Расчет мощности двигателя: методики и необходимые формулы

Что необходимо для расчета мощности?

Для расчета лошадиных сил автомобиля необходимо иметь, прежде всего, автомобиль и станцию ТО. Для проведения такой процедуры рекомендуется использовать российскую систему измерения, поскольку с европейскими системами могут возникать некоторые несоответствие во время подсчета. Для них принято 1 лошадиную силу приравнивать к 75кгм/с. Другими словами:

где 75 – это мощность подъема груза, весящего на высоте в 1 м за 1 секунду.

Помимо этого мощность в лошадиных силах можно перевести и в другую размерную единицу киловатт. Выглядит это следующим образом:

1 л.с = 735,5 Вт (0,735кВт)

Причем, в этом случае максимальная скорость, развиваемая автомобилем, будет называться котловой лошадиной силой.

Что в автомобиле означает объём двигателя — 1,2 л, 1,4 л, 1,6 л и т.д.?

Литраж двигателя в значительной степени отражает его мощность и иные рабочие параметры.

И, для начала мы должны определится, что — 1 литр = 1000 куб.см (кубические сантиметры или см3).

Итак, автомобиль с двигателем 1,2л, будет иметь объём:

1,2 × 1000 = 1200 куб.см,

Аналогично, возьмём автомобиль с объемом двигателя 1,4 л, соответственно объем 1400 куб.см и так далее.

Рабочий объём двигателя, равен сумме рабочих объёмов всех цилиндров двигателя, так что если автомобиль с объемом 1,2 л имеет 4-цилиндровый двигатель, это означает, что объем каждого цилиндра составляет 1200 ÷ 4 = 300 куб. см.

Объем цилиндра – V, определяется по формуле:

где D2 — диаметр цилиндра в квадрате, а h — длина хода цилиндра.

Таким образом, когда вы вычисляете объем каждого цилиндра 4-цилиндрового автомобиля объемом 1200 куб. см, используя вышеприведенную формулу, измерив диаметр и ход, вы в конечном итоге получаете 300 куб. см или чуть больше, но очень близко к 300 см3, так как число π — число не абсолютное.

Теперь, о технической части :

Какое это имеет значение?

В общем, производительность двигателя (мощность, крутящий момент, ускорение и т. д.), в полной мере зависят от того, сколько топлива он может сжечь, когда поршень внутри цилиндра совершает возвратно-поступательные движения; то есть, когда он движется от самой верхней точки цилиндра, называемой верхней мертвой точкой, к самой нижней точке цилиндра, называемой нижней мертвой точкой.

Но, тут есть одна загвоздка!

Вы не можете добавлять бесконечное количество топлива, потому что вам нужен воздух, чтобы в полном объёме сжечь это топливо, а недогоревшее не отправлялось в выхлопную трубу и не детонировало, там.

Из этого следует, что для получения большей производительности, вам нужно сжигать большее количество топлива, а для того, чтобы сжигать больше топлива, необходимо всасывать много воздуха в этот цилиндр.

Самый простой способ, это воплотить, — иметь цилиндр большей вместимости, который будет вмещать больший объём воздуха, и таким образом, сможет сжигать больше топлива, обеспечивая лучшую производительность.

Однако следует помнить, что больший двигатель также означает, что он будет менее экономичным.

Поскольку он должен будет сжигать определенное количество топлива, чтобы продолжать работать, и будет потреблять больше топлива даже на низких скоростях и оборотах двигателя, когда вам действительно не нужны эти характеристики.

И хотя есть и другие способы повышения производительности, увеличение объёма двигателя, — самый простой, и самый примитивный способ, сделать это.

Однако существующие более современные технологии, такие как турбонаддув, или увеличение степени сжатия с использованием прямого впрыска, являются гораздо эффективными методами, поскольку они не оказывают существенного влияния на увеличение расхода топлива.

Таким образом на сегодняшний день, формула – «более мощный двигатель, — это лучший двигатель», на самом деле уже не работает.

Так как, благодаря усовершенствованным технологиям, небольшие двигатели стали более мощными, и в то же время экономичными!

