамометра двигателя
Динамометр представляет собой тормоз (механический, гидравлический или электрический), который поглощает мощность, производимую двигателем. Наиболее используемым и лучшим типом динамометра является электрический динамометр . На самом деле это электрическая машина , которая может работать как генератор или двигатель . Изменяя крутящий момент нагрузки генератора, двигатель можно перевести в любую рабочую точку (скорость и крутящий момент). Кроме того, при остановке подачи топлива (без впрыска топлива) генератор может работать как электродвигатель для вращения двигателя. Таким образом, можно измерить потери на трение в двигателе и насосный момент.
В электрическом динамометре ротор соединен с коленчатым валом. Связь между ротором и статором электромагнитная. Статор крепится через плечо рычага к тензодатчику . Чтобы сбалансировать ротор, статор будет давить на тензодатчик. Крутящий момент T вычисляется путем умножения силы F , измеренной датчиком силы, на длину плеча рычага a .
\[T = F \cdot a\]
Параметры двигателя: тормозной момент, тормозная мощность (л. с.) или удельный расход топлива при торможении (BSFC) содержат ключевое слово «тормоз», поскольку динамометр (тормоз) используется для измерить их.
В результате динамометрического испытания двигателя получаются карты крутящего момента (поверхности), которые дают значение крутящего момента двигателя при определенной частоте вращения и нагрузке (стационарные рабочие точки). Нагрузка двигателя эквивалентна положению педали акселератора.
Пример карты крутящего момента для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :
| Двигатель крутящий момент [Нм] | Положение педали акселератора [%] | ||||||||||||||||||||
| 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 100 | ||||||||||||||
| Engine speed [rpm] | 800 | 45 | 90 | 107 | 109 | 110 | 111 | 114 | 900 | 114 | 114 | 114 | 114 | 114 | 114 | 0089 | |||||
| 1300 | 60 | 105 | 132 | 133 | 134 | 136 | 138 | 141 | |||||||||||||
| 1800 | 35 | 89 | 133 | 141 | 142 | 144 | 145 | 149 | |||||||||||||
| 2300 | 19 | 70 | 133 | 147 | 133 | 147 | 133 | 147 | 133 | 147 | 133 | 147 | . | 150 | 151 | 155 | |||||
| 2800 | 3 | 55 | 133 | 153 | 159 | 161 | 163 | 165 | |||||||||||||
| 3300 | 0 | 41 | 126 | 152 | 161 | 165 | 167 | 171 | |||||||||||||
| 3800 | |||||||||||||||||||||
| 3800 40004 | 038009 40086 | 38009 40086 | 0|||||||||||||||||||
| 3800 | |||||||||||||||||||||
| .0085 33 | 116 | 150 | 160 | 167 | 170 | 175 | |||||||||||||||
| 4300 | 0 | 26 | 110 | 155 | 169 | 176 | 180 | 184 | |||||||||||||
| 4800 | 0 | 18 | 106 | 155 | 174 | 179 | 185 | 179 | 185 | 185 | .|||||||||||
| 5300 | 0 | 12 | 96 | 147 | 167 | 175 | 181 | 187 | |||||||||||||
| 5800 | 0 | 4 | 84 | 136 | 161 | 170 | 175 | 183 | |||||||||||||
| 6300 | 0 | 0 | 72 | 120 | 145 | 153 | 159 | 171 | |||||||||||||
Пример Power Map для бензина, Spark Engine (SI). %] 5 10 20 30 40 50 509004 400004 50 9008
500086speed
[rpm]
Электронный блок управления (ECM) двигателя внутреннего сгорания имеет в памяти карту крутящего момента. Он вычисляет (интерполирует) функцию крутящего момента двигателя от текущей частоты вращения двигателя и нагрузки. В ECM нагрузка выражается давлением во впускном коллекторе для бензиновых двигателей (искровое зажигание, SI) и временем впрыска или массой топлива для дизельных двигателей (воспламенение от сжатия, CI). Стратегия расчета крутящего момента двигателя имеет поправки, основанные на температуре и давлении воздуха на впуске.
График данных крутящего момента и мощности, функции частоты вращения двигателя и нагрузки дает следующие поверхности:
Изображение: поверхность крутящего момента двигателя в системе SI | Изображение: поверхность мощности двигателя в системе SI Для лучшей интерпретации карт крутящего момента и мощности можно построить двухмерную линию крутящего момента для фиксированного значения положения педали акселератора.
Крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке Как вы видели, крутящий момент и мощность двигателя внутреннего сгорания зависят как от частоты вращения двигателя, так и от нагрузки. Изображение: параметры крутящего момента и мощности двигателя при полной нагрузке Форма кривых крутящего момента и мощности, приведенных выше, не соответствует реальному двигателю, а предназначена для объяснения основных параметров. Тем не менее, формы аналогичны реальным характеристикам двигателя с искровым зажиганием (бензин), портового впрыска, атмосферного двигателя. Частота вращения двигателя Н и [об/мин] характеризуется четырьмя основными точками: Н мин – минимальная устойчивая частота вращения двигателя при полной нагрузке При минимальной частоте вращения двигатель должен работать ровно, без колебаний и остановок. крутящий момент двигателя при полной нагрузке кривая T e [Нм] характеризуется четырьмя точками: крутящий момент или номинальный крутящий момент ) В зависимости от типа всасываемого воздуха (атмосферный или с турбонаддувом) пиковый крутящий момент может быть либо точкой, либо линией. Для двигателей с турбонаддувом или наддувом максимальный крутящий момент может поддерживаться постоянным между двумя значениями частоты вращения двигателя. Кривая P e [л.с.] мощности двигателя при полной нагрузке характеризуется четырьмя точками: P 0 – мощность двигателя при минимальных оборотах двигателя Область между минимальными оборотами двигателя N min и максимальный крутящий момент оборотов двигателя N Tmax называется нижней границей зоны крутящего момента. Область между частотой вращения двигателя с максимальным крутящим моментом Н Tmax и частотой вращения двигателя с максимальной мощностью Н Pmax называется диапазоном мощности . Во время разгона автомобиля для достижения наилучших результатов переключение передач (вверх) следует выполнять при максимальной мощности двигателя. В зависимости от передаточных чисел коробки передач, после переключения выбранная передача будет снижать частоту вращения двигателя при максимальном крутящем моменте, что обеспечит оптимальное ускорение. Область между частотой вращения двигателя максимальной мощности Н Pмакс и максимальной частотой вращения двигателя Н макс называется зоной верхнего предела крутящего момента. Более высокий крутящий момент приводит к более высокой выходной мощности, что приводит к более высокой максимальной скорости автомобиля и лучшему ускорению на высокой скорости. Когда число оборотов двигателя поддерживается между максимальным крутящим моментом оборотов двигателя N Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N max , если сопротивление дороги автомобиля увеличивается, частота вращения двигателя падает, а выходной крутящий момент увеличивается, таким образом компенсация увеличения дорожной нагрузки. По этой причине эта область называется 9-й. Ниже приведены примеры кривых крутящего момента и мощности при полной нагрузке для различных типов двигателей. Обратите внимание на форму кривых в зависимости от типа двигателя (с искровым зажиганием или с воспламенением от сжатия) и типа впуска воздуха (атмосферный или с турбонаддувом). Крутящий момент и мощность двигателя Honda 2.0 при полной нагрузке
SAAB 2,0T DENGIN0085 4 Встроенный | Изображение: SAAB 2,0T SI Двигатель-Кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке | ||||||||||||||||||||||||
| БЕЗОЛИН (SI) | ||||||||||||||||||||||||||
| мощность двигателя [CM | ||||||||||||||||||||||||||
| . | 1998 | |||||||||||||||||||||||||
| Внедрение топлива | Порт клапана | |||||||||||||||||||||||||
| В Ярке | Turbogarded | |||||||||||||||||||||||||
| DALINGING | ||||||||||||||||||||||||||
| . | ||||||||||||||||||||||||||
| T max [Nm] | 265 | |||||||||||||||||||||||||
