Что означает мощность двигателя внутреннего сгорания

Что такое мощность двигателя, крутящий момент и удельный расход топлива

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.

  1. Основные показатели двигателя
  2. Что такое мощность двигателя
  3. Виды мощности
  4. Как узнать мощность двигателя автомобиля
  5. Что такое крутящий момент
  6. Что такое расход (удельный расход) топлива
  7. Внешняя скоростная характеристика (ВСХ)
  8. Роль мощности и крутящего момента двигателя

Основные показатели двигателя

Сгорание топлива происходит внутри ДВС, в специальной камере цилиндра. Это приводит в движение поршень, который, совершая циклические возвратно-поступательные движения, проворачивает коленчатый вал. Таков упрощенный принцип работы любого поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Основные характеристики ДВС можно оценить тремя основными показателями:

  • мощность двигателя;
  • крутящий момент;
  • расход топлива.

Основные показатели ДВС

Рассмотрим более подробно каждый из этих показателей.

Что такое мощность двигателя

Под мощностью следует понимать физическую величину, которая показывает совершаемую двигателем работу за единицу времени. При вращательном движении мощность определяется как произведение крутящего момента на угловую скорость вращения коленчатого вала. Обычно она указывается в лошадиных силах (л.с.), но встречается измерение и в кВт.

Существует несколько единиц измерения под названием «лошадиная сила», но, как правило, имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», которая равная ≈ 0,7354 кВт. А вот в США и Великобритании лошадиные силы, касающиеся автомобилей, приравнивают к 0,7456 кВт, то есть как 75 кгс*м/с, что приблизительно равно 1,0138 метрической.

  • 1 кВт = 1,3596 л.с. (для метрического исчисления);
  • 1 кВт = 1,3783 hp (английский стандарт);
  • 1 кВт = 1,34048 л.с. (электрическая «лошадка»).

Если же конвертировать мощность 1 лошадиной силы в киловатты (в промышленности или энергетике), то она будет примерно равна 0,746 кВт. Понятие лошадиная сила не входит в международную систему измерений (СИ), поэтому измерение мощности в кВт будет более правильным.

Чем больше мощность, тем большую скорость сможет развить автомобиль.

Виды мощности

Для определения характеристик двигателя применяют такие понятия мощности как:

  • индикаторная;
  • эффективная;
  • литровая.

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.

Эффективная мощность двигателя будет всегда ниже индикаторной.

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

Конечно, значение 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.

Что такое крутящий момент

Крутящий момент двигателя рассчитывается по формуле: M = F*R, где F – это сила, с которой давит поршень, R – длина плеча (рычага). В нашем случае плечом будет расстояние от оси вращения коленчатого вала до места крепления шатунной шейки. Этот параметр измеряется в ньютонах на метр (Hм). 1H соответствует 0,1 кг, который давит на конец рычага длиной в метр.

Крутящий момент ДВС характеризует показатель силы вращения коленчатого вала и определяет динамику разгона автомобиля.

Что такое расход (удельный расход) топлива

Удельный расход топлива двигателя – это количество топлива, затрачиваемое для производства определенного количества энергии. Чем расход ниже, тем рациональнее будет использоваться топливо. Расход связан с эффективностью двигателя. Один двигатель может иметь разный расход топлива в зависимости от скорости и нагрузки.

Читать еще:  Двигатель 2ct датчик температуры

Внешняя скоростная характеристика (ВСХ)

Внешняя скоростная характеристика двигателя показывает зависимость мощности, расхода топлива и крутящего момента от числа оборотов коленвала. Все эти параметры показываются графически в виде кривых.

Внешняя скоростная характеристика

На рисунке можно видеть кривые с обозначениями Pe – мощность двигателя, – крутящий момент, ge – удельный расход топлива. Как видно, с ростом числа оборотов и мощности увеличивается расход топлива. Крутящий момент растет до определенного уровня, а затем идет на спад. В точке, где наиболее эффективный крутящий момент и мощность двигателя, будет самый оптимальный показатель расхода топлива.

Производители моторов 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. Такой двигатель и из болота вытянет, и в городе позволяет быстро ускоряться.

Внешняя скоростная характеристика дает оценку динамическим характеристикам автомобиля, определяет КПД и топливный расход при разных параметрах.

Высокий крутящий момент на более низких оборотах увеличивает тяговую силу агрегата, грузоподъемность и проходимость.

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.

Что означает мощность двигателя внутреннего сгорания

В зависимости от выбранного режима вождения на дисплее водителя отображаются различные приборы и функции. Эти приборы помогают водителю управлять автомобилем с максимально возможной экономичностью.