Источник

Расчет по производительности форсунок

Форсунки — это детали-распылители, которые обеспечивают подачу топлива в цилиндры ДВС. Характер работы форсунок напрямую влияет на формат функционирования двигателя, поэтому подсчитать мощность движка можно по производительности форсунок.

Для подсчетов используется следующая сложная формула:

• ПФ — это производительность 1 форсунки. Этот параметр обычно указывается в технической документации к двигателю (хотя в случае нового авто эти сведения можно узнать из бортового компьютера).
• КФ — это количество форсунок. Этот параметр можно также узнать из технической документации либо с помощью бортового компьютера.
• КЗ — коэффициент загруженности форсунок. Для большинства легковых автомобилей этот параметр равен 0,75-0,8.
• ТТ — тип топливной смеси. Для бензина высокой очистки этот коэффициент обычно равен 12-13.
• ТД — это тип двигателя. Для атмосферного движка этот параметр равен 0,4-0,5, для турбодвижка — 0,6-0,7.

Эта методика расчета является достаточно неточной, поскольку формула содержит множество поправочных коэффициентов, многие из которых не имеют точного цифрового выражения. Поэтому реальная мощность может отличаться от формульной на 10-15% (впрочем, это небольшая погрешность).

Определение по габаритам

Еще один способ — проведение замеров и вычислений. Многие из тех, кто интересуется, как узнать мощность трехфазного двигателя, предпочитают именно его. Вам понадобятся следующие данные:

Диаметр сердечника в сантиметрах (D). Он измеряется по внутренней части статора. Также необходима длина сердечника с учетом отверстий вентиляции.

Частота валового вращения (n) и частота сети (f).

Через них вычислите показатель полюсного деления. D умножьте на n и на число Пи — назовем это показание А. 120 умножьте на f — это В. Разделите А на В.

Как видите, чтобы подсчитать значение, достаточно вспомнить школьный курс математики.

Как замеряют лошадей?

Измерить лошадиные силы двигателя автомобиля можно в условиях СТО, при наличии там соответствующего оборудования. Делать это можно при покупке авто, чтобы убедиться в целостности и работоспособности мотора, либо после его тюнинга, дабы узнать результаты проведенных работ.

Из оборудования необходимы стенд и компьютер с датчиками. Дальше машину загоняют на стенд, у которого имеются ролики. Колеса ставятся на свободно вращающиеся ролики и закрепляют стяжкой. Затем, испытатель давит на педаль газа, колеса вращаются и машина едет по роликам, формально оставаясь на стенде.

Параллельно с этим, подключенное оборудование следит за работой агрегата. Компьютер может вывести массу данных: не только л.с. или киловатты, но и график разгона, его кривую. Анализируя ее, исследователи и тюнеры могут понять, на каких отметках мотор испытывает проблемы с разгоном и работой, следовательно, исправить неполадки, подогнать трансмиссию к оптимальному переключению передач или внедрить какие-нибудь другие фишки для улучшенных ходовых характеристик.

Мощность двигателя — как работает и что это такое,на что влияет

Изобретенный более 100 лет назад поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), на сегодняшний день все еще является самым распространенным в автомобилестроении. При выборе модели двигателя своего будущего автомобиля покупатель может предварительно ознакомиться с его основными характеристиками. В этой статье мы подробно расскажем об основных показателях двигателей внутреннего сгорания, что они собой представляют и как влияют на работу.

Важнейшими характеристиками двигателя являются его мощность, крутящий момент и обороты, при которых эта мощность и крутящий момент достигаются.

Обороты двигателя

Под широкоупотребимым термином «обороты двигателя» имеется в виду количество оборотов коленчатого вала в единицу времени (в минуту).

И мощность, и крутящий момент — величины не постоянные, они имеют сложную зависимость от оборотов двигателя. Эта зависимость для каждого двигателя выражается графиками, подобными нижеследующему:

Производители двигателей борются за то, чтобы максимальный крутящий момент двигатель развивал в как можно более широком диапазоне оборотов («полка крутящего момента была шире»), а максимальная мощность достигалась при оборотах, максимально приближенных к этой полке.

Мощность двигателя

Чем выше мощность, тем большую скорость развивает авто

Мощность — это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени. При вращательном движении мощность определяется как произведение крутящего момента на угловую скорость вращения.

Мощность двигателя последнее время все чаще указывают в кВт, а ранее традиционно указывали в лошадиных силах.

Как видно на приведенном выше графике, максимальная мощность и максимальный крутящий момент достигаются при различных оборотах коленвала. Максимальная мощность у бензиновых двигателей обычно достигается при 5-6 тыс. оборотов в минуту, у дизельных — при 3-4 тыс. оборотов в минуту.

График мощности для дизельного двигателя:

Крутящий момент

Крутящий момент характеризует способность ускоряться и преодолевать препятствия

Крутящий момент (момент силы) — это произведение силы на плечо рычага. В случае кривошипно-шатунного механизма, данной силой является сила, передаваемая через шатун, а рычагом — кривошип коленчатого вала. Единица измерения — Ньютон-метр.

Иными словами, крутящий момент характеризует силу, с которой будет вращаться коленвал, и насколько успешно он будет преодолевать сопротивление вращению.

На практике высокий крутящий момент двигателя будет особенно заметен при разгонах и при передвижении по бездорожью: на скорости машина легче ускоряется, а вне дорог — двигатель выдерживает нагрузки и не глохнет.

Виды мощности

Для определения характеристик двигателя применяют такие понятия мощности как:

Индикаторной называют мощность, с которой газы давят на поршень. То есть, не учитываются никакие другие факторы, а только давление газов в момент их сгорания. Эффективная мощность, эта та сила, которая передается коленчатому валу и трансмиссии. Индикаторная будет пропорциональной литражу двигателя и среднему давлению газов на поршень.

Также есть параметр, называемый литровой мощность двигателя. Это соотношение объема двигателя к его максимальной мощности. Для бензиновых моторов литровая мощность составляет в среднем 30-45 кВт/л, а у дизельных – 10-15 кВт/л.

Как узнать мощность двигателя автомобиля

Можно посмотреть в документах на машину, но иногда требуется узнать мощность автомобиля, который подвергался тюнингу или давно находится в эксплуатации. В таких случаях не обойтись без динамометрического стенда. Его можно найти в специализированных организациях и на станциях техобслуживания. Колеса автомобиля помещаются между барабанами, создающими сопротивление вращению. Далее имитируется движение с разной нагрузкой. Компьютер сам определит мощность двигателя. Для более точного результата может понадобиться несколько попыток.

Как рассчитать удельную мощность автомобиля

Для того чтобы рассчитать удельную мощность своего транспортного средства, необходимо взять его снаряженную массу, а после разделить на число лошадиных сил, заявленных производителем. Также, автолюбители могут произвести замеры в специальных сервисных центрах, по той простой причине, что некоторые автопроизводители искусственно завышают такой показатель, как максимальная мощность мотора. Кроме того, необходимо помнить, что предельная отдача двигателя внутреннего сгорания достигается только при пиковых оборотах. Для бензиновых силовых агрегатов атмосферного типа это показатели от 2,5 – 3 тысяч оборотов в минуту. Что касается дизельных установок, то здесь пик наступает на низкой скорости вращения коленвала, а именно начиная с 1,5 тысяч. Если брать в пример моторы с турбокомпрессорами, то на них максимальные показатели достигаются в тот момент, когда нагнетатель генерирует максимальное давление.

Что лучше: мощность или крутящий момент

Мощность и крутящий момент двигателя – величины взаимосвязанные. Это хорошо видно в формуле из первого пункта.

Пик крутящего момента на графике зависимости от частоты вращения мотора появляется раньше, чем пик мощности. Это справедливо как для дизельных, так и для бензиновых моторов. Однако у дизелей крутящий момент достигается раньше, и плато (интервал частоты вращения при пиковом значении) длиннее. У бензиновых ДВС мощность выше, хотя для ее достижения нужно раскрутить мотор почти до максимальных оборотов.

Мощность или крутящий момент — что важнее?

Сказать определенно, что лучше: мощность или крутящий момент, нельзя. Все зависит от случая. Трансмиссия современного авто способна трансформировать эти величины под требуемые условия. Поясним на примерах.

Для тяжелой техники, которой важна тяга в широком диапазоне оборотов, важнее крутящий момент. Мотор должен хорошо тянуть. Раскручивать его до предельных оборотов не нужно. Отчасти поэтому почти вся коммерческая техника оснащается дизельными моторами.

В гоночных автомобилях важнее мощность. Моторы этих авто по оборотам пилоты во время заездов держат в красной зоне. Двигатель отдает максимальную мощность. А трансмиссия преобразовывает мощность в тягу.

Для гражданских авто важен стиль вождения. Для езды на автомате подойдут оба мотора. Автоматическая трансмиссия будет держать мотор в диапазоне оборотов, при которых двигатель отдает максимум своего потенциала.

Для агрессивной езды на механике с раскручиванием двигателя в красную зону тахометра лучше подойдет бензиновый мотор. Но в этом случае нужно понимать, что для получения максимальной производительности от мотора потребуется держать его на пике оборотов и часто переключать передачи. Пик мощности у бензинового ДВС имеет малый диапазон и находится около максимальных оборотов. Для уверенных обгонов и ускорений нужно будет понижать передачу и раскручивать двигатель.

Для размеренной езды, особенно в городе, больше подходит дизель. Для обгона на дизельном авто зачастую не потребуется переходить на пониженную передачу, а высокий крутящий момент в широком диапазоне оборотов позволит реже переключаться.

Печать

Как узнать лошадиные силы автомобиля

В документах на машину эта информация дана в кВт. Чтобы перевести указанную единицу измерения в лошадиные силы, нужно цифровое значение в кВт умножить на 1,35. Для перевода лошадиной силы в кВт ее значение умножают на 0,735.

Обычно значение, указанное в документах, отвечает действительности. Если возникают сомнения, существует возможность замерить количество лошадиных сил самостоятельно. Формулы, предназначенные для расчета мощности автомобиля по разным факторам, не могут дать 100% верный ответ, но позволяют вычислить среднее значение.

Мощность автомобиля можно узнать на СТО. Для этого достаточно проверить его на динамометрическом стенде.

Как рассчитать мощность через крутящий момент

Наиболее простой способ определить мощность двигателя — расчет через крутящий момент. Нужно цифровое значение крутящего момента (Мкр) умножить на количество оборотов коленвала в минуту (n). Чтобы получить значение n именно в оборотах в минуту, а не косинусами альфа, его делят на 9549.

Мощность=Мкр • n/9549

Полученная цифра — это значение мощности в кВт.

Подобный расчет показывает эффективную мощность без учета потерь на сопротивление, трансмиссию, коробку и сопутствующие потребители энергии.

Как рассчитать мощность по объему двигателя

Если цифровое значение крутящего момента не известно, мощность можно вычислить при наличии следующих данных:

• объем двигателя в кубических сантиметрах (Vh);
• количество оборотов коленвала в минуту (n);
• среднее эффективное давление (pe).

Объем двигателя умножают на среднее давление и на количество оборотов в минуту, деленное на 120.

Мощность=Vh • pe • n/120

Получаем результат в Квт и переводим в лошадиные силы.

Среднее эффективное давление

Вид мотора	Среднее значение, МПа
Бензиновый обычный	0,82-0,85
Бензиновый форсированный	0,9
Дизельный	0,9-2,5

Расчет мощности двигателя по расходу воздуха

Подобный расчет доступен для владельцев автомобиля, оборудованного бортовым компьютером. Он позволяет зафиксировать расход воздуха. Для этого снимают данные в тот момент, когда автомобиль выдает 5,5 тыс. оборотов, находясь на третьей передаче. Полученную цифру достаточно разделить на три. Дополнительных вычислений проводить не нужно, так как результат уже в лошадиных силах.

Таким образом получают значение мощности без учета неизбежных потерь. Реальная мощность во время эксплуатации на 10-15% ниже.

Расчет мощности по массе и времени разгона до 100 км/ч

Для вычислений используется числовое значение массы автомобиля в килограммах и время разгона до 100 км/ч. Вес автомобиля указывается с учетом веса водителя. Для расчета мощности в лошадиных силах необходимо массу машины разделить на время разгона.

Справка! При расчетах следует учитывать приблизительные потери времени на пробуксовку. В среднем это составляет 0,3-0,5 сек.

Практические измерения

Самый доступный способ — проверка показаний бытового счетчика электроэнергии. Сначала следует отключить абсолютно все бытовые приборы и выключить свет во всех помещениях, поскольку даже горящая лампочка на 40Вт будет искажать показания. Проследите, чтобы счетчик не крутился или индикатор не мигал (в зависимости от его модели). Вам повезло, если у вас счетчик «Меркурий» — он показывает величину нагрузки в кВт, поэтому от вас потребуется только включить двигатель на 5 минут на полную мощность и проверить показания.

Индукционные счетчики ведут учет в кВт/ч. Запишите показания до включения мотора, дайте ему поработать ровно 10 минут (лучше воспользоваться секундомером). Снимите новые показания счетчика и путем вычитания узнайте разницу. Умножьте эту цифру на 6. Полученный результат отображает мощность двигателя в кВт.

Если двигатель маломощный, вычислить параметры будет несколько сложнее. Выясните, сколько оборотов (или импульсов) равно 1кВт/ч — информацию вы найдете на счетчике. Допустим, это 1600 оборотов (или вспышек индикатора). Если при работающем двигателе счетчик делает 20 оборотов в минуту, умножьте эту цифру на 60 (количество минут в часу). Получается 1200 оборотов в час. Разделите 1600 на 1200 (1.3) — это и есть мощность двигателя. Результат тем точнее, чем дольше вы измеряете показания, но небольшая погрешность все равно присутствует.

Определение мощности по габаритам

Итак, частоту вращения мы узнали, переходим к самой мощности. Для этого вам нужно измерить габаритные размеры движка.

Что сюда входит?

диаметр вала

длина вылета вала

его высота над лапами (высота оси вращения)

расстояние между лапами (длина, ширина)

Если у вас движок фланцевый, в этом случае необходимо сделать:

замер диаметра фланца

а также диаметр самих отверстий на фланце

Для более точных замеров используйте штангенциркуль, а не линейку. Получив и записав результаты, переходим к заводским табличным данным. Вот эти параметры:

Таблица 1 – Определение мощности по валу двигателя

Таблица 2 – Определение мощности по расстоянию между лапами

Таблица 3 – Определение мощности по диаметру фланца

Сравнив полученные цифры с табличными данными, вы без какого-либо подключения к эл.сети узнаете мощность вашего движка.

Роль мощности и крутящего момента двигателя

Для обеспечения лучших динамических показателей двигателя, производители стараются наделить силовой агрегат максимальным крутящим моментом, который будет достигаться в более широком значении оборотов двигателя.

Чтобы правильно оценить роль этих двух понятий, стоит обратить внимание на следующие факты:

• Взаимосвязь мощности и крутящего момента можно выразить в формуле: P = 2П*M*n, где Р – это мощность, M – показатель крутящего момента, а n – количество оборотов коленвала в единицу времени.
• Крутящий момент более конкретный показатель характеристики двигателя. Низкий крутящий момент (даже при высокой мощности) не позволит реализовать потенциал двигателя: имея возможность разогнаться до высокой скорости, автомобиль будет достигать этой скорости невероятно долго.
• Мощность двигателя будет возрастать с повышением оборотов: чем выше, тем больше мощность, но до определенных пределов.
• Крутящий момент увеличивается с повышением количества оборотов, но при достижении максимального значения показатели крутящего момента снижаются.
• При равных показателях мощности и крутящего момента более эффективным будет двигатель с меньшим расходом топлива.

Вопрос — ответ

1. Автомобиль в глубокой колее сел на брюхо: ведущие колеса вертятся, не касаясь земли. Водитель упрямо газует. Какую полезную мощность может при этом выдать двигатель?

Б — в зависимости от оборотов;

Г — в зависимости от включенной передачи.

Правильный ответ: В. Автомобиль не движется, мотор не совершает полезной работы. Значит, и полезная мощность равна нулю.

2. Заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге. Как распределена мощность между ведущими колесами?

Б — обратно пропорционально частоте вращения каждого из колес;

В — в зависимости от сил сцепления с покрытием;

Г — прямо пропорционально частоте вращения каждого из колес.

Правильный ответ: В. При блокированном дифференциале ведущие колеса вращаются с одинаковой скоростью, но моменты на них не выравниваются — они зависят только от сцепления с дорогой. Следовательно, реализуемые колесами мощности тоже определяются силами сцепления с покрытием.

3. На что влияет мощность мотора?

А — на динамику разгона;

Б — на максимальную скорость;

В — на эластичность;

Г — на все перечисленные параметры.

Правильный ответ: Г. Часто полагают, что машину тащит исключительно крутящий момент. Но поставщиком крутящего момента является мотор. Если тот перестанет снабжать колеса энергией, то все динамические параметры будут равны нулю. Например, резко тронуться на повышенной передаче не удастся: при низких оборотах просто не хватит мощности. А она-то и определяет запас энергии, которую способен выдать двигатель. И влияет на все перечисленные параметры.

Источник

Таблица для перевода л. с. в кВт

Чтобы вычислить мощность мотора в кВт, нужно воспользоваться пропорцией 1 кВт = 1,3596 л. с. Обратный её вид: 1 л. с. = 0,73549875 кВт. Именно так взаимно переводятся друг в друга 2 эти единицы.

кВт	л.с.	кВт	л.с.	кВт	л.с.	кВт	л.с.	кВт	л.с.	кВт	л.с.	кВт	л.с.
1	1.36	30	40.79	58	78.86	87	118.29	115	156.36	143	194.43	171	232.50
2	2.72	31	42.15	59	80.22	88	119.65	116	157.72	144	195.79	172	233.86
3	4.08	32	43.51	60	81.58	89	121.01	117	160.44	145	197.15	173	235.21
4	5.44	33	44.87	61	82.94	90	122.37	118	160.44	146	198.50	174	236.57
5	6.80	34	46.23	62	84.30	91	123.73	119	161.79	147	199.86	175	237.93
6	8.16	35	47.59	63	85.66	92	125.09	120	163.15	148	201.22	176	239.29
7	9.52	36	48.95	64	87.02	93	126.44	121	164.51	149	202.58	177	240.65
8	10.88	37	50.31	65	88.38	94	127.80	122	165.87	150	203.94	178	242.01
9	12.24	38	51.67	66	89.79	95	129.16	123	167.23	151	205.30	179	243.37
10	13.60	39	53.03	67	91.09	96	130.52	124	168.59	152	206.66	180	144.73
11	14.96	40	54.38	68	92.45	97	131.88	125	169.95	153	208.02	181	246.09
12	16.32	41	55.74	69	93.81	98	133.24	126	171.31	154	209.38	182	247.45
13	17.67	42	57.10	70	95.17	99	134.60	127	172.67	155	210.74	183	248.81
14	19.03	43	58.46	71	96.53	100	135.96	128	174.03	156	212.10	184	250.17
15	20.39	44	59.82	72	97.89	101	137.32	129	175.39	157	213.46	185	251.53
16	21.75	45	61.18	73	99.25	102	138.68	130	176.75	158	214.82	186	252.89
17	23.9	46	62.54	74	100.61	103	140.04	131	178.9	159	216.18	187	254.25
18	24.47	47	63.90	75	101.97	104	141.40	132	179.42	160	217.54	188	255.61
19	25.83	48	65.26	76	103.33	105	142.76	133	180.83	161	218.90	189	256.97
20	27.19	49	66.62	78	106.05	106	144.12	134	182.19	162	220.26	190	258.33
21	28.55	50	67.98	79	107.41	107	145.48	135	183.55	163	221.62	191	259.69
22	29.91	51	69.34	80	108.77	108	146.84	136	184.91	164	222.98	192	261.05
23	31.27	52	70.70	81	110.13	109	148.20	137	186.27	165	224.34	193	262.41
24	32.63	53	72.06	82	111.49	110	149.56	138	187.63	166	225.70	194	263.77
25	33.99	54	73.42	83	112.85	111	150.92	139	188.99	167	227.06	195	265.13
26	35.35	55	74.78	84	114.21	112	152.28	140	190.35	168	228.42	196	266.49
27	36.71	56	76.14	85	115.57	113	153.64	141	191.71	169	229.78	197	267.85
28	38.07	57	77.50	86	116.93	114	155.00	142	193.07	170	231.14	198	269.56