| N Tmax [rpm] | 2500 | |||||||||||||||||||||||||
| P max [HP] | 175 | |||||||||||||||||||||||||
| N Pmax [rpm] | 5500 | |||||||||||||||||||||||||
| N max [rpm] | 6300 |
Audi 2.0 TFSI engine torque and power at full load
| Cylinders architecture | 4 in-line | Image: Audi 2.0 TFSI SI engine – torque and power curves at full load |
| Fuel | gasoline (SI) | |
| емкость двигателя [CM 3 ] | 1994 | |
| Внедрение топлива | Direct | |
| Air Neatake | ||
| 9004 | ||
| | ||
| 0085 turbocharged | ||
| Valve timing | fixed | |
| T max [Nm] | 280 | |
| N Tmax [rpm] | 1800 – 5000 | |
| P MAX [HP] | 200 | |
| N PMAX [RPM] | 5100 — 6000 | |
| 5100 — 6000 | ||
| 5100 — 6000 | ||
| — 6000 | ||
| — 6000 | — 6000 | — 6000 | — 6000 | .6500 |
Toyota 2.0 D-4D Крутящий момент и мощность при полной нагрузке
| Architecture | 4 In-Line | 41414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141141114114 гг. and power curves at full load |
| Fuel | diesel (CI) | |
| Engine capacity [cm 3 ] | 1998 | |
| Fuel injection | direct | |
| Air intake | turbocharged | |
| Valve timing | fixed | |
| T max [Nm] | 300 | |
| N TMAX [RPM] | 2000 — 2800 | |
| P MAX [HP] | 126 | |
| 126 | ||
| 126 | ||
| 0003 N PMAX [RPM] | 3600 | |
| N MAX [RPM] | 5200 |
Архитектура цилиндров Изображение: Двигатель Mercedes Benz 1.8 Kompressor SI – характеристики крутящего момента и мощности при полной нагрузке
BMW 3.
0 Twinturbo Engine Tooting and Power при полной нагрузке| Architecture | 6 in-Line | 9. полная загрузка |
| Fuel | gasoline | |
| Engine capacity [cm 3 ] | 2979 | |
| Fuel injection | direct | |
| Air intake | dual с турбонаддувом | |
| Фаза газораспределения | переменная | |
| T макс. [Нм] | 400 | |
| N Tmax [rpm] | 1300 – 5000 | |
| P max [HP] | 306 | |
| N Pmax [rpm] | 5800 | |
| N MAX [RPM] | 7000 |
MAZDA 2.
6 ROTARY ENGIN0004Изображение: Mazda 2,6 Двигатель SI — Кривые крутящего момента и питания при полной нагрузке
Porsche 3.6 engine torque and power at full load
| Cylinders architecture | 6 flat | Image: Porsche 3.6 SI engine – torque and power curves at full load |
| Fuel | gasoline | |
| Engine capacity [cm 3 ] | 3600 | |
| Впрыск топлива | Порт клапана | |
| Воздухозаборник 0086 | ||
| Valve timing | variable | |
| T max [Nm] | 405 | |
| N Tmax [rpm] | 5500 | |
| P max [HP] | 415 | |
| N Pmax [rpm] | 7600 | |
| N max [rpm] | 8400 |
Ключевые утверждения, касающиеся мощности и крутящего момента двигателя:
Крутящий момент
- крутящий момент является составной частью мощности потери крутящего момента (трение, прокачка)
- при более низком максимальном крутящем моменте, распределенном в диапазоне частот вращения двигателя, это лучше с точки зрения тяги, чем при более высоком максимальном крутящем моменте в точке
- низкий крутящий момент очень важен для пусковых способностей транспортных средств
- высокий крутящий момент полезен в условиях бездорожья, когда автомобиль эксплуатируется на больших уклонах дороги, но на низкой скорости
мощность
- мощность двигателя зависит как от крутящего момента, так и от скорости
- мощность можно увеличить за счет увеличения крутящего момента или частоты вращения двигателя
- высокая мощность важна для высоких скоростей автомобиля, чем выше максимальная мощность, тем выше максимальная скорость автомобиля
- Распределение мощности двигателя при полной нагрузке в диапазоне оборотов двигателя влияет на способность автомобиля к ускорению на высоких скоростях
- Для достижения наилучших характеристик ускорения автомобиль должен эксплуатироваться в диапазоне мощности между максимальным крутящим моментом двигателя и мощностью
Если у вас есть какие-либо вопросы или замечания относительно этого урока, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.
Не забудьте поставить лайк, поделиться и подписаться!