В автомобиле также сохраняются статистические данные о выполненных поездках, которые можно просматривать в виде гистограммы, см. раздел «Отображение статистики поездок на центральном дисплее».

Указатель гибридной установки

Указатель гибридной установки, используя разные средства, показывает соотношение между отбираемой от электродвигателя мощностью и доступной мощностью.

Символы гибридной системы

Указывает фактический уровень доступной мощности электродвигателя. Закрашенный символ означает, что используется электродвигатель.

Незакрашенный символ означает, что электродвигатель не используется.

Обозначает уровень мощности, при котором запускается двигатель внутреннего сгорания. Закрашенный символ означает, что используется двигатель внутреннего сгорания.

Обозначает уровень мощности, при котором запускается двигатель внутреннего сгорания. Незакрашенный символ означает, что двигатель внутреннего сгорания не используется.

Индикатор, указывающий, что происходит зарядка гибридного аккумулятора, например, при легком нажатии на педаль тормоза.

Информация бортового компьютера: пробег до разряженного аккумулятора, индикатор eDTE (Electrical Distance To Empty). Показывает примерное расстояние, которое можно пройти на энергозапасе, оставшемся в гибридном аккумуляторе.

Символ относится к указателю гибридного аккумулятора в правой нижней части прибора.

Доступная мощность электродвигателя

Указатель мощности гибридного аккумулятора.

В правой нижней части прибора установлен указатель гибридного аккумулятора. Указатель отображает количество энергии, накопленное аккумулятором. Эта энергия предназначена для электродвигателя, а также для охлаждения или обогрева автомобиля.

Тяговая мощность, запрашиваемая водителем

Стрелка указателя гибридной установки отражает мощность двигателя, которую водитель хочет получить, изменяя положение педали газа. Чем выше показатель шкалы, тем больше мощность, которую водитель хочет получить на данной передаче. Метка между «молнией» и «каплей» соответствует точке, в которой электродвигатель отключается, а двигатель внутреннего сгорания запускается.

Читать еще:  Где находится датчик температуры газ 406 двигатель

Двигатель работает, но автомобиль не двигается, запрос мощности отсутствует.

Электродвигатель не может подавать запрашиваемую мощность, и поэтому запускается двигатель внутреннего сгорания.

Автомобиль вырабатывает энергию для аккумулятора, аккумулятор заряжается, например, когда плавно выжимается педаль тормоза, или во время торможения двигателем на спуске.

Функции «Hold» (сохранить) и «Charge» (зарядить)

Символ в указателе гибридного аккумулятора показывает, что активирована функция Hold или Charge . Дополнительную информацию об этих функциях см. в разделе «Сохранение или повышение заряда гибридного аккумулятора во время движения».

Тест: что надо знать про мощность и крутящий момент в автомобиле

Gonschiki MRW_zr 11_15

Мощность — это работа, совершаемая за единицу времени. Можно сказать, что мощность — это скорость выполнения работы. Например, трактор за секунду накосит больше сена, чем газонокосилка. Основная единица измерения мощности — ватт (Вт). Численно она характеризует собой работу в один джоуль (Дж), совершенную за одну секунду. Распространенная внесистемная единица — лошадиная сила, равная 0,736 кВт. Для примера: мощность двигателя 170 кВт соответствует 231,2 л.с.

А что такое крутящий момент? Со школы помним про силу, помноженную на плечо, — измеряется в ньютон-метрах (Н·м). Смысл очень простой: если момент, приложенный к колесу радиусом 0,5 м, составляет, скажем, 2000 Н·м, то толкать наш автомобиль будет сила в 4000 Н (с округлением — 400 кгс). Чем больше момент, тем энергичнее мотор тащит машину.

Связь между этими двумя основными параметрами неразрывная: мощность — это крутящий момент, умноженный на угловую скорость (грубо говоря, обороты) вала. А может ли существовать крутящий момент при нулевой мощности? Способна ли коробка передач увеличить мощность?

Tires_1600

Оцените уровень своих знаний — ответьте на вопросы. Это не так просто, как кажется на первый взгляд. Исходные условия: разного рода потери, например на трение, не учитываем, а нагрузки на колёса и условия сцепления шин с покрытием считаем одинаковыми, если не оговорено иное.

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.

колесо

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.

Мощности бывают разные…

С появлением на рынке садовой бензиномоторной техники еще одного серьезного игрока — HITACHI — значительно увеличилось количество моделей, из которых рядовому потребителю приходится выбирать инструмeнт для индивидуального пользования. Специалисты компании попытались сравнить существующие предложения различных производителей, чтобы сформировать определенные рекомендации для покупателей, и сразу же попали в затруднительную ситуацию, которая послужила поводом для написания этой статьи. Итак, обо всем по порядку.