Как читать кривые мощности
Как читать кривые мощности
Все мы знаем одного воина-клавиатура, который размахивает своим динамометрическим листом, как значок бойскаута. Но что вообще означает это большое причудливое число в реальном мире? Как ведет себя его/ее машина по сравнению с другими? И что еще более важно, имеет ли значение это трех- или четырехзначное число? Итак, давайте углубимся в кривые мощности и то, как их результаты могут рассказать нам историю о конкретном двигателе или привычках автомобиля.
Что такое сила?
Во избежание путаницы скажем, что «сила» и «работа» — это разные термины . Мощность — это скорость, с которой мы выполняем работу; Работа – это само действие. Это означает, что если мы поднимем 20-фунтовый вес на высоту 10 футов за одну секунду, мы создадим 200 футо-фунтов мощности в секунду.
Хорошо, но откуда берутся лошадиные силы?
Ну, Джеймс Уатт (парень, который помог разработать паровой двигатель) решил, что нам нужна общая единица измерения для определения мощности. Путем испытаний он установил, что лошадь может поднять 550 фунтов со скоростью один фут в секунду. Так родился термин «лошадиная сила».
Отлично! Теперь у нас есть единый стандарт измерения мощности, но что, если выполняемая работа вращательная (т.е. ведомые колеса, или вращающийся коленчатый вал)? Мы можем рассчитать это, умножив «крутящий момент» (вращательная работа) и скорость (об/мин), а затем разделив это значение на 5252 .
Подождите, 5252?
Не волнуйтесь, думайте об этом как о постоянной цифре, используемой для преобразования единиц во что-то узнаваемое. Скорость двигателя измеряется числом оборотов в минуту (об/мин), но г-н Ватт определил мощность как 550 футо-фунтов за одну секунду. Добавьте тот факт, что мы измеряем скорость, а не расстояние, становится очевидным, что это преобразование необходимо. Вот краткая разбивка:
Мы знаем, что 1 лошадиная сила эквивалентна 550 футо-фунтам в секунду. Наш динамометрический стенд измеряет мощность в крутящем моменте и частоте вращения двигателя, но нам нужно преобразовать эти значения в наши единицы футо-фунтов в секунду.
Одна минута эквивалентна 60 секундам, это понятно. Но как мы можем объяснить длину без измеренного расстояния? С радианом. Думайте об этом как об отношении радиуса круга к заданной длине окружности (внешнего края). Поскольку мы измеряем один оборот, эта дуга равна его радиусу (то же самое, что и умножение на 1).
Подождите, что? Да, этот радиан эквивалентен умножению на 1, и это относится ко всем кругам (потому что по определению они составляют 360 градусов). Итак, давайте преобразуем этот RPM в RPS (секунды), умножив его на длину окружности (радиус/длина которой равна 1). Затем переведите минуты в секунды, разделив на 60. Вуаля , теперь у нас есть 0,10472 RPS.
Теперь у нас есть возможность преобразовать эти 550 футо-фунтов в секунду в обычное значение. Разделите наши 550 на 0,10472 RPS, чтобы получить…. 5252.
Как мы это измеряем?
Если вы читаете это, то вы, скорее всего, автомобильный энтузиаст. Это означает, что вы, по крайней мере, слышали о динамометрическом стенде шасси. Но что это такое и как они превращают кричащий выхлоп в фигуру, которую мы можем понять и рассказать нашим друзьям?
Динамометры обычно бывают двух видов, первый и самый простой – это инерционные динамометры. По сути, это очень большой, тяжелый стальной барабан, к которому также привязано транспортное средство, и рассчитать, насколько быстро вы можете разогнать этот барабан (чем быстрее он вращается, тем больше лошадиных сил вы заработали). Они очень полезны для встречных прогонов мощности и для механической настройки топлива (карбюраторные двигатели).
Второй и более полезный тип известен как несущий (установившийся) динамометрический стенд. Они дают вам возможность удерживать двигатель на стабильных оборотах и измерять выходной крутящий момент в режиме реального времени. Это дает тюнерам возможность настраивать определенные топливные элементы для получения более полной таблицы.
Для более подробного ознакомления с различными типами динамометрических стендов, включая динамометрические стенды шасси, ступиц и двигателей, обязательно ознакомьтесь с видео Скотта «Основы настройки динамометров» ниже: сами ролики. Ролики большего размера свободно вращаются и просто помогают удерживать шину на месте во время пробега.
Ролики меньшего размера с накаткой (шероховатая обработанная поверхность для сцепления) крепятся непосредственно к валу замедлителя. Этот вал замедляется (замедляется) вихретоковым тормозом, который представляет собой большой электромагнитный тормоз, приводимый в действие для создания сопротивления/нагрузки на валу.
Видишь ту синюю скобу на вихретоковом тормозе? Он прикреплен к тензодатчику, который рассчитывает величину силы, которой подвергается ролик.
Существуют такие переменные, как тепло, импульс и механические потери, которые учитываются при генерировании окончательных чисел. Но, по сути, со скоростью (об/мин катка) и усилием (усилием на тензодатчике) компьютер может рассчитать мощность, генерируемую нашим динамометрическим стендом.
Что нам с ним делать?
Отлично, теперь мы знаем, что такое мощность и как она измеряется. Но что вы должны вынести из этого причудливого динамометрического листа, что вы узнали? Давайте посмотрим на тягу, зарегистрированную на нашем динамометрическом стенде с безнаддувным четырехцилиндровым двигателем.
Эта тяга была сделана на скорости от 40 км/ч до 150 км/ч, при этом динамометр позволял увеличивать скорость только на 20 км/ч каждую секунду (всего 6 секунд). Обратите внимание на обведенную линию на верхнем графике, она представляет выходную мощность в лошадиных силах во время пробега. Мы видим общую пиковую мощность 165 кВт (~ 221 л.с.), что является респектабельным числом для четырехъядерного сумматора без мощности.
Но важнее форма общей кривой. Подумайте об этом при ежедневном вождении, мы не увидим огромной задержки в производительности, он будет довольно отзывчивым при ускорении с низкой скорости (представьте, что вы въезжаете на межштатную автомагистраль). Независимо от того, где мы находимся на графике, вы можете ожидать, что этот двигатель будет производить не менее 45-50 кВт (~ 65 л.с.) на колесах. Которой в маленьком транспортном средстве было бы достаточно мощности, чтобы уйти со своего собственного пути.
Хорошо, отлично, но что произойдет, если мы добавим немного ускорения?
Взглянем на турбированный R32 GTR. Это модифицированный рядный 6-цилиндровый двигатель с турбокомпрессором большего размера, чем у оригинального. Используя ту же тягу/нагрузку (20 км/ч/сек), мы видим совсем другую форму кривой. В то время как пиковая выходная мощность составляет 520 кВт (~ 710 л. с.), что в три раза больше, чем у нашего четырехцилиндрового двигателя, вы можете видеть, что большая часть этой мощности не проявлялась до скорости около 140 км/ч.
Если бы это был дорожный автомобиль, плавная, но более низкая мощность четырехцилиндрового двигателя была бы намного приятнее. Но в сценарии дрэг-рейсинга вялая рядная шестерка была бы абсолютным бунтом на более высоких оборотах/скорости. Вот почему важно выбрать комбинацию двигателей, которая соответствует назначению вашего автомобиля.
Почему так важна «площадь под кривой»?
Давайте еще раз посмотрим на четырехцилиндровый динамик; мы знаем, что линия представляет результат за весь прогон.
Площадь под этой линией представляет собой общее усилие (работу), произведенное нашим двигателем. Когда мы говорим, что стремимся максимизировать площадь под кривой, это означает, что мы стремимся генерировать как можно больше работы/мощности во всем диапазоне оборотов. Чем больше площадь под кривой, тем больше энергии мы производим.
Зачем нам это?
Хорошо, представьте, что у нас есть дрэг-кар с управлением запуском, модифицированным дифференциалом и гоночной трансмиссией. Целью этого транспортного средства является максимально быстрая передача максимальной мощности на поверхность гусеницы. Стоит ли прилагать усилия для получения большой мощности на низах, или мы можем сосредоточиться на точной настройке двигателя, чтобы обеспечить мощность в определенном диапазоне более высоких оборотов?
Если у нас есть возможность использовать такие инструменты, как двухступенчатый тормоз и транстормоз (кстати, обоими можно управлять с помощью ЭБУ Haltech), то можно помочь изолировать диапазон мощности двигателя. Подумайте о динамометрическом листе R32, этой значительной задержки мощности можно избежать / проигнорировать с помощью нескольких уловок. Удерживая двигатель в области, где он генерирует максимальное значение общего крутящего момента, мы знаем, что он будет прилагать максимально возможное усилие.