Читать еще:  Что такое амортизатор двигателя

Выбирая для себя бензомоторный инструмент, каждый определяет некоторые параметры, которым должна соответствовать будущая покупка. Одним из основных, практически у всех без исключения покупателей, становится мощность инструмента. Ведь от ее величины зависит тот спектр работ, который можно будет осуществлять данным инструментом.

Естественно, выполняя сравнительный анализ бензомоторного инструмента, мы сопоставляли технику различных брендов по этому критерию. Общеизвестен факт, что двигатели внутреннего сгорания с одинаковым объемом имеют приблизительно одинаковую мощность. Согласно же нашей аналитической таблице, двигатели японских производителей (на различных бензиномоторных инструментах — бензопилах и мотокосах) имели меньшую мощность при том же объеме цилиндра по сравнению с инструментами европейского/американского производства. При этом разница в декларируемых мощностях составляла 15–20 %!

Дело в том, что для мощностей двигателей внутреннего сгорания есть не только разные единицы измерения (кВт или л. с.), но и разные способы измерения, дающие разные результаты. Стандартный способ измерения мощности, принятый в Европе, использует киловатты. Но даже если значения мощности указаны в одной и той же величине, то способы измерения этой мощности и, соответственно, полученные результаты могут отличаться. Причиной тому — различные методики.

В США и Японии используются свои стандарты определения мощности двигателя, которые уже давно практически полностью унифицированы с другими. Однако в Америке и Японии существуют два различных вида показателей: netto и brutto.

Измерение мощности двигателя нетто (netto, net) предусматривает стендовое испытание двигателя, оборудованного всеми вспомогательными, необходимыми для эксплуатации изделия агрегатами: насосом, глушителем, вентилятором и пр. , т. е. измерение «на выходе» из редуктора или сцепления. Так измеряют мощность и именно ее указывают в каталоге японцы. Измерение мощности двигателя брутто (brutto, gross) подразумевает стендовое испытание двигателя, не оборудованного всеми дополнительными, необходимыми для эксплуатации изделия агрегатами, т. е. измерение «на валу» двигателя. Такой показатель мощности может давать значение выше мощности нетто на 10–20 % и более.

Этим в свое время широко пользовались североамериканские производители автомобилей, завышая рейтинги мощности двигателей. Так измеряют мощность в Европе (Германия, Швеция, Италия и т. д.) — они тоже правы, они честно пишут о мощности двигателя… В принципе, приблизительно так же поступают производители электроинструмента: они показывают потребляемую мощность электродвигателя, и совсем немногие показывают мощность «выходящую», собственно эффективную мощность самой машины.

Сравнение же машин по объему двигателя тоже имеет нюансы. Мощность двигателя и крутящий момент двигателя связаны с его размерами (объёмом цилиндра), и зависят от потерь энергии, степени сжатия топливо воздушной смеси, содержания кислорода в воздухе и частоты вращения коленчатого вала. Это справедливо как для двухтактных, так и для четырёхтактных двигателей. Частота вращения коленчатого вала в конечном счёте ограничена прочностью материалов и свойствами смазки.

Все элементы двигателя (клапаны, поршни и коленчатые валы) постоянно испытывают большие динамические нагрузки:

Конструкторы японской компании HITACHI увеличили мощность своих двигателей, поднимая число оборотов двигателя. Качество исполнения комплектующих двигателя (кольца, клапаны, кованые, а не штампованные шатуны) позволили добиться прекрасных результатов. Культура производства, современные технологические линии и грамотный инженерный состав — все это вместе позволило реализовать решения, позволившие добиться высоких технических характеристик.

Ведущие производители четырехтактных двигателей (Briggs Stratton, Honda, Kawasaki, Kohler) уже несколько лет назад полностью отказались от декларирования в технической документации мощности двигателя, указывая только его объем. Также поступили и японские производители бензиномоторного инструмента с двухтактными двигателями. Но учитывая тот факт, что в России, Украине и некоторых других странах большинство пользователей «по старинке» все же оперируют понятием мощности двигателя, компания HITACHI KOKI приняла решение о том, чтобы временно оставить в сопроводительной документации значения мощности, при этом указывая ее тип (мощность нетто/мощность брутто).

Окончательное решение при выборе инструмента и его необходимых эксплуатационных характеристиках, как всегда, за вами, дорогой пользователь. Помните только, что понятия «мощность», «лошадиная сила» — неоднозначны. Об их зависимости от вида и качества топлива, режимов работы — в наших следующих публикациях.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector