Формула мощности двс: Мощность двигателя автомобиля. Расчет в Excel.

Содержание

Двигатель внутреннего сгорания

Выявить резервы форсирования двигателя можно с привлечением формулы для расчета эффективной мощности, кВт:

где — среднее эффективное давление, МПа; — рабочий объем цилиндра, дм³; i — количество цилиндров двигателя; n — частота вращения КВ, 1/мин; — тактность двигателя (для 2-х тактных =2, для 4-х тактных =4)

* * * * *

Рабочий объем цилиндра равен =**S / 4, очевидно, что увеличение диаметра цилиндра D оказывает на повышение мощности большее влияние, чем такое же увеличение хода поршня S.

* * * * *

Мощность двигателя с наддувом в значительной мере пропорциональна давлению наддува.

Это позволяет ориентировочно оценить значение мощности, получаемое при наддуве двигателя, по формуле:

Pek=Pe*(pka/p0),

где, Pek— мощность двигателя с наддувом; Pe — мощность двигателя без наддува; pka — абсолютное давление наддува; p0— атмосферное давление.

* * * * *

Формула геометрической степени сжатия, , где — рабочий объем цилиндра; — объем камеры сгорания. т.е. геометрическая степень сжатия представляет собой отношение полного объема над поршнем (при положении поршня в НМТ) к объему над поршнем при положении его в ВМТ.

* * * * *

Определить значение эффективной степени сжатия приближенно можно по формуле , гдеk — показатель адиабаты (численное значение равно 1,41). Формула дает удовлетворительные результаты при допущении, что температура в конце процесса сжатия у двигателя с наддувом и без наддува одинаковая. Очевидно, что обеспечения бездетонационного сгорания при увеличении наддува геометрическую степень сжатия необходимо уменьшать. Например, если двигатель без наддува имеет степень сжатия 10, то в случае наддува его при давлении

pka = 1,3 бар следует геометрическую степень сжатия уменьшить до 8,3 бар, а в случае наддува при давлении pka= 1,8 бар — до относительно низкого значения 6,6.

Важным фактором, позволяющим повысить степень сжатия без риска возникновения детонационного сгорания, является охлаждение наддувочного воздуха.

* * * * *

Из теории ДВС известно, что мощность двигателя ( ) определяется следующим выражением:

где низшая теплота сгорания топлива, — количества воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания данного топлива,, i — тактность двигателя (4 или 2) и число цилиндров, — рабочий объем цилиндра, — коэффицент избытка воздуха,,,- соответственно, коэффицент наполнения, индикаторный и механический к. п.д., — плотность наддувочного воздуха, n — частота вращения коленчатого вала,

К — константа.

Анализ этого выражения показывает, что мощность двигателя можно увеличить, увеличивая число оборотов i — при сохранении размеров цилиндра, или увеличивая рабочий объем цилиндра , т.е. его размеры, или увеличивая частоту вращения коленчатого вала n, или создавая вместо четырехтактного двигателя двухтактный, т.е. меняя , или применяя эти методы совместно. Однако очевидно, что в этом случае меняется конструкция двигателя, меняются масса и габариты двигателя.

* * * * *

Количество свежего воздуха, всасываемого двигателя с наддувом, равно


,где n — в 1/с. Количество воздуха, идущего на продувку, определяется с использованием характеристик проходных сечений впускных и выпускных органов. Если температура однозначно зависит от давления (через КПД компрессора или благодаря применению охладителю наддувочного воздуха), то при постоянном противодавлении на выпуске двигателя имеется только одна линия расхода. Если у двигателя, не имеющего охладителя наддувочного воздуха, температура , соответствующая определенному давлению наддува, понижается (например, из-за повышения КПД компрессора, т.е. уменьшения показателя политропы n), то объемный V и массовый расход воздуха через двигатель увеличатся. Однако влияние КПД компрессора на объемный расход воздуха невелико:

* * * * *

Количество расхода масла вашего двигателя можно подсчитать следующим способом:

Залитое количество масла (см³) — Слитое количество масла (г) : 0,86 г/см³
Километраж при сливе — километраж при заливке масла

* * * * *

Полная сила — F = Fw-D-R

, где D-сила аэродинамического сопротивления, R-сила сопротивления качению, Fw-тяговое усилие

* * * * *

Сила аеродинамического сопротивления D=0,5 Cx p(Po)SV², где Cx-коэфф. динамического сопротивления, p(Po)-Плотность воздуха, S-площадь лобового сечения

* * * * *

Сила сопротивления качению

R = KrV = 1,03V, где Kr-коэфф.трения качения колеса

* * * * *

Тяговое усилие Fw = TeGn / (d/2), где Те-крутящий момент двигателя, G-главная пара, Gn-произведение передаточных чисел главной пары и включенной Передачи, d-диаметр колеса

* * * * *

Скорость вращения колеса W = 60V/πd, где V-скорость движения авто, d-диаметр колеса

* * * * *

Скорость вращения вала двигателя E = WGn, где W-скорость вращения колеса, Gn-произведение передаточных чисел главной пары и вкл. передачи

* * * * *

Вычисление Октанового числа смеси:
  1. За 100% принимается не процент базового бензина, не процент присадки, а объем готовой смеси.
  2. Вычислить процентное отношение базового бензина к присадке.
  3. Знать ОЧ как базового бензина так и присадки.
  4. Желательно знать Octane sensitivity — Чувствительность Октанового числа, т.е. разницу между Исследовательским методом и Моторным. Чем она меньше — тем лучше для спортивных моторов и для ДВС в общем.
  5. Следовать несложной формуле

( ОЧПрисадки× %СодержаниеПрисадки)+(ОЧБазы× %содержаниебазы)
ОЧ= ————————————————————————————————————————————

100

Пример: Имеем 7 литров 92-го бензина с АЗС, и 3 литра 113 бензина купленного не на АЗС.

Каково ОЧ смеси (математ.)?

  1. Общее количество смеси 10 литров.
  2. % Базового бензина составляет 70% с октановым числом 92 (Ну поверим ГОСТу, просто так, хотя рекомендую считать не 92, а 90 по РОН, вернее будет
  3. Процент присадки составляет 30% с октановым числом 113 по РОН. (Исследовательский метод, экстраполяция шкалы УИТ-85)
  4. Применяем формулу. Получаем ОЧ смеси 98.30 (Если верим ГОСТ и считаем 92 как 92ОЧ, а не как 90)

* * * * *

Объем, образующийся дополнительно в цилиндре при перемещении поршня от ВМТ к НМТ называется рабочим объемом цилиндра. Он обозначается

VR и равен площади цилиндра умноженной на ход поршня.

* * * * *

Полным объемом цилиндра является объем над поршнем, когда он расположен в НМТ. Он обозначается Va и равен сумме объемов камеры сжатия и рабочего.

Va=Vc+Vr

* * * * *

Степень сжатия Е называют отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия. (сгорания)

Е=  __Va____
Vc

Степень сжатия показывает во сколько раз изменяется объем цилиндра при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. Она оказывает большое значение на экономичность работы и мощность двигателя.

* * * * *

Геометрическая степень сжатия вычисляется по следущей формуле E=(Vh+Vc)/Vc, где Vh это рабочий объем цилиндра, а Vc это объем камеры сгорания, определяемый количеством масла, залитого в свечное отверстие.

* * * * *

Существуют различные системы измерения мощности двигателя, не всегда сравнимые напрямую, хотя есть четкие взаимосвязи между отдельными единицами измерения.

Киловатт (кВт) 1 кВт = 1,35962 л.с. = 1,34102 hp
Лошадиная сила (л.с.) 1 hp = 1,0139 л.с.
Лошадиная сила США (hp) 1 л.с. = 0,9862 hp

Давно и прочно вошел в обиход киловатт, но мощность определяют по разным стандартам и испытательным инструкциям по испытаниям. Есть несколько контор, разработавших свои методы измерения. От отдельных методов уже отказались.

DIN Германский институт стандартизации
ECE Европейская экономическая комиссия ООН, ЕЭК ООН
EG Европейское экономическое сообщество, EЭC
ISO Международная организация по стандартизации, ИСО
JIS Японский промышленный стандарт
SAE Общество инженеров автомобильной промышленности (США)

В теории мощность двигателя (Р) рассчитывают из крутящего момента двигателя (М д) и частоты вращения двигателя (n): P = М д· n Крутящий момент двигателя (М д) выражается через силу (F), которая действует на плечо рычага (l): P= F·l·n

Мощность и коэффициент полезного действия — урок.

Физика, 8 класс.

Мощность по своей сути является скоростью выполнения работы. Чем больше мощность совершаемой работы, тем больше работы выполняется за единицу времени.

Среднее значение мощности — это работа, выполненная за единицу времени.

Величина мощности прямо пропорциональна величине совершённой работы \(A\) и обратно пропорциональна времени \(t\), за которое работа была совершена.

Мощность \(N\) определяют по формуле:

N=At.

 

Единицей измерения мощности в системе \(СИ\) является \(Ватт\) (русское обозначение — \(Вт\), международное — \(W\)).

Для определения мощности двигателя автомобилей и других транспортных средств используют исторически более древнюю единицу измерения — лошадиная сила (л.с.), 1 л.с. = 736 Вт.

Пример:

Мощность двигателя автомобиля равна примерно \(90 л.с. = 66240 Вт\).

Мощность автомобиля или другого транспортного средства можно рассчитать, если известна сила тяги автомобиля \(F\) и скорость его движения (v).

N=F⋅v

Эту формулу получают, преобразуя основную формулу определения мощности.

 

Ни одно устройство не способно использовать \(100\) % от начально подведённой к нему энергии на совершение полезной работы. Поэтому важной характеристикой любого устройства является не только мощность, но и коэффициент полезного действия, который показывает, насколько эффективно используется энергия, подведённая к устройству.  

Пример:

Для того чтобы автомобиль двигался, должны вращаться колёса. А для того чтобы вращались колёса, двигатель должен приводить в движение кривошипно-шатунный механизм (механизм, который возвратно-поступательное движение поршня двигателя преобразует во вращательное движение колёс). При этом приводятся во вращение шестерни и большая часть энергии выделяется в виде тепла в окружающее пространство, в результате чего происходит потеря подводимой энергии. Коэффициент полезного действия двигателя автомобиля находится в пределах \(40 — 45\) %. Таким образом, получается, что только около \(40\) % от всего бензина, которым заправляют автомобиль, идёт на совершение необходимой нам полезной работы — перемещение автомобиля.

Если мы заправим в бак автомобиля \(20\) литров бензина, тогда только \(8\) литров будут расходоваться на перемещение автомобиля, а \(12\) литров сгорят без совершения полезной работы.

Коэффициент полезного действия обозначается буквой греческого алфавита \(«эта»\) η, он является отношением полезной мощности \(N\) к полной или общей мощности Nполная.

 

Для его определения используют формулу: η=NNполная. Поскольку по определению коэффициент полезного действия является отношением мощностей, единицы измерения он не имеет.

 

Часто его выражают в процентах. Если коэффициент полезного действия выражают в процентах, тогда используют формулу: η=NNполная⋅100%.

 

Так как мощность является работой, проделанной за единицу времени, тогда коэффициент полезного действия можно выразить как отношение полезной проделанной работы \(A\) к общей или полной проделанной работе Aполная. В этом случае формула для определения коэффициента полезного действия будет выглядеть так:

 

η=AAполная⋅100%.

 

Коэффициент полезного действия всегда меньше \(1\), или \(100\) % (η < 1, или η < \(100\) %).

Мощность двигателя: индикаторная и эффективная

В идеальном поршневом двигателе подводимое тепло частично превращается в полезную работу, частично отдается холодному источнику.

СодержаниеСвернуть

В реальном двигателе тепло, выделяющееся при сгорании топлива, частично переходит в так называемую “эффективную” работу; остальная часть составляет тепловые потери двигателя. Под эффективной работой понимают полезную работу, совершаемую двигателем на фланце отбора мощности.

Тепловой баланс судового дизеля и его составляющие

Характер распределения тепла в двигателе по основным статьям может быть оценен на основе внешнего теплового баланса. Баланс составляется по данным экспериментальных исследований двигателя на различных установившихся режимах его работы (когда стабилизируется тепловое состояние). Тепловой баланс может быть абсолютным, выраженным в абсолютных единицах (ккал/час, кДж/час), или удельным, когда каждая составляющая баланса относится к единице мощности двигателя. В обоих случаях баланс можно выразить в % или долях от общего количества тепла, способного выделиться от сгорания всего топлива, подаваемого в цилиндры.

Уравнение баланса тепла имеет вид:

Qm = Qe + Qохл + Qгаз + Qнб,         Форм. 1

где:

  • Qт — располагаемое тепло топлива, сгоревшего в рабочих цилиндрах;
  • Qe — тепло, эквивалентное эффективной работе;
  • Qохл — тепло, отводимое в охлаждающую жидкость;
  • Qгаз — тепло, уходящее с отработавшими газами;
  • Qнб — “невязка” баланса.

Qe = Qi + Qм,         Форм. 2

где:

  • Qi и Qм — доли тепла, идущие соответственно на совершение индикаторной работы в цилиндре дизеля и на преодоление механических потерь (сил трения в цилиндро-поршневой группе, в подшипниках, привод навешанных на двигатель механизмов и т. д.).

Тепло, израсходованное на механические потери Qмех, переходит в основном в охлаждающую жидкость. Тепло от трения поршня и поршневых колец по втулке цилиндра отводится через тело втулки в охлаждающую воду. Тепло от трения в подшипниках поглощается циркуляционным маслом и затем отдается охлаждающей воде в масляном холодильнике. Отдельно тепло Qм при внешнем балансе не определяется — оно учитывается членом Qохл. Доля тепла механических потерь, не воспринимаемая охлаждающей жидкостью, включается в член Qнб (насосные потери, привод навешанных механизмов).

Член Qохл, кроме тепла трения, учитывает тепло, передаваемое от горячих газов к стенкам цилиндровой втулки, крышке, поршню, распылителю форсунки и отводимую в охлаждающую среду (воду, топливо, масло). Величина Qнб учитывает частично механические потери, а также потери от неполноты сгорания топлива, потери в окружающую среду (воздух) и невязку баланса из-за недостаточной точности определения основных статей баланса.

Распределение располагаемого тепла Qт по составляющим членам теплового баланса зависит от типа двигателя, его нагрузки, степени быстроходности, способа охлаждения, размерности и т. д. Процентное соотношение статей внешнего баланса современного малооборотного дизеля с газотурбинным наддувом при его работе на номинальной нагрузке имеет вид: Qe = 38 ÷ 52 %, Qохл = 19 ÷ 26 %, Qгаз = 26 ÷ 42 %. У двигателя без надула Qe = 29 ÷ 42 %, Qохл = 20 ÷ 35 %, Qгаз = 25 ÷ 40 %.

Форсирование двигателя по частоте вращения или по наддуву уменьшает относительные потери в охлаждающую среду, однако увеличивает потери с выпускными газами. У двигателей с газотурбинным наддувом такое перераспределение статей баланса выгодно, так как позволяет использовать энергию газов в турбине для повышения давления продувочного воздуха. У маломощных двигателей с небольшими диаметрами цилиндров потери в охлаждающую среду больше за счет относительно большей поверхности охлаждения. При снижении нагрузки дизеля доля тепла, отводимого в охлаждающую среду, возрастает, за счет чего снижается доля эффективно используемого тепла Qe.

При прочих равных условиях, баланс тепла в 2-х и 4-тактных дизелях примерно одинаков. Однако, учитывая более высокий уровень форсировки по наддуву современных 4-тактных ДВС, можно отметить дальнейшее уменьшение в них доли Qохл (до 10 ÷ 18 %).

В современных силовых установках теплоходов теплота, уходящая с газами и с водой, частично утилизируется, что повышает КПД всей установки. Возможности утилизации тепла охлаждающей воды ограничены ввиду невысокого температурного уровня — максимальная температура ее не превышает 65 ÷ 85 °C. Это тепло обычно используется для опреснения забортной воды в вакуумных опреснительных установках. Принципиально это тепло можно использовать в рефрижераторных установках на рефрижераторных судах или для подогрева питательной воды в контуре утилизационного турбогенератора.

Тепло уходящих газов используется для наддува двигателя в газовой турбине; после турбины тепло газов утилизируется в утилизационных котлах. Котлы могут давать горячую воду или пар низкого давления (2 ÷ 7 бар) для бытовых нужд, пар для работы вспомогательных механизмов (в том числе для утилизационного турбогенератора) или разогрева нефтепродуктов. По данным фирмы Зульцер, путем утилизации тепла выпускных газов полезное теплоиспользование можно повысить на ~ 15 %.

Индикаторная и эффективная мощность двигателя

Мощность, соответствующая индикаторной работе цикла, называется индикаторной мощностью. Мощность двигателя равна сумме мощностей всех цилиндров. Если принять, что во всех цилиндрах — одинаковое среднее индикаторное давление, то индикаторная мощность двигателя простого действия, равная индикаторной работе в 1 сек, может быть найдена по формуле:

Ni = pmi FS n60mi, кВт,

  • pmi — среднее индикаторное давление в цилиндре, kПА;
  • F = πD2/4 — площадь поршня, м2;
  • S — ход поршня, м;
  • n — частота вращения коленчатого вала, об/мин;
  • i — число цилиндров;
  • m — коэффициент тактности (m = 1 для 2-тактных ДВС и m = 2 для 4-тактных двигателей).

Если давление дано в мегапаскалях (pmi МПа), то формулу можно записать в виде:

Ni =pmi·Vs·n0,06mi, кВт,          Форм. 3

где:

  • Vs = FS – рабочий объем цилиндра, м³

В практике эксплуатации современного морского флота, в отчетной документации по сей день широко используется внесистемная единица измерения мощности – лошадиная сила (1 л. с. = 75 кгм).

Для перевода лошадиных сил в киловатты (в международную систему единиц) необходимо иметь в виду, что 1 л. с. = 0,736 кВт.

Если давление измеряется в кг/см2, то формула индикаторной мощности может быть записана в виде:

Ni = pmiFSn·10460·75mi,   или   Ni = pmi·Vs·n0.45mi, илс         Форм. 4

Если среднее индикаторное давление измеряется в барах (Pmi бар), то формула несколько изменяется:

Ni = pmi·Vs·n0.441mi, илс.            Фом. 5

В практике часто используется другая разновидность этой формулы:

Ni =C · pmi·n·i, илс,          Форм.  6

где:

  • С = Vs/(0,441m) — постоянная цилиндра.

В практике эксплуатации мощность определяется порознь для каждого цилиндра путем нахождения pmi по индикаторным диаграммам. Диаграммы снимаются с каждого цилиндра на установившемся режиме работы двигателя. Полная мощность двигателя рассчитывается суммированием моностей цилиндров:

Ni =Σ Niц.

Эффективная мощность двигателя Ne соответствует эффективной работе в единицу времени на фланце отбора мощности. Это есть полезная мощность, отдаваемая потребителю. Эффективная мощность меньше индикаторной на величину мощности механических потерь двигателя Nм:

Ni =Ni – Nм           Форм. 7

По аналогии с зависимостью (Формула 5) можно записать:

Ni = pe·Vs·n0.441mi, элс,          Форм. 8

где:

  • pe — среднее эффективное давление, бар.

Среднее эффективное давление меньше среднего индикаторного давления на величину pм:

pe = pmi – pм.          Форм. 9

Величина pм — некоторое условное давление, постоянное на протяжении всего рабочего хода поршня, идущие на покрытие механических потерь двигателя.

Как следует из формулы 3, основными факторами, определяющими мощность двигателя, являются:

  • Площадь поршня F, равная F = πD2/4;
  • Ход поршня S;
  • Частота вращения n;
  • Коэффициент тактности m;
  • Число цилиндров i;
  • Величина среднего индикаторного давления pmi.

Наиболее существенное влияние на Ni оказывает диаметр D, входящий в формулу 3 в квадрате. В судовых малооборотных дизелях этот параметр достиг величины D = 0,960 + 1,080 мм. Увеличение диаметра цилиндра вызывает увеличение веса двигателя, его габаритов, из-за чего растут силы инерции, давление на подшипники коленчатого вала, ухудшаются условия охлаждения цилиндров (из-за увеличения толщины материала поршня, втулки, крышки) и смазки цилиндро-поршневой группы. Дальнейшее увеличение диаметра требует решения проблем прочности, теплоотвода и смазки.

Ход поршня и частота вращения связаны с выбранным для двигателя диаметром цилиндра. Так, у малооборотных двигателей долгие годы наблюдалось соотношение S = (1,7 ÷ 2,0)D, а n определялось при заданных размерах D и S допустимым уровнем центробежных сил и средними скоростями движения поршня, равными Cm = 6,5 ÷ 7,0 м/с. В 80-е годы наметилась тенденция создания дизелей с S/D > 2 и с пониженной частотой вращения при повышенной до 8,0-8,5 м/с средней скорости поршня. Примером могут служить длинноходовые модели фирмы Бурмейстер и Вайн: в одном из двигателей S70 МС при D = 700 мм, S = 2 800 мм, S/D = 4, n = 91 об/мин, средняя скорость движения поршня равна Cm = 8,5 м/с.

У среднеоборотных дизелей диаметры цилиндров достигли значений D = 400 ÷ 650 мм, отношение S/D = 1,0 + 1,2, n = 350 ÷ 750 об/мин при Cm = 7 + 10 м/сек.

Индикаторная мощность увеличивается пропорционально числу цилиндров. Максимальное число цилиндров у рядных двигателей достигает i = 10 ÷ 14, у V-образных — 20 ÷ 24. Увеличение числа цилиндров ограничивается длиной двигателя и технологическими трудностями изготовления достаточно жесткого коленчатого вала.

При прочих равных условиях, мощность 2-тактного дизеля (m = 1) в 2 раза больше, чем 4-тактного (m = 2). В действительности при m = 1 часть хода поршня теряется на продувку цилиндра, за счет чего снижается коэффициент ηн, отнесенный ко всему ходу. При этих условиях Ni m = 1 = (1,75 ÷ 1,85) Ni m = 2.

Постоянное возрастание индикаторной мощности у современных двигателей обеспечивается увеличением среднего индикаторного давления pmi путем форсирования дизелей наддувом и сжиганием большего количества топлива в том же объеме цилиндра. Максимальная цилиндровая мощность у современных малооборотных дизелей достигает N = 5 490 ÷ 6 950 кВт (7 470 ÷ 9 450 элс), у среднеоборотных — 1 100 – 1 325 кВт (1 500 ÷ 1 800 элс) в цилиндре.

Определение среднего индикаторного давления

В условиях эксплуатации среднее индикаторное давление pmi, определяется путем снятия и планиметрирования индикаторных диаграмм (рис. 1).

Рис. 1 Индикаторная диаграмма двигателя 6L80GF (Т/х «Капитан Димов», 31.07.89, n = 94,5 об/мин )

После определения площади диаграммы pmi рассчитывается по формуле:

где:

  • Fi — площадь диаграммы, мм;
  • l — длина диаграммы, мм;
  • Mp — масштабный коэффициент индикатора, мм/кг/см2.

В электронных системах определения нагрузки цилиндра могут быть сняты развернутая и нормальная (рис. 2) индикаторные диаграммы. Среднее индикаторное давление в таких системах определяется методами приближенного интегрирования. Все необходимые расчеты выполняются по программе без участия механика.

Рис. 2 Нормальная индикаторная диаграмма, снятая электронной системой MALIN 3000

При теоретических расчетах среднее индикаторное давление может быть найдено с помощью теоретической индикаторной диаграммы (путем ее планиметрирования по аналогии с рассмотренным выше) или расчетным путем. Расчетная зависимость для определения pi впервые выведена проф. Е. К.Мазингом на основе общих уравнений термодинамики.

Как известно, работа политропного сжатия рабочего тела от точки “а” до точки “с” цикла с показателем политропы n1 определяется равенством:

Lсж=nI–1–1 PcVc–PaVa,          Форм. 11

Работа расширения газов при постоянном давлении Pz от точки “z1“ до точки “z” цикла равна:

Lp′=PzVz–Vc,         Форм. 12

Работа политропного расширения в теоретическом цикле от точки “z” до точки “b” с показателем политропы n2 определится как:

Lp″=n2–1–1 PzVz–PbVb.          Форм. 13

Индикаторная работа теоретического цикла равна алгебраической сумме работ расширения и сжатия:

Li=Lp′+Lp″+Lсж.          Форм. 14

Подставляя значения слагаемых правой части, можно получить:

Li=PzVcVzVc–1+PzVzn2–1·1–PbVbPzVz–PcVcn1–1·1–PaVaPcVc.

Так как:

Pz=λ Pc;

Vz=ρ Vc;

PbVb/PzVz=Tb/Tz=Vz/Vbn2–1=1/εm2–1;

PaVa/PcVc=Ta/Tc=Vc/Van1–1=1/εmI–1;

То:

Li=λPcρVc·1n2–1·1–1δn2–1–PcVc·1n1–1·1–1εn1–1+λPcVc·ρ–1.

Или:

Li=PcVc·λρ·1n2–1·1–1δn2–1–1n1–1·1–1εni–1+λρ–1.          Форм. 15

В 4-тактном двигателе среднее индикаторное давление определяется равенством (Принцип действия ДВС, основные понятияВычисление среднего индикаторного давления):

pmi = Li/Vs.

Тогда теоретическое давление расчетного цикла определится как (с учетом соотношения

Vc/Vs = 1/ε–1

):

Pit=Pcε–1·λρ·1n2–1·1–1δn2–1–1n1–1·1–1εn1–1+λρ–1.          Форм. 16

В 2-тактном двигателе теоретическое индикаторное давление Pit, отнесенное к полному ходу поршня, будет меньше давления, найденного по формуле 16. Это объясняется тем, что индикаторная работа, определяемая равенством (Формула 15), относится к полезному ходу поршня. В 4-тактном двигателе полезный ход может быть принят равным полному. В 2-тактном двигателе необходимо учитывать долю потерянного хода поршня Ψs. Тогда теоретическое давление Pit определится из соотношения:

Li=PitVполезн.         Форм.  17

Поскольку

Vполезн=VS1–ψs,

то:

 

Pit=Pcε–1·λρ·1n2–1·1–1δn2–1–1n1–1·1–1εn1–1+λρ–1·1–ψs.          Форм. 18

Это — более общее уравнение для расчета теоретического индикаторного давления в 2-тактных двигателях, которое может быть использовано и для расчета высокофорсированных 4-тактных двигателей, у которых пренебрежение потерянным ходом поршня дает большие погрешности.

Расчетное значение среднего индикаторного давления принимается с учетом так называемого “коэффициента скругления” ξ теоретической индикаторной диаграммы:

pmi=pit ξ.          Форм. 19

Теоретической диаграмме придается форма, возможно более близкая к реальной; скругление диаграммы производится от руки (рис. 3).

Рис. 3 Скругление теоретической индикаторной диаграммы

Для 4-тактных двигателей коэффициент скругления, учитывающий уменьшение площади диаграммы в результате скругления, лежит в пределах:

ξ = 0.95 ÷ 0.97.

В 2-х тактных двигателях с неуправляемым выпуском, когда выпускные окна закрываются позже продувочных, Рабочие процессы дизелейпроцесс сжатия начинается после закрытия выпускных окон (рис. 4, а).

Рис. 4 Скругление хвостовой части теоретической индикаторной диаграммы 2-тактного дизеля при неуправляемом (а) и управляемом (б) выпусков

Поэтому теоретическая диаграмма замыкается в точке “b”. В процессе расширения после открытия выпускных окон давление в цилиндре не падает мгновенно — газы продолжают совершать полезную работу. Увеличение работы можно учесть, подрисовав от руки хвостовую часть диаграммы. Это приращение площади хвостовой части компенсирует потери по скруглению диаграммы в районе ВМТ. Поэтому коэффициент скругления для данного случая может быть принят равным 1: ξ = 1.

У 2-тактных двигателей с управляемым выпуском (рис. 4, б) выпуск газов из цилиндра начинается в точке b ранее расчетной точки “b” (поскольку диаграмма замыкается по моменту начала сжатия — точке “a”). В этом случае имеются дополнительные потери площади индикаторной диаграммы в ее хвостовой части. Коэффициент скругления находится в пределах:

ξ = 0.94 ÷ 0.96.

Среднее индикаторное давление численно равно работе с единицы объема цилиндра, следовательно, не зависит от геометрических размеров цилиндра. Оно зависит от степени наддува и может быть использовано для оценки уровня форсировки двигателя. У 2-тактных дизелей, выпускаемых промышленностью, среднее индикаторное давление находится в пределах:

  • pmi = 0,55 ÷ 0,7 МПа — 2-тактные двигатели без наддува;
  • pmi = 0,7 ÷ 2,1 МПа — судовые двухтактные двигатели с наддувом;
  • pmi = 0,7 ÷ 0,9 МПа — 4-тактные двигатели без наддува;
  • pmi = 1,0 ÷ 2,7 МПа — судовые 4-тактные двигатели с наддувом.

В процессе испытаний опытных двигателей на стенде получены уровни форсировки, характеризуемые pmi = 4,0 МПа.

Коэффициенты полезного действия и их взаимосвязь

При анализе идеальных циклов дана зависимость (Принцип действия ДВС, основные понятияВычисление полного объема цилиндра) для термического КПД цикла со смешанным подводом тепла:

ηt=1—1εk–1 ·λρk–1λ–1+kλρ–1.

Эта зависимость учитывает единственную потерю-передачу тепла холодному источнику Qx. В реальном двигателе это-тепло с уходящими газами Qгаз. Поэтому можно записать:

ηt=(Qг—Qx)/Qг≈(QT—Qгаз)/QТ.          Форм. 20

Кроме того, в реальном двигателе имеются дополнительные потери тепла Qmn из-за теплообмена с охлаждающей двигатель жидкостью и с окружающей средой. Все потери тепла в цилиндре реального двигателя учитываются индикаторным коэффициентом полезного действия ηi:

ηi=(QГ—QХ)/QГ—QТП/QГ=Q i/QТ.          Форм. 21

Индикаторный КПД есть отношение тепла Qi, эквивалентного индикаторной работе газов в цилиндре, ко всему теплу от сгорания топлива QТ. Значение ηi, выраженное через индикаторную мощность Ni, имеет вид:

ηi=3 600·NiGm·Qн,         Форм. 22

где:

  • 3 600 Ni — количество тепла, превращенного в полезную работу в цилиндре за 1 час, кДж/час;
  • Qн — теплотворная способность топлива, кДж/кг;
  • Gm — часовой расход топлива, кг/час.

Связь между термическим и индикаторным КПД устанавливается с помощью относительного индикаторного коэффициента полезного действия ηio:

ηI = ηt ηio.

Коэффициент ηio учитывает дополнительные потери теплоты в охлаждающую соеду, степень приближения рабочего цикла двигателя к идеальному. Абсолютное значение ηio для дизелей лежит в пределах: ηio = 0,7 ÷ 0,85.

Все потери в двигателе, включая механические Qм, учитываются эффективным коэффициентом полезного действия:

ηe = QГ – QХ/QГ – QТ.П./QГ – QМ/QГ = Qe/Qm.          Форм. 23

По аналогии с формулой 22 можно записать:

ηe=3 600·NeGm·Qн.           Форм. 24

Связь между индикаторным и эффективным КПД устанавливается с помощью механического коэффициента полезного действия ηм:

ηе=ηi ηм=ηt  ηio  ηм.          Форм. 25

Механический КПД учитывает все механические потери, входящие в долю Qм теплового баланса двигателя. Можно написать:

ηм =ηе/ηi;         Форм. 26

ηм =Ne/Ni=(Ni—Nм)/NI=1—Nм/Ni;          Форм. 27

ηм = Pе/Pi = 1–Рм/Pmi.          Форм. 28

Наиболее важным показателем экономичности работы двигателя является эффективный КПД ηe, величина котрого определяется значениями ηI, ηм и зависит от конструктивных и эксплуатационных параметров дизеля. На величину ηe оказывают влияние:

  • степень сжатия ε;
  • нагрузка и частота вращения двигателя;
  • способ и качество смесеобразования;
  • скорость сгорания топлива;
  • угол опережения подачи топлива φнп;
  • величина относительной доли тепла Qoxл;
  • момент начала фазы выпуска;
  • соотношение между Nм и Ni и т. д.

Возрастание степени сжатия ε приводит к росту термического КПД и через ηt — к возрастанию ηe. О величинах ε и соображениях но выбору этого параметра говорилось при рассмотрении процесса сжатия.

Влияние нагрузки и частоты вращения двигателя на экономичность цикла проявляется, прежде всего, через коэффициент избытка воздуха на сгорание α. С увеличением α от 1,3 ÷ 1,8 до 2,5 ÷ 3,0 индикаторный КПД интенсивно растет. Дальнейшее увеличение α до 3 ÷ 3,5 незначительно влияет на изменение величины ηi. Рост ηi при увеличении α объясняется более благоприятными условиями сгорания топлива, смещением процесса сгорания ближе к ВМТ и снижением доли тепла с уходящими газами. Однако при больших α (свыше 3 ÷ 3,5) доля тепла с уходящими газами возрастает, что ведет к уменьшению ηi.

Способ и качество смесеобразования влияет на “местные” значения α в данной точке цилиндра. При плохом распыливании и некачественном смесеобразовании процесс сгорания ухудшается, растягивается на линию расширения, доля Qгаз увеличивается, что приводит к снижению ηi и ηe. К таким же последствиям приводит уменьшение скорости сгорания топлива (при ухудшении его качества) и уменьшение угла опережения подачи топлива.

При повышении температуры охлаждающей воды и масла тепловые потери (доля Qохл) снижаются, что увеличивает ηi. Это одна из причин, почему не следует держать температуру охлаждения ниже уровня, рекомендованного фирмой-строителем.

Момент начала выпуска газов из цилиндра влияет на долю Qгаз тепла с уходящими газами и соответственно на индикторный КПД. У двигателей с газотурбинным наддувом угол опережения газовыпуска увеличивается для повышения мощности газовой турбины (чем больше уровень форсировки, тем больше при прочих равных условиях угол опережения газовыпуска). Это неминуемо снижает индикаторный КПД цилиндра. Однако эффективный КПД удается сохранить при форсировке двигателя на том же уровне или даже повысить главным образом за счет увеличения механического КПД.

Соотношение между Nмех и Ni, определяющее механический КПД, зависит от уровня форсировки двигателя и его типа. Как видно из формулы 27, ηм увеличивается с увеличением Ni или уменьшением Nм. Мощность механических потерь конкретного дизеля незначительно зависит от нагрузки двигателя (среднего индикаторного давления pmi), а зависит главным образом от частоты вращения коленчатого вала. Поэтому в двигателях с наддувом ηм увеличивается, так как индикаторная мощность растет, а мощность механических потерь при неизменной частоте вращения остается той же. В ряде случаев Nм при наддуве снижается (в частности, при замене приводного нагнетателя воздуха газотурбинным).

При постоянной частоте вращения двигателя с уменьшением его нагрузки pmi и Ni уменьшаются, Nм практически не изменяется. Механический КПД уменьшается. Наконец, когда Ni упадет до величины Nм, механический КПД станет равным 0. Этот режим носит название “холостого хода” (Ne = 0).

При неизменном положении топливной рейки двигателя, когда обеспечена примерно постоянная цикловая подача топлива, pmi ≈ const. При увеличении частоты вращения мощность механических потерь Nм растет примерно пропорционально частоте вращения n при pм = const. Следовательно, если частота вращения изменяется при застопоренной топливной рейке, то механический КПД не изменится: ηм ≈ const.

Если при равных геометрических размерах и одинаковых частотах вращения в 2-х и 4-тактном двигателях обеспечить pmi = idem, то мощность механических потерь у двигателей также будет одинаковой. Однако механический КПД у 2-тактного двигателя должен быть больше за счет большей индикаторной мощности.

Теоретически механический КПД может оказаться больше 1 у 4-тактного дизеля. Объясняется это тем, что pм (формула 28) учитывает все механические потери, в том числе потери насосных ходов поршня pн: pм = pтр+ pн. Если во время насосных ходов совершается полезная работа за счет предварительно сжатого воздуха, то давление pн может превысить давление на преодоление сил трения pтр: pн > pтр. Тогда:

ηм=1—pм/pmi=1—(pтр—pн)/pmi=1+(pн—pтр)/pmi>1.

Непременным (но недостаточным) условием этого неравенства является: давление при впуске воздуха в цилиндр должно быть больше, чем давление выталкивания газов. В рассматриваемом случае при ηм > 1, ηе > ηi, что противоречит физической сути понятий КПД. К этому привела нестрого обоснованная традиция учитывать работу насосных ходов поршня механическим КПД.

У выполненных конструкций двигателей численные значения КПД находятся в пределах (таблица)

Численное значение КПД
Наименование КПД4-тактные среднеоборотные дизели2-тактные малооборотные дизели
без наддувас наддувомбез наддувас наддувом
Механический ηm0,75 ÷ 0,850,85 ÷ 0,950,70 ÷ 0,850,86 ÷ 0,96
Индикаторный ηi0,47 ÷ 0,500,44 ÷ 0,510,47 ÷ 0,500,44 ÷ 0,55
Эффективный ηe0,37 ÷ 0,400,39 ÷ 0,470,33 ÷ 0,400,39 ÷ 0,52

Удельные расходы топлива

Удельным расходом топлива называется отношение часового расхода топлива Gm к мощности двигателя. Различают удельный эффективный расход топлива ge и удельный индикаторный расход топлива gi:

ge = Gт/Ne; gi =Gт/Ni .          Форм. 29

Удельные расходы топлива, определенные в процессе эксплуатации, позволяют судить о техническом состоянии дизеля путем сравнения с паспортными параметрами по расходу топлива.

Зная удельные расходы топлива, несложно определить индикаторный и эффективный КПД; для этого перепишем формулу 22 в виде: ηi = 3 600 Ni/(Gm QН), 3 600/(Gm(Ni)-1 QН). С учетом зависимостей (Формула 29) формула примет вид:

ηi= 3 600/(gi QН), или gi = 3 600/QН ηi.         Форм. 30

Аналогично:

ge = 3 600/(Qн ηe)          Форм. 31

Как видно из последних формул, удельные расходы топлива обратно пропорциональны КПД и определяются теми же факторами, рассмотренными в статье Процессы газообмена в СДВС“Процессы газообмена”.

Для теоретических расчетов экономичности рабочих процессов дизелей используется формула удельного индикаторного расхода топлива, выраженная через коэффициент наполнения ηн. Выведем эту зависимость.

Можно написать, что объемный часовой расход воздуха на двигатель при параметрах Ps, Ts равен:

Vч = Vs ηН (n 60 i)/m, м3/час.          Форм. 32

Необходимый объем воздуха для сгорания 1 кг топлива V1 при теоретически необходимом на сгорание объеме

L0″

с параметрами Ps, Ts, и коэффициенте избытка воздуха на сгорание α определится зависимостью:

V1 = α L0′ , м3/кг,          Форм. 33

где:

Часовой расход топлива равен отношению всего расхода воздуха на двигатель к потребному расходу на сжигание на 1 кг топлива:

Gт = Vч/V1 = (Vs ηН n 60 i)/(m α L0‘‘).         Форм. 34

Поскольку индикаторная мощность двигателя равна:

Ni = pmi (Vs n i)/(0,45 m)

то удельный индикаторный расход топлива gi определится равенством:

gi = Gт/Ni = (Vs ηН 60 n i/(m α L0″)) (0,45 m/(pmi Vs n i)) = 27 ηН/(pmi α L0″).

Так как:

L0″  = L0′ νs =  μB Lo νs;

νs = RTs/(Ps 104) = 29,3 Ts/(Ps 104);

μB= 28,97 кг/моль;

где:

  • Lo – теоретически необходимое количество воздуха, моль/кг;
  • νs — удельный объем воздуха при параметрах Ps, Ts, кг/м3,

то:

L0″ = 28,97 Lo 29,3 Ts/(Ps 104) = Lo Ts/(11,8 Ps).           Форм. 35

Подставив это значение 

L0″

в формулу для определения gi, окончательно получим:

gi = 318,4·ηн·Psα·L0·pmi·Ts, кг/илс–час.          Форм. 36

В последней зависимости приняты размерности величин:

Ps кг/см2, Ts K, pmi кг/см2, Lo – кмоль/кг.

Вид зависимости не изменится, если давление продувочного воздуха и среднее индикаторное давление будут иметь размерность бар или МПа.

Если расход топлива отнести к кВт-час, то при той же размерности исходных величин формула принимает вид:

gi = 433·ηн·Psα·L0·pmi·Ts кг/кВт–час.          Форм. 32

У современных судовых дизелей удельные расходы топлива находятся в пределах:

gi = 156 ÷ 197 г/кВт–час (115 ÷ 145 г/илс–час);

ge = 166 ÷ 218 г/кВт–час (122 ÷ 160 г/элс–час).

У высокофорсированных 4-тактных двигателей удельные эффективные расходы топлива достигли 190 г/кВт-час (140 г/элс-час) и даже ниже. Согласно сообщениям ведущих дизелестроительных фирм, минимальные удельные расходы топлива достигнуты у сверхдлинноходовых малооборотных дизелей. Они составляют 166-177 г/кВт-час (122-130 г/элс-час).

Сноски

Sea-Man

Работа и мощность двигателей: среднее индикаторное давление

В процессе расширения, под воздействием расширяющихся газов, поршень перемещается и тепловая (внутренняя) энергия газов преобразуется в механическую работу. Величина этой работы за один цикл определяется произведением силы давления газов на перемещение поршня, равного его ходу. Однако сила давления газов на поршень непостоянна и уменьшается в период перемещения поршня. В процессе сжатия воздуха в цилиндре перемещение поршня связано с затратой механической работы. Величина этой работы равна произведению силы давления воздуха и перемещения поршня. Причем эта сила также непостоянна и увеличивается по мере приближения поршня к мертвой точке.

Полезная механическая работа равна разности работ расширения и сжатия. Эта работа, полученная внутри цилиндра двигателя за один цикл, называется индикаторной работой Ai. При определении Аi используют индикаторную диаграмму, показывающую в масштабе величину давления в цилиндре при любом положении поршня; диаграмму снимают с помощью индикатора давления.

На рис. 15 представлена индикаторная диаграмма двухтактного двигателя. Заштрихованная площадь диаграмммы (в масштабе) как раз и равна индикаторной работе. Индикаторную работу можно определить следующим образом: сначала при помощи планиметра найти площадь диаграммы F мм2 И измерить длину диаграммы l мм; разделив F на l, получим среднюю высоту h мм; площадь прямоугольника высотой h равна площади диаграммы. Так как площади равны, то и величины работ равны. Разделив высоту h на масштаб пружины индикатора m мм2/бар, получим среднее давление на цикл.

Среднее давление в цилиндре за цикл называется средним индикаторным давлением Pi бар (105 H/m2):

При подсчете Pi четырехтактного двигателя следовало бы учитывать отрицательную площадь диаграммы, ограниченную кривыми процессов впуска и выпуска (рис. 16). Практически эта отрицательная работа, связанная с насосными потерями, не учитывается, так как величина ее очень мала. У четырехтактного двигателя рабочий цикл совершается за два оборота коленчатого вала и среднее индикаторное давление Рi за цикл будет в два раза меньше, чем у подобного ему двухтактного двигателя. Однако для возможности сравнения четырехтактных и двухтактных двигателей при определении Рi четырехтактного двигателя процессами впуска и выпуска пренебрегают. При расчете мощности это обстоятельство учитывается введением в знаменатель формулы коэффициента тактности z = 2. Для двухтактного двигателя z = 1.

Итак, мощность цилиндра двигателя (кВт)

При условии равенства среднего индикаторного давления всех цилиндров мощность двигателя равна (i – число цилиндров)

Учитывая, что :

и обозначив неизменную для конкретно рассматриваемого двигателя величину:

представим мощность выражением

Среднее индикаторное давление и средняя скорость поршня это основные характеристики двигателя. Среднее индикаторное давление является показателем тепловой напряженности двигателя. Средняя скорость поршня характеризует его динамическую напряженность и является основным показателем моторесурса.

Среднее индикаторное давление составляет у дизелей (бар):

  • без наддува — Рi = 5÷7
  • мощных малооборотных с наддувом — Рi = 8÷12
  • среднеоборотных с наддувом Рi = 15÷20
  • форсированных с высоким наддувом Рi 22÷28

Средняя скорость поршня у мощных малооборотных дизелей достигает:Сm = 5÷6,8 м/с.

Средняя скорость поршня у среднеоборотных Сm = 8÷10 м/с.

Эффективная мощность двигателя, т.е. мощность, передаваемая потребителю, меньше индикаторной на величину механических потерь, при передаче мощности от цилиндра к фланцу коленчатого вала. Эти потери учитываются механическим коэффициентом полезного действия ɳм:

Произведение Piɳм = Ре носит название среднего эффективного давления. Учитывая это, эффективную мощность (кВт) двигателя можно выразить формулой:

Крутящий момент и зависимость крутящего момента

Как рассчитать крутящий момент, зная обороты и мощность двигателя?

Крутящий момент напрямую зависит от мощности и числа оборотов двигателя в минуту. Имеется общепринятая формула расчета крутящего момента, выражаемого в Ньютон-метрах ( русское обозначение Н·м, международное N·m ) 

 

M = P х 9550 / N

 

Где P — это мощность двигателя в киловаттах (кВт)

N — обороты вала в минуту

 

 

Как рассчитать мощность двигателя, зная крутящий момент и обороты?


Для такого расчета существует формула:

 

P = M х N / 9550

 

Где M — это крутящий момент двигателя

N — это обороты двигателя

 

Для скорости и простоты расчета воспользуйтесь удобным калькулятором крутящего момента. Впишите в ячейки калькулятора имеющиеся значения и калькулятор автоматически проставит результаты расчета.

 

Калькулятор крутящего момента

Почему Ferrari утратила преимущество в скорости

В двух последних гонках Ferrari утратила скоростное преимущество, которое ещё недавно проявлялось на прямых. Значит ли это, что силовые установки Mercedes теперь не уступают по мощности итальянским моторам? И какую роль в этом сыграли дополнительные датчики, которыми были оборудованы двигатели Ferrari по требованию FIA? Об этом рассуждает немецкий журналист Михаэль Шмидт на страницах издания Auto Motor und Sport.

На австрийском этапе чемпионата, проходившем на автодроме Red Bull Ring, соперники впервые зафиксировали, что машины Ferrari были очень быстрыми на некоторых кругах гонки и на определённых участках трассы. Особенно впечатляющих скоростей красные машины достигали на второй трети прямого отрезка, и это вызвало вопросы: на этой стадии разгона он идёт только за счёт мощности двигателя внутреннего сгорания, а сопротивление воздуха достигает пиковых значений. Причём на последнем отрезке прямой скорости Ferrari и Mercedes уже выравнивались.

В Скудерии объясняли это явление эффективной аэродинамикой машины и грамотным подходом к контролю мощности, но соперники не спешили верить и выдвигали свои версии. Такая разгонная динамика может объясняться по-разному: от секретной дополнительной батареи до кратковременного дополнительного впрыска топливной смеси, в которую добавлено масло. Некоторые подозревают, что в двигателях Ferrari организовано охлаждение топливных инжекторов, другие считают, что масло из системы охлаждения батареи каким-то образом подаётся в двигатель и участвует в процессе сгорания. В отличие от моторного масла, расход этого масла никак не регламентируется.

В FIA, как всегда, отвергают все подобные версии, уверяя, что машины Ferrari полностью соответствуют техническому регламенту. Тем не менее, мотористы Mercedes, Renault и Honda не оставляют попыток разгадать секрет Ferrari, но пока им это не удаётся. Для чемпионской команды это вообще крайне важно, ведь на таких трассах, как Red Bull Ring, Сильверстоун, Хоккенхайм, Хунгароринг и Монца, машины Mercedes только на прямых проигрывали Ferrari от 0,3 до 0,5 секунды.

Но начиная с гонки в Сингапуре преимущество Скудерии на прямых вдруг исчезло – это было чётко зафиксировано соперниками на основе данных GPS. И оказалось, что Mercedes ни в чём не уступает Ferrari. Подтверждение этому все видели на старте Гран При России, когда Себастьян Феттель в какой-то момент практически опередил Льюиса Хэмилтона, но потом снова отстал.

Впрочем, в Mercedes по-прежнему считают, что у Ferrari остаётся некоторое преимущество в мощности: об этом говорил и главный моторист Энди Кауэлл, и Тото Вольфф.

Но чем объясняется снижение скорости Ferrari в Сингапуре и России? Неназванные источники в FIA рассказали, что какое-то время назад все силовые установки Ferrari были оборудованы дополнительными датчиками, которые контролируют массовый расход топлива, чтобы полученные данные были более точными.

Но почему такие датчики появились только на итальянских силовых установках? Потому что только в них применяется особая конструкция накопителя энергии, фактически состоящая из двух батарей. Однако в федерации отказались сообщить, на какой конкретно гонке появились такие дополнительные датчики. А источники в Renault намекнули, что эти датчики были установлены по настоянию других команд.

Доказать, что именно эта дополнительная мера как-то связана с падением скоростей Ferrari, невозможно, и пока это лишь спекуляции. Но однозначно, что красные машины не только потеряли преимущество на прямых, но также стали медленнее в поворотах. Сирил Абитебул, руководитель Renault Sport Racing, объяснил это так: «Если мощность снизилась, возможно, в Ferrari не могут использовать прежние регулировки крыльев, и им пришлось скорректировать уровень прижимной силы».

5 способов произвести расчет мощности двигателя автомобиля. Калькулятор для определения мощности ДВС онлайн (2022)

Рассмотрим 5 популярных способа как вычислить мощность двигателя автомобиля используя такие данные как:

  • обороты двигателя,
  • объем мотора,
  • крутящий момент,
  • эффективное давление в камере сгорания,
  • расход топлива,
  • производительность форсунок,
  • вес машины
  • время разгона до 100 км.

Каждая из формул, по которой будет производиться расчет мощности двигателя автомобиля довольно относительная и не может со 100% точностью определить реальную лошадиную силу движущую машину. Но произведя подсчеты каждым из приведенных гаражных вариантов, опираясь на те или иные показатели, можно рассчитать, по крайней мене, среднее значение будь-то стоковый или тюнингованный движок, буквально с 10-ти процентной погрешностью.

Мощность — энергия, вырабатываемая двигателем, она преобразуется в крутящий момент на выходном валу ДВС. Это не постоянная величина. Рядом со значениями максимальной мощности всегда указываются обороты, при которых можно её достигнуть. Точкой максимума достигается при наибольшем среднее эффективном давлении в цилиндре (зависит от качества наполнения свежей топливной смесью, полноты сгорания и тепловых потерь). Наибольшую мощность современные моторы выдают в среднем при 5500–6500 об/мин. В автомобильной сфере измерять мощность двигателя принято в лошадиных силах. Поэтому поскольку большинство результатов выводятся в киловаттах вам понадобится калькулятор перевода кВт в л.с.

Как рассчитать мощность через крутящий момент

Самый простой расчет мощности двигателя авто можно определить по зависимости крутящего момента и оборотов.

Крутящий момент

Сила, умноженная на плечо ее приложения, которую может выдать двигатель для преодоления тех или иных сопротивлений движению. Определяет быстроту достижения мотором максимальной мощности. Расчетная формула крутящего момента от объема двигателя:

Мкр = VHхPE/0,12566, где

  • VH – рабочий объем двигателя (л),
  • PE – среднее эффективное давление в камере сгорания (бар).
Обороты двигателя

Скорость вращения коленчатого вала.

Формула для расчета мощности двигателя внутреннего сгорания автомобиля имеет следующий вид:

P = Mкр * n/9549 [кВт], где:

  • Mкр – крутящий момент двигателя (Нм),
  • n – обороты коленчатого вала (об. /мин.),
  • 9549 – коэффициент, дабы обороты подставлять именно в об/мин, а не косинусами альфа.

Поскольку по формуле, результат получим у кВт, то при надобности также можно конвертировать в лошадиные силы или попросту умножать на коэффициент 1,36.

Использование данных формул — это самый простой способ перевести крутящий момент в мощность.

А дабы не вдаваться во все эти подробности быстрый расчет мощности ДВС онлайн, можно произвести, используя наш калькулятор.

Но, к сожалению, данная формула отражает лишь эффективную мощность мотора которая не вся доходит именно до колес автомобиля. Ведь идут потери в трансмиссии, раздаточной коробке, на паразитные потребители (кондиционер, генератор, ГУР и т.п.) и это без учета таких сил как сопротивление качению, сопротивление подъему, аэродинамическое сопротивление.

Как рассчитать мощность по объему двигателя

Если же вы не знаете крутящий момент двигателя своего автомобиля, то для определения его мощности в киловаттах также можно воспользоваться формулой такого вида:

Ne = Vh * pe * n/120 (кВт), где:

  • Vh — объём двигателя, см³
  • n — частота вращения, об/мин
  • pe — среднее эффективное давление, МПа (на обычных бензиновых моторах составляет порядка 0,82 — 0,85 МПа, форсированных — 0,9 МПа, а для дизеля от 0,9 и до 2,5 МПа соответственно).
Для получения мощности движка в «лошадках», а не киловаттах, результат следует разделить на 0,735.

Расчет мощности двигателя по расходу воздуха

Такой же приблизительный расчет мощности двигателя можно определять и по расходу воздуха. Функция такого расчета доступна тем, у кого установлен бортовой компьютер, поскольку нужно зафиксировать значение расхода, когда двигатель автомобиля, на третьей передаче, раскручен до 5,5 тыс. оборотов. Полученное значение с ДМРВ делим на 3 и получаем результат.

Формула как рассчитать мощность ДВС по расходу воздуха в итоге выглядит так:

Gв [кг]/3=P[л.с.]

Такой расчет, как и предыдущий, показывает мощность брутто (стендовое испытание двигателя без учета потерь), которая выше на 10—20% от фактической. А еще стоит учесть, что показания датчика ДМРВ сильно зависят от его загрязненности и калибровок.

Расчет мощности по массе и времени разгона до сотни

Еще один интересный способ как рассчитать мощность двигателя на любом виде топлива, будь-то бензин, дизель или газ – по динамике разгона. Для этого используя вес автомобиля (включая пилота) и время разгона до 100 км. А чтобы Формула подсчета мощности была максимально приближена к истине нужно учесть также потери на пробуксовку в зависимости от типа привода и быстроту реакции разных коробок передач. Приблизительные потери при старте для переднеприводных составит 0,5 сек. и 0,3-0,4 у заднеприводных авто.

Используя этот калькулятор мощности ДВС, который поможет определить мощность двигателя исходя из динамики разгона и массы, вы сможете быстро и достаточно точно узнать мощь своего железного коня не вникая в технические характеристики.

Расчет мощности ДВС по производительности форсунок

Не менее эффективным показателем мощности автомобильного двигателя является производительность форсунок. Ранее мы рассматривали её расчет и взаимосвязь, поэтому, труда, высчитать количество лошадиных сил по формуле, не составит. Подсчет предполагаемой мощности происходит по такой схеме:

Где, коэффициент загруженности не более 75-80% (0,75…0,8) состав смеси на максимальной производительности где-то 12,5 (обогащенная), а коэффициент BSFC будет зависеть от того какой это у вас двигатель, атмосферный или турбированный (атмо — 0. 4-0.52, для турбо — 0.6-0.75).

Узнав все необходимые данные, вводите в соответствующие ячейки калькулятора показатели и по нажатию кнопки «Рассчитать» Вы сразу же получаете результат, который покажет реальную мощность двигателя вашего авто с незначительной погрешностью. Заметьте, что вам совсем не обязательно знать все представленные параметры, можно расчищать мощность ДВС отдельно взятым методом.

Ценность функционала данного калькулятора заключается не в расчете мощности стокового автомобиля, а если ваш автомобиль подвергся тюнингу и его масса и мощность притерпели некоторые изменения.

Часто задаваемые вопросы

  • Как рассчитать мощность двигателя внутреннего сгорания?

    Мощность двигателя в кВт можно рассчитать по объему двигателя и оборотах коленвала. Формула расчета мощности двигателя имеет вид:
    Ne = Vh * Pe * n / 120 (кВт), где:
    Vh — объём двигателя, см³
    n — количество оборотов коленчатого вала за минуту
    Pe — среднее эффективное давление, Мпа

  • Какой коэффициент учитывать при расчете мощности двигателя?

    Коэффициент мощности (cosϕ) для расчета мощности электродвигателя принимают равным 0,8 для маломощных двигателей (менее 5,5 кВт) или 0,9 для двигателей мощностью свыше 15 кВт.

  • Как рассчитать мощность двигателя по крутящему моменту?

    Для определения мощности двигателя в киловаттах, когда известен крутящий момент, можно по формуле такого вида: P = Mкр * n/9549, где:
    Mкр – крутящий момент (Нм),
    n – обороты коленвала (об./мин.),
    9549 – коэффициент для перевода оборотов в об/мин.
  • Как рассчитать мощность двигателя по расходу воздуха?

    Рассчитать мощность двигателя в кВт зная его потребления воздуха (при наличии бортового компьютера) можно используя простую схему. Необходимо раскрутить двигатель на третьей передаче до 5500 об/мин (пик крутящего момента) и по показаниям, на тот момент, зафиксировать расход воздуха, а затем разделить то значение на три. В результате такого математического вычисления можно узнать приблизительную мощность двигателя с небольшой погрешностью.

Что такое лошадиная сила (л.с.)? Как рассчитать лошадиную силу

Что такое лошадиная сила? Как рассчитать мощность? Это частые вопросы, которые мы получаем от наших клиентов.
Чтобы ответить на этот вопрос, давайте сначала определим, что такое мощность.

Лошадиная сила, как и любая другая единица мощности, представляет собой просто скорость выполнения работы. Буквально единица лошадиной силы возникла в результате эксперимента, целью которого было измерить мощность одной лошади. Было установлено, что лошадь способна выполнять 33 000 ft-lbf работы в минуту.Мы обратимся к этому номеру позже в объяснении.

Во-первых, несколько уравнений, которые помогут вам рассчитать мощность:

Мощность = Работа/Время

Мощность = (Сила x Расстояние) / Время

Для электродвигателей мощность или лошадиные силы можно рассчитать по крутящему моменту и скорости. Например, если у вас есть двигатель, рассчитанный на 3000 об/мин и 6 дюйм-фунтов, мощность в лошадиных силах рассчитывается ниже.

лошадиных сил = (3000 х 6) / 63 025 = 0.286

63 025 — константа при использовании оборотов в минуту для скорости и дюйм-фунтов для единиц крутящего момента. 5252 — еще одна распространенная константа, если скорость выражается в об/мин, а крутящий момент — в фут-фунт-сила. Если единицы отличаются, просто сделайте преобразование единиц.

Вывод этих констант сделан с использованием 33 000 ft-lbf/min = 1 лошадиная сила. Хотя единицы лошадиных сил являются производными от 33 000 ft-lbf/min, это не имеет решающего значения для понимания того, как рассчитать мощность двигателя для скорости и крутящего момента.

Другой распространенной единицей мощности, в которой измеряют двигатели, является ватт. Преобразование ватт в лошадиные силы: 745,7 ватт = 1 л.с.

Чтобы помочь разработчикам с иногда сложным преобразованием единиц измерения, компания Groschopp разработала калькулятор MOTORTEC STP, бесплатную загружаемую программу, которая обеспечивает быстрый и простой способ расчета скорости, крутящего момента или мощности. Преобразования наиболее часто используемых единиц выбираются, генерируются автоматически и могут быть распечатаны.

  • Расчет скорости, крутящего момента и мощности
  • Расчет расчетного электрического тока и потерь для оптимального выбора двигателя
  • Простое и точное преобразование единиц измерения
  • Настраиваемая функция печати отчета
  • Расчет эксплуатационных расходов

Формулы для быстрого расчета лошадиных сил и мощности

БЫСТРАЯ ОЦЕНКА ФОРМУЛЫ

• Лошадиная сила Формулы
• Формулы крутящего момента
• Формулы двигателя переменного тока
• Формулы трехфазного электрического тока

ЛОШАДИНАЯ МОЩНОСТЬ ФОРМУЛЫ
Для Вращающиеся объекты

л. с. =

Где Т = Крутящий момент (фунт-фут)
Н = Скорость (об/мин)
 
Объекты в линейном движении л.с. =

Где Ф = Сила (фунты)
В = Скорость (фут/мин)
 
Для Насосы л.с. =

 
  л. с. =

  Где

галлона в минуту = галлонов на Минуты
Напор = высота воды (футы)
Эффективность насоса = %/100
PSI = фунты на дюйм

Удельный вес воды = 1.0
1 куб.фут в сек. = 448 галлонов в минуту
1 PSI = напор 2,309 фута (водяной вес)
62,36 фунта на куб.фут при 62°F

 
Для Вентиляторы и воздуходувки л.с. =

 
  л. с. =

 
  л.с. =

  Где кубических футов в минуту = Кубические футы в минуту
PSF = фунты на квадратный фут
PIW = дюймы водяного столба
PSI = фунты на квадратный дюйм
Эффективность вентилятора = %/100
 
Для Конвейеры л.с. (вертикальная)
 
  л. с. (горизонтальная)
  Где

F = сила (фунты)
V = скорость (фут/мин)

Коэф.трения
• Шариковые или роликовые направляющие = 0,02
• Салазки типа «ласточкин хвост» = 0,20
• Гидростатические направляющие = 0,01
• Прямоугольные направляющие со стрелой = от 0,01 до 0,25


КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ ФОРМУЛЫ
  Т = л.с. х 5252
   

Н

  Где T = Крутящий момент (фунт-фут)
л. с. = мощность в л.с.
Н = скорость (об/мин)
 
  Т = Ф х Р
  Где T = Крутящий момент (фунт-фут)
F = сила (фунт)
R = радиус (фут)
 
  Та (ускорение) WK2 x Изменение оборотов
   

308 х т (сек)

  Где

Ta = крутящий момент (фунт-фут)
WK2 = инерция на валу двигателя (фунт-фут)2
t = время разгона (сек)

Примечание:
Чтобы изменить LbFt2 на InLbSec2, разделите на 2. 68
Чтобы изменить InLbSec2 на LbFt2, Mult. на 2.68


АС МОТОРНЫЕ ФОРМУЛЫ
  Скорость синхронизации = Частота х 120
    Номер поляков
  Где Скорость синхронизации = Синхронная скорость (об/мин)
Частота = Частота (Гц)
 
  % Скольжение = (Синхронизация Скорость — Скорость полета) x 100
   

Скорость синхронизации

  Где FL Скорость = Скорость при полной нагрузке (об/мин)
Скорость синхронизации = Синхронная скорость (об/мин)
 
  Отражение WK2 =

WK2 нагрузки

    (Уменьшение Отношение)2
     
 

Калькулятор мощности двигателя

Следующие два калькулятора можно использовать для оценки мощности двигателя транспортного средства в лошадиных силах на основе веса транспортного средства, затраченного времени и скорости, используемой для преодоления четверти мили. Вес транспортного средства должен включать не только транспортное средство, но и водителя, пассажира и все, что имеет значительный вес. Чтобы оценить пиковую мощность, следует применять максимальную производительность от начала до конца. Результаты всех расчетов являются только оценками.

Метод истекшего времени (ET)

В этом методе используется вес транспортного средства и затраченное время (ET), чтобы преодолеть четверть мили (402,3 метра) по формуле

905,27 (ET825) 3
 лошадиных сил =  Вес
.

Метод скорости ловушки

Этот метод использует вес транспортного средства и скорость, с которой транспортное средство преодолело четверть мили (402,3 метра) по формуле

 Лошадиная сила = Вес × ( Скорость ) 3
234
. Используемая скорость должна быть скоростью, достигнутой на четверти мили, а не средней скоростью.

Меры предосторожности

При измерении прошедшего времени или скорости ловушки при максимальной рабочей мощности двигателя необходимо соблюдать особые меры предосторожности.Во-первых, все водители должны точно знать, что они делают. Неопытность может привести к последствиям, некоторые из которых могут быть серьезными и опасными для жизни. Во-вторых, не измеряйте прошедшее время на четверть мили по общественным улицам или шоссе; вождение с превышением скорости является незаконным, и внимание должно быть сосредоточено на вождении, а не на измерении времени. Эти действия могут представлять опасность не только для водителя, но и для других людей. Есть законные места для измерения прошедшего времени, например, на драг-полосах, сельских дорогах, находящихся в частной собственности, и во время специальных мероприятий, которые проходят на гоночных трассах или в аэропортах.В-третьих, убедитесь, что транспортное средство находится в полном рабочем состоянии, так как доведение транспортного средства до предела влечет за собой определенные риски. Убедитесь, что шины правильно накачаны и надежно закреплены, что подушки безопасности функционируют, а двигатель правильно настроен и находится в хорошем состоянии.

Что такое лошадиная сила?

Идея лошадиных сил была создана в 19 -м веке инженером Джеймсом Уаттом, который построил одни из первых паровых двигателей. Работа Уатта была замечательна, и в честь него его именем названа единица мощности, ватт (нет, он не изобрел лампочку, но его имя есть на всех).

Ватт работал в шахте, используя лошадей для перевозки вагонов с углем. Он хотел определить, сколько угля пони может перевезти в повозке заданной длины. Он измерил, на сколько футов лошадь может вытащить 22 000 фунтов угля за одну минуту. Затем он увеличил это количество до 33 000 футо-фунтов в минуту и ​​назвал это лошадиными силами.

Это совершенно произвольное количество, но оно стало мерой того, сколько работы могут выполнять двигатели — никто никогда не измерял это раньше. Итак, представьте лошадь, вытаскивающую из шахты вагон с углем; при усилии в 1 лошадиную силу лошадь тянет 330 фунтов угля на 100 футов за одну минуту.

Измерение лошадиных сил

Мощность измеряется динамометром, представляющим собой ротор в корпусе. Требуется определенное количество энергии, чтобы заставить ротор вращаться с определенной скоростью.

Если перевести автомобиль в нейтральное положение, а затем заглушить двигатель, пока он прикреплен к динамометру, устройство положит нагрузку на двигатель и проверит, может ли он провернуть нагрузку или как быстро он может провернуть нагрузку. Если вы запустите двигатель со скоростью 5000 оборотов в минуту (об/мин), вы увидите, какую нагрузку включает динамометр для расчета лошадиных сил.

У каждого двигателя есть пиковая мощность — значение оборотов в минуту, при котором мощность, доступная от двигателя, максимальна. Вы часто увидите, что это выражается в брошюре или обзоре в журнале как «320 л.с. при 6500 об / мин».

Полная или полезная мощность в лошадиных силах

Полная мощность — это мера производительности двигателя только на динамометре, когда двигатель не подключен к обычным аксессуарам, присутствующим в работающем автомобиле. Чистая мощность в лошадиных силах измеряет выходную мощность двигателя при подключении к аксессуарам с ременным приводом, таким как водяные насосы, насосы гидроусилителя руля и генераторы переменного тока.Существуют также паразитные потери мощности, вызванные сопротивлением трансмиссии и проскальзыванием сцепления или гидротрансформатора, которые учитывают чистую мощность в лошадиных силах. В результате приведения в действие этих движущихся частей чистая мощность может быть значительно ниже полной мощности.

Мощность в сравнении с крутящим моментом

Крутящий момент определяется как сила вращения. Он измеряется как количество силы, умноженной на длину рычага, через который она действует. Например, если вы используете гаечный ключ длиной один фут, чтобы приложить усилие в 10 фунтов к головке болта, вы создаете крутящий момент в 10 фунтов на фут.Обратите внимание, что крутящий момент измеряется в фунт-футах, а мощность измеряется в фут-фунтах в секунду.

Крутящий момент — это сила, которую можно приложить, чтобы толкнуть автомобиль вперед. При данном весе транспортного средства высокий крутящий момент означает, что автомобиль может ускоряться быстрее и более отзывчив. Хотя это не всегда так, как правило, чем больше крутящий момент, вырабатываемый двигателем, тем больше у него рабочий потенциал. Точно так же двигатель, который производит больше лошадиных сил, обычно имеет большую способность генерировать более высокий крутящий момент.

Чтобы лучше понять взаимосвязь между лошадиными силами и крутящим моментом, подумайте о разнице между гоночным автомобилем и трактором. Гоночный автомобиль легкий, поэтому его высокий уровень мощности передает крутящий момент через систему передач, чтобы он ехал быстро. Трактор, с другой стороны, представляет собой массивную, тяжелую машину, предназначенную для выполнения работы. Трактор не может двигаться быстро, но его редуктор создает крутящий момент, так что он может толкать и тянуть. Если поставить один и тот же мощный двигатель на гоночный автомобиль и на трактор, в результате получится скоростная гоночная машина, а не машина, способная сломать бетонную стену. Медленный трактор прикладывает свою работу к давлению на стену и ломает ее.

Вот почему, когда вы просматриваете технические характеристики автомобиля в автомобильном журнале, вы видите как мощность, так и крутящий момент.

Мощность и производительность

То, что мы называем «высокопроизводительным» автомобилем, — это просто автомобиль с большой мощностью и малым весом. Таким образом, отношение мощности к весу является важным фактором для высокопроизводительного автомобиля. Типичным примером может служить Ferrari, у которой может быть 800 лошадиных сил на автомобиле весом 3500 фунтов.Таким образом, отношение мощности к весу составляет около 0,229. Для сравнения, Ford Explorer, который продается примерно за десятую часть цены Ferrari, может иметь около 300 лошадиных сил, чтобы перевезти около 4500 фунтов. Его удельная мощность будет намного ниже, около 0,067. Ferrari разгоняется до 60 миль намного быстрее, чем Ford Focus.

Теперь должно быть ясно, почему калькуляторы используют уравнения, основанные на весе, времени и скорости, для расчета лошадиных сил.

лошадиных сил против.Крутящий момент: в чем разница?

Эндрю ТрэханАвтомобиль и водитель

Что лучше? Вот как можно подавить эти дебаты в барах.

Йоги Берра, никогда не останавливавшийся на деталях двигателя, пришел бы к выводу, что крутящий момент и мощность — это одно и то же, только разные. На самом деле, это упрощение частично верно.

Крутящий момент и мощность — это то, что производят двигатели, когда вы поворачиваете ключ и нажимаете на педаль акселератора. Воздух и топливо, воспламеняющиеся в камерах сгорания, заставляют коленчатый вал, трансмиссию и ведущие оси вращаться.Это чудо преобразования энергии: потенциальная энергия, содержащаяся в галлоне переработанного динозавра, эффективно преобразуется в кинетическую энергию, необходимую для движения.

Копнув глубже, рассмотрите следующие определения из учебника:

Энергия — это способность выполнять работу. В этом случае двигатели выполняют тяжелую работу (работу), которую раньше выполняли лошади.

Работа является результатом действия силы на некотором расстоянии. Американская единица измерения работы (а также энергии) — футо-фунты.В Международной системе (СИ) работа измеряется в джоулях и, в редких случаях, в ньютон-метрах.

Крутящий момент — вращающая сила, создаваемая коленчатым валом двигателя. Чем больше крутящий момент выдает двигатель, тем больше его способность выполнять работу. Измерение такое же, как и работа, но немного другое. Поскольку крутящий момент представляет собой вектор (действующий в определенном направлении), он измеряется в фунтах-футах и ​​ньютон-метрах.

Конечно, всегда есть исключение. В этом случае разница заключается в статическом крутящем моменте , который вы применяете с помощью гаечного ключа, чтобы затянуть болты с головкой.Во избежание путаницы единицами измерения статического крутящего момента традиционно являются футо-фунты. Наоборот, система СИ использует ньютон-метры как для статических, так и для динамических измерений крутящего момента.

Мощность — это скорость выполнения работы. Шотландский изобретатель восемнадцатого века Джеймс Уатт дал нам эту удобную эквивалентность: одна лошадиная сила — это мощность, необходимая для того, чтобы поднять 33 000 фунтов ровно на один фут за одну минуту. В честь этого вклада единицей измерения мощности в системе СИ является киловатт.

Вернемся к теореме Берра: крутящий момент — это способность выполнять работу, а мощность — это скорость, с которой может быть выполнена какая-либо напряженная задача.Другими словами, мощность — это скорость выполнения работы (или приложения крутящего момента) за заданный промежуток времени. Математически мощность равна крутящему моменту, умноженному на число оборотов в минуту. H = T x об/мин/5252, где H — мощность в лошадиных силах, T — фунт-фут, об/мин — скорость вращения двигателя, а 5252 — константа, заставляющая единицы измерения колебаться. Таким образом, чтобы увеличить мощность, двигатель должен генерировать больший крутящий момент, работать на более высоких оборотах или и то, и другое.

В то время как миниатюрные определения отлично подходят для учебников, их применение к реальным двигателям — это совсем другое дело.Одна из проблем заключается в том, что у каждого автомобильного двигателя есть рабочий диапазон от холостого хода до красной черты. Например, 6,2-литровый V-8 Hellcat Dodge Challenger выдает 707 лошадиных сил ТОЛЬКО при 6000 об/мин. Он производит значительно меньше мощности на холостом ходу (достаточно только для вращения вспомогательного оборудования с приводом от двигателя) и чуть менее 700 лошадиных сил при красной черте 6200 об / мин. И он развивает свой максимальный крутящий момент в 650 фунт-футов ТОЛЬКО при 4000 об/мин.

Другой проблемой является точное определение мощности и крутящего момента вращающегося коленчатого вала.Инструментом для этой задачи является динамометр двигателя. Хотя это слово означает «устройство измерения мощности», на практике измеряются крутящий момент и число оборотов двигателя, а его мощность рассчитывается по приведенной выше формуле.

Вихретоковые динамометры используют магнитное поле для передачи крутящего момента от вращающегося коленчатого вала к подшипнику рычага против датчика статической силы (известного как тензодатчик), расположенного на точном расстоянии от центра кривошипа. Другой широко используемый тип динамометра — водяной тормоз; он использует один вращающийся и один статический набор лопастей насоса для передачи крутящего момента коленчатого вала через плечо рычага на тензодатчик.

Идеальный двигатель создает достаточный крутящий момент на низких оборотах и ​​поддерживает его до красной отметки. Величина создаваемого крутящего момента прямо пропорциональна количеству воздуха, проходящего через двигатель. Большие двигатели перекачивают больше воздуха и, следовательно, создают больший крутящий момент. Бустеры — нагнетатели, турбокомпрессоры — подают дополнительный воздух, чтобы помочь маленьким двигателям действовать большими. Конечно, в камеры сгорания должно подаваться соответствующее количество топлива, но это несложно, особенно при впрыске с электронным управлением.

Чтобы облегчить впрыск нужного количества топлива, конструкторы двигателей сталкиваются с рядом сложных задач. Один из них — сделать все компоненты достаточно прочными, чтобы выдерживать нагрузки, которым они подвергаются из-за давления сгорания, а в случае движущихся частей — из-за собственной инерции. Потребности в охлаждении и смазке примерно пропорциональны производимой мощности. А нагнетание воздуха в любой двигатель, через него и из него на сверхвысоких оборотах — это то, где инженерное дело становится искусством.Учтите топливную экономичность и чистоту выхлопа в уравнении разработки, и станет ясно, почему волшебники по двигателю редко тусуются у охладителя воды.

На этом этапе обсуждения должно быть ясно, что крутящий момент и мощность подобны разлученным братьям и сестрам; они тесно связаны, но не имеют много общего. Но как насчет более серьезной моральной проблемы, стоящей перед человечеством в целом и перед автолюбителями в частности: что лучше?

Мы ответим так, как это оценил бы Йоги Берра. В бейсбольной игре, если крутящий момент аналогичен кетчеру, то лошадиная сила — это питчер. И то, и другое необходимо для игры в мяч, но обязанности питчера — определение скорости и траектории каждого брошенного мяча — определяют игру. Крутящий момент жизненно важен для работы любого двигателя, но мощность — это то, что отличает отличный двигатель от хорошего.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Самый простой способ расчета тормозной мощности

Расчет мощности тормоза

Расчет тормозной мощности очень прост для любого, кто знает точную формулу BHP.

Здесь, в этой статье, мы подробно обсудим расчет тормозной мощности, чтобы вы могли очень быстро рассчитать BHP.

Формула для расчета тормозной мощности:

л. с.

1.BHP = (крутящий момент × об/мин)/5252, где крутящий момент равен фунт-фут , а n = число оборотов в минуту.

2.BHP = BP /33000, где BP (в ваттах) = крутящий момент × 2π × об/мин (об/мин в мин.), где крутящий момент в формуле BP выражается в фунт-фут

3.BHP =BP (в ваттах) / 746 мы получаем это в лошадиных силах, так как 1 HP = 746 ватт

Для расчета тормозной мощности нам необходимо помнить о единицах измерения всех параметров.

Ниже вы можете подробно ознакомиться с простой формулой и ее выводами.

Прежде чем узнать, как рассчитать BHP, сначала мы должны знать три важных термина: что такое мощность, лошадиная сила и тормозная мощность?

Что такое сила?

Мощность определяется как скорость выполнения работы или скорость передачи энергии.

Просто скорость выполнения работы называется мощностью.

Производные от
другие количества

  • 1 P = E = E / T / T / T /
  • 1 P = F · V · V
  • P = V · I
  • P = FS (для линейного движения )
  • P  =  τ · ω (для вращательного движения )

Для вращательного движения мы находим мощность, чтобы вам было легко понять BHP.

Мощность = (Сила × Расстояние) / Время

Мощность = [Сила × Расстояние (на оборот)] / Время (в мин.)

Расстояние за один оборот = 2π × Радиус

Расстояние за один оборот за время = 2 π × Радиус × RPM

Мы знаем, что Крутящий момент = Сила × Перпендикулярное расстояние (радиус)

Теперь Сила = Крутящий момент / Радиус

Как мы знаем, мощность = [сила × расстояние (за оборот)] / время (в мин.)

Теперь вводим значение силы и расстояния

Получаем, Мощность = {Момент/Радиус} × {2 π × Радиус × RPM}

Наконец, мощность (в ваттах) = крутящий момент × 2π × об/мин.Или

Мощность (в ваттах) = (крутящий момент × 2π × RPS)/60

Для расчета тормозной мощности, сначала мы должны понять мощность

Что такое лошадиная сила?

Лошадиная сила (л.с.) — единица измерения мощности или скорости, с которой выполняется работа, обычно в отношении мощности двигателей или двигателей.

Существует ряд общих стандартов и типов лошадиных сил. Сегодня используются два распространенных определения: механическая лошадиная сила (или имперская лошадиная сила), которая составляет примерно 745.7 Вт и метрическая лошадиная сила, которая составляет примерно 735,5 Вт.

Джеймс Уатт, пионер паровых двигателей, хотел сравнить производительность своих двигателей с лошадью, которая работала ранее.

Позднее этот прибор использовался для измерения мощности различных типов поршневых двигателей, турбин, электродвигателей, а также других механизмов.

Джеймс Уатт описал одну лошадиную силу как эквивалент энергии, затраченной одной лошадью на то, чтобы поднять в воздухе 33 000 фунтов на фут с поверхности Земли за одну минуту.

1 л.с. (механическая) = 33 000 фут·фунт-сила/мин = 550 фут·фунт-сила/с

1 л.с. = 550×0,3048×0,4535 = 76,04 кгс/м/с

1 л.с. = 76,04×9,80 = 746 Вт, где 1 фут = 0,3048 м и 1 фунт = 0,4535 кг

Или мы можем сказать, что одна лошадиная сила равна работе, выполненной одной лошадью при подъеме веса 75 кг на высоту один метр за одну секунду.

можно сказать, что мощность одной лошадиной силы равна работе, совершаемой одной лошадью при подъеме веса 75 кг на высоту один метр за одну секунду.

1 л.с. (метрическая лошадиная сила) = 75 кгс м/с

1 л.с. = 75×9,8066 м/с2. м/с = 735,498 Вт

Мы понимаем, что лошадиная сила – это единица измерения мощности.

HP определяется как

1 HP = 550 ft-lb в секунду

1 л.с. = 550 фут-фунтов в секунду × 60

1 л.с. = 33 000 фут-фунтов в минуту

Как преобразовать мощность в HP

Чтобы преобразовать мощность в HP, нам нужно просто разделить мощность на 33000

л.с. = мощность (фут-фунт в минуту) ÷ 33000

Мы знаем, что указанная мощность — это мощность, развиваемая двигателем при его горении.

Если указанная мощность выражена в единицах фут-фунт в минуту, и мы разделим указанную мощность на 33 000, то получим указанную мощность в л.с.

IHP = IP (фут-фунт в минуту) /33000

Но IP в основном в ваттах

Формула IP для 4-тактного двигателя (ПЛАН x n) / 2

IHP= ((ПЛАН x n) / 2) ÷ 4500

(где P = среднее эффективное давление в кг/см², L = длина хода, A = площадь поршня в см², N = число оборотов коленчатого вала, n = количество цилиндров)

или

Если мощность указана в ваттах, то разделить на 746,

IHP = IP (в ваттах) /746

Аналог для BHP

Тормозная мощность (фунт-фут в мин.) = крутящий момент × 2π × об/мин фунт-фут в мин.

Разделить на 33000 в обе стороны

л.с. = (крутящий момент × 2π × об/мин)/33000

л.с. = (крутящий момент × об/мин)/5252

В обеих приведенных выше формулах единицей измерения крутящего момента является ft-lb.

Другой блок преобразования HP

Согласно соглашениям, 1 HP равен:

  • 745,5 Вт
  • 1,01389 ps
  • 33 000 ft lbf/min
  • 42,2 BTU/мин

Что такое тормозная мощность?

Тормозная мощность — это измерение мощности двигателя на маховике или коленчатом валу после того, как двигатель потерял мощность из-за трансмиссии и сопротивления коробки передач.

Примечание. Если мы знаем мощность на маховике или коленчатом валу двигателя в футах-фунтах в минуту. (это называется тормозной мощностью). Чтобы получить тормозную мощность, мы должны разделить только 33 000, т.е. BHP = BP (в футах-фунтах в минуту)/33000

В противном случае BHP = (крутящий момент × об/мин) /5252, единица измерения крутящего момента — ft-lb

Или просто, BHP = BP (в ваттах) / 746

Как измеряется тормозная мощность?

BHP измеряется путем приложения крутящего момента сопротивления в качестве тормоза к валу.Из-за трения выделяется тепло, которое удаляется циркулирующей охлаждающей средой, такой как вода.

Формула мощности тормоза

1.BHP = (2πnFR) / 33000, где 2πnFR = мощность в фунто-футах в минуту.

( n = число оборотов в минуту, F = сила сопротивления разрыву, R = радиус приложения силы)

2. Тормозная мощность на валу в форме крутящего момента

Мощность = Крутящий момент x 2π x оборотов в минуту

A ) BHP = (2πnT ) /33000 ,2πnT = мощность в фунто-футах в минуту.

н = нет. число оборотов двигателя в минуту, T = крутящий момент, приложенный к валу.

B )BHP = (крутящий момент × об/мин) /5252

3.BHP = BP в ваттах / 746

Как рассчитывается мощность тормоза

Мощность тормоза (мощность на валу) = 2πnT ватт

Как известно, 1 л.с. = 33 000 фунтов-футов. / мин.

Разделим обе части на вышеуказанное значение, получим

л.с. = (крутящий момент × n)/5252

Примечание: вот что мы получили для уравнения

.

33 000 lb-ft/мин = lb-ft.х 2π х об/мин

Разделим каждую сторону на 2π (6,28315) и получим 5,252 lb-ft/min = lb-ft. х оборотов/мин.

Далее делим каждую сторону на 5252, получаем окончательные уравнения: —

1 лошадиная сила = крутящий момент x об/мин. / 5252

Примечание. Из-за этой математики крутящий момент в фунто-футах и ​​мощность в лошадиных силах всегда будут одинаковыми при 5252 об/мин.

Наконец у нас есть ,

1.BP = 2πnFR в ваттах

2π = 6,2831853, n = число оборотов в минуту

F=сила сопротивления

R= Радиус приложения силы

2.BP = 2πnT в фунтах-футах в минуту.

2π = 6,2831853

n = число оборотов в минуту

T=крутящий момент, приложенный к валу

3.BHP = мощность (фунт-фут в минуту) /33000

4.BHP = (крутящий момент x об/мин) ÷ 5,252

Помните, что единица измерения крутящего момента — ft-lbs

Дайте нам знать, как появилась эта формула,

Тормозная мощность — это разница между указанной мощностью и потерями на трение. Это фактическая мощность, подаваемая на мощность.

Мощность, подводимая к гребному винту для полезной работы, известна как тормозная мощность (л.с.).

Читайте также: Взрыв картера

Разница между указанной и тормозной мощностью называется мощностью трения, которая представляет собой мощность, необходимую для преодоления механических потерь, таких как насосное действие поршней, трение поршней и трение всех других движущихся частей.

Единицы в расчете тормозной мощности

Измерение мощности двигателя включает измерение величины, известной как крутящий момент или крутящий момент.Крутящий момент – это произведение силы и расстояния силы от оси, на которую она действует.

Как мы знаем, BHP = (крутящий момент ×n)/5252, где крутящий момент равен фунт-фут , а n = число оборотов в минуту.

Крутящий момент = Сила × Рабочий объем

Крутящий момент: —

Крутящий момент — это мера силы или нагрузки, вызывающая вращение вала вокруг оси.

Как выражается крутящий момент

Обычно крутящий момент выражается в фунт-футах (lb-ft) или фунт-дюймах (lb-in).

Примечание. Крутящий момент не следует путать с работой, которая выражается в дюйм-фунтах (in-lb) или фут-фунтах (ft-lb).

Как измерить крутящий момент

Для измерения крутящего момента существует множество устройств, таких как динамометр или измеритель крутящего момента.

Prony Brake — это один из самых простых типов устройств, который используется для расчета крутящего момента.

Также читайте : Разница между 2-тактным и 4-тактным двигателем

Отношение BHP в другой системе единиц

Соотношение BHP для расчета тормозной мощности с другой системой единиц

Соотношение между BHP, Ps и кВт:

1 л.с. = 1.01 л.с. = 0,70 кВт

1 кВт = 1,34 л.с. = 1,4 л.с.

1 л.с. = 0,98 л.с. = 0,70 кВт

Brake-Horse-Power (bhp), Pferdestärke (PS), что является немецким переводом лошадиных сил. В метрической системе используется единица измерения киловатт (кВт), в то время как в случае имперской / британской системы это « фут-фунт-сила-сила-в-секунду » (fps).

Расчет тормозной мощности для объемного насоса

BHP = Q × P / (1714 × n)

BHP = Тормозная мощность в лошадиных силах
Q = Скорость потока в галлонах в минуту
P = Давление в фунтах на квадратный дюйм
n = Эффективность, выраженная в виде десятичного числа*

Предполагается, что многие поршневые насосы работают с КПД 90 процентов.Для этого измерения иногда используется значение 0,9. Для большей точности обратитесь к контрольным листам производителя вашего насоса.

Тормозная мощность [л.с.] = расход [гал/мин] × давление [фунт/кв. дюйм] / (1714 × КПД)

Расчет тормозной мощности для насоса

Чтобы преобразовать MGD в GPM, используйте следующее:

Википедия :- Лошадиная сила

Читайте также: Центробежный насос | Части | Работа | Диаграмма

Рекомендовано: Принцип работы дизельного генератора | Детали и функции

Подробнее: ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА | Части | Строительство

ТОП 50+ часто задаваемых вопросов по двигателям внутреннего сгорания

Подробнее: Что такое поршень и его функции

Ознакомьтесь с другими важными темами

Главная Двигатель внутреннего сгорания Электрооборудование Важные PDF-файлы Котлы Синергия Морской экзамен Военно-морская арка Вопросы для собеседования Разница между типами насосов Типы клапанов Вспомогательные машины класса 4 MEO

Автомобиль — Требуемая мощность и крутящий момент

Мощность двигателя

Мощность двигателя, необходимая для поддержания постоянной скорости автомобиля, может быть рассчитана как

P = F T v / η                           (1)

4

P = мощность двигателя (Вт)

F T = суммарные силы, действующие на автомобиль — сила сопротивления качению, сила сопротивления градиенту и аэродинамическое сопротивление (Н)

v = скорость автомобиля (м/с)

η = общий КПД передачи, обычно равный 0.85 (пониженная передача) — 0,9 (прямой привод)

Для автомобиля, который разгоняется, к общей силе необходимо добавить силу ускорения.

Пример — Автомобиль и требуемая мощность двигателя

Требуемая мощность двигателя для автомобиля, движущегося по ровной поверхности с постоянной скоростью 90 км/ч с силой аэродинамического сопротивления 250 Н и силой сопротивления качению 400 Н и общий КПД 0,85 — можно рассчитать как

P = ((250 Н) + (400 Н)) (90 км/ч) (1000 м/км) (1/3600 ч/с) / 0.85

= 19118 W

= 19 кВт

Драйко-момент двигателя или моменна

Драйкотный момент против мощности и об / мин и об / мин может быть рассчитан

T = P / (2 π N RPS )

= 0.159 P / = 0.159 P / N RPS

= P / ( 2 Π (N RPM /60))

= 9.55 P / N RPM (2)

Откуда

T = крутящий момент или момент (нм)

N RPS = скорость двигателя (RPS, REV / SEC)

N RPM = Частота вращения двигателя (об/мин, об/мин)

Пример — автомобиль и требуемый крутящий момент двигателя

Момент, развиваемый двигателем в автомобиле выше с двигателем, работающим на скорости 1500 об/мин , может быть рассчитан как 9 0005

Т = 9.55 (19118 Вт) / (1500 об/мин)

   = 121 Нм

Усилие на колесо

Суммарная сила (1) , действующая на автомобиль, равна силе тяги между ведущими колесами и поверхностью дороги :

F W = F W = F T = F T

F W = сила, действующая между водительными колесами и поверхностью дороги (N)

Тяговая сила может быть выражена крутящим моментом двигателя и скорость и скорость скоростей и скоростей:

F W = F T = F T

= (T η / R) (N RPS / N W_RPS )

= ( T η / R) (N RPM / N W_RPM )

= (2 T η / d) (N RPM / N W_RPM )   (3)

R = радиус колеса (M)

D = диаметр колеса (M)

N W_RPS = скорость колеса (RPS, REV / SEC)

n w_rpm = скорость вращения колеса (об/мин, об/мин)

Обратите внимание, что движение по кривой добавляет центростремительную силу к общей силе, действующей между колесами и поверхностью дороги.

Мощность, необходимую для наклона, см. на примере автомобиля в конце раздела «Силы, действующие на тело, движущееся по наклонной плоскости».

Мощность

и 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] на длину плеча рычага a [м] .

\[\bbox[#FFFF9D]{T = F \cdot a}\]

Чтобы увеличить величину крутящего момента, мы можем либо увеличить усилие, 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 100 Н (что примерно эквивалентно толкающей силе 10 кг )

\[T = 100 \cdot 0,25 = 25 \text{ Нм}\]

Тот же крутящий момент можно было бы получить, если бы плечо рычага было 1 м , а 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.Плечо рычага и в данном случае представляет собой 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 : Рассчитать крутящий момент на коленчатой ​​вал для двигателя со следующими параметрами:

цилиндр, B [мм] 85
Движение цилиндра, P [Bar] 12
Смещение кривошипа, a [мм] 62

Сначала рассчитаем площадь поршня (при условии, что головка поршня плоская и ее диаметр равен диаметру цилиндра):

\ [A_p = \frac{\pi B^2}{4}=\frac{\pi \cdot 0.2\]

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:

\[T = F \cdot a = 680,94021 \cdot 0,062 = 42,218293 \text{ Нм}\]

Стандартной единицей измерения крутящего момента является Н·м (ньютон-метр).Особенно в США единицей измерения крутящего момента двигателя является 90 631 фунт-сила-фут 90 632 (фут-фунт). Преобразование между Н·м и lbf·ft :

\[ \begin{split}
1 \text{ lbf} \cdot \text{ft} &= 1,355818 \text{ N} \cdot \text {m}\\
1 \text{ N} \cdot \text{m} &= 0,7375621 \text{ lbf} \cdot \text{ft}
\end{split} \]

В нашем конкретном примере 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 среднее эффективное давление двигателя.

\[T = \frac{p_{me} V_d}{2 \pi n_r}\]

где:
p me [Па] – среднее эффективное давление
V d 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 в степени — 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), а скорости вращения рад/с (радиан в секунду) . Большинство производителей транспортных средств обеспечивают мощность двигателя в л.с. (тормозная мощность) и скорость вращения в об/мин (оборотов в минуту).Поэтому мы собираемся использовать формулы преобразования как для скорости вращения, так и для мощности.

Чтобы преобразовать об/мин в рад/с , мы используем:

\[\omega \text{ [рад/с]} = N \text{ [об/мин]} \cdot \frac{\pi}{ 30}\]

Чтобы преобразовать рад/с в 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 найти л.с. (лошадиная сила) вместо л.с. как единица 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 в обоих кВт и 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 помощью динамометра (испытательный стенд) и отображается (сохраняется) в блоке 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.

У электрического динамометра 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 рассчитывается 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 для их измерения используется динамометр (тормоз) .

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 карта крутящего момента для бензина, искры зажигания (Si) Engine :

5 50 50 +
6300
Engine
Torque
[NM]
Accelerator Pedal Position [%]
10 20 30
60 100
Engine
Speed ​​
[RPM]
800 45 90 107 109 110 111 114 116
1300 60 105 132 133 134 136 138 141
1800 35 89 1 33 141 142 144 145 149
2300 19 70 133 147 148 150 151 155
2 800 3 55 133 153 159 161 163 165
3300 0 41 126 152 161 165 167 171
3800 0 33 116 150 160 167 170 175
4300 0 26 110 155 169 176 90 055 180 184
4800 0 18 106 155 174 179 185 190
5300 0 12 96 147 167 175 181 187
5800 0 4 84 136 161 170 175 183
6300 0 0 72 120 145 145 153 153 159 171
171

Пример Магазин мощности для бензина, зажигания (SI) :

5 90 063
Двигатель
мощность
[л.с.]
Акселератор Pedal Position [%]
5 30 40 50 60 100
Engine
скорость
[RPM]
800 5 10 12 12 12 13 13 13 13
1300 11 19 24 25 25 25 26 26
1800 9 23 34 36 36 37 37 38
2300 6 23 44 48 48 49 49 51
2800 1 22 53 61 63 64 65 66
3300 0 19 59 71 76 78 78 80
3800 0 18 63 81 87 90 92 95
4300 0 16 67 95 103 108 110 113
4800 0 12 72 106 119 122 126 130
5300 0 9 72 111 126 132 137 141
5800 0 3 69 112 133 140 145 151
6300 0 0 65 108 130 137 143 153

электронный блок управления (ЭБУ ) ДВС имеет карту крутящего момента, хранящуюся в памяти.Он вычисляет (интерполирует) функцию крутящего момента двигателя от текущей частоты вращения двигателя и нагрузки. В ECM нагрузка выражается как давление во впускном коллекторе для бензиновых двигателей (искровое зажигание, SI) и время впрыска или масса 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 SI Для лучшей интерпретации карт крутящего момента и мощности можно построить двухмерную линию крутящего момента для фиксированного значения положения педали акселератора.

Изображение: Кривые крутящего момента двигателя SI

Изображение: Кривые мощности двигателя SI двигатель зависит как от оборотов двигателя, так и от нагрузки. Обычно производители двигателей публикуют характеристики крутящего момента и кривой (кривые) при полной нагрузке (100% положение педали акселератора). Кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке показывают максимальное распределение крутящего момента и мощности во всем диапазоне частоты вращения двигателя.

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 N e [об/мин] характеризуется четырьмя основными точками:

N мин – минимальная устойчивая частота вращения двигателя при полной нагрузке
N Tmax 1 – частота вращения двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
N Pmax – частота вращения двигателя при максимальной мощности двигателя; также называется номинальная частота вращения двигателя
N max – максимальная стабильная частота вращения двигателя

При минимальной частоте вращения двигатель должен работать ровно, без колебаний и остановок.Двигатель также должен позволять работать на максимальных оборотах без каких-либо повреждений конструкции.

Кривая крутящего момента двигателя при полной нагрузке T e [Нм] характеризуется четырьмя точками:

T 0 – крутящий момент двигателя при минимальных оборотах двигателя –

макс. крутящий момент (пиковый крутящий момент или номинальный крутящий момент )
T P – крутящий момент двигателя при максимальной мощности двигателя
T M – крутящий момент двигателя при максимальных оборотах двигателя 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 мощности двигателя при полной нагрузке P e [л.с.] характеризуется четырьмя точками:

P 0 – мощность двигателя при минимальных оборотах двигателя – максимальная

P – макс. мощность (пиковая мощность или номинальная мощность )
P T – мощность двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
P M – мощность двигателя при максимальных оборотах двигателя

Область между минимальными оборотами двигателя Н мин и максимальная частота вращения двигателя крутящего момента N Tmax называется нижней границей зоны крутящего момента.Чем выше крутящий момент в этой области, тем лучше стартовые/разгонные возможности автомобиля. Когда двигатель работает в этой области, при полной нагрузке, если увеличивается сопротивление дороги, частота вращения двигателя будет уменьшаться, что приведет к падению крутящего момента двигателя и остановке двигателя . По этой причине эту область также называют областью нестабильного 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. Переключение передач при максимальной мощности двигателя будет поддерживать частоту вращения двигателя в пределах диапазона мощности.

Область между максимальной частотой вращения двигателя N Pmax и максимальной частотой вращения двигателя N max 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 максимальным числом оборотов 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 областью стабильного крутящего момента.

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).

Honda 2.0 Двигатель двигателя и мощность на полную нагрузку

цилиндров 4 IN-Line 4 IN-RAINE

Изображение: HONDA 2.0 SI Двигатель SI — крутящий момент и кривые мощности на полной нагрузке

бензин (Si)
емкости двигателя [CM ] 1998
Port клапана
воздухозаборник атмосфер
Клапан Timing Переменный
T T 190 190
N TMAX [RPM] 4500
P MAX HP] 155
N Pmax [об/мин] 6000
Н макс. [об/мин] 6800

Saab 2.0T крутящий момент двигателя и мощность на полной нагрузке

900 63
цилиндров архитектура 4 IN-RAINE

Изображение: SAAB 2.0T Двигатель SI — крутящий момент и кривые власти на полной нагрузке

Топливо бензин (SI)
емкости двигателя [см ] 1998
впрыска топлива клапана порт
воздухозаборник TurboCatzed
Клапан Timing фиксированные
T MAX [NM] [NM] 265
N TMAX [RPM] 2500
P MAX [HP] 175
N Pmax [об/мин] 5500
Н макс. [об/мин] 6300

Audi 2.0 TFSi крутящий момент двигателя и мощность на полную нагрузку

баллонов
4 IN-Line 4 IN-Line

Изображение: AUDI 2.0 TFSI SI Двигатель SI — крутящий момент и мощности на полной нагрузке

Топливо 9006 бензин (SI)
Объем двигателя [см 3 ] 1994
впрыска топлива прямой
Воздухозаборник турбинным
Клапан Timing фиксированный
T T 280
N TMAX [RPM] 1800 — 5000
P MAX HP] 200
N Pmax [об/мин] 5100 – 6000
N макс. [об/мин] 6500

Toyota 2.0 D-4D крутящий момент двигателя и мощность на полную нагрузку

T 9005 6
4 IN-Line

Изображение: Toyota 2.0 ДВИГАТЕЛЬ ДВИГАТЕЛЬ — крутящий момент и кривые мощности на полную нагрузку

дизельное топливо (ДИ)
Объем двигателя [см 3 ] +1998
впрыска топлива прямое потребление
Воздух турбинным
клапан Timing фиксированные
T 300 300
N TMAX [RPM] 2000 — 2800
P MAX [л.с.] 126
N Pmax [об/мин] 3600
N макс. [об/мин] 5200

Mercedes-Benz 1.8 kompressor двигатель крутящий момент и мощность на полную нагрузку

N
цилиндров архитектура 4 IN-Line 4 IN-RAILE

Изображение: Mercedes Benz 1.8 Kompressor Si Двигатель Si — крутящий момент и кривые власти на полную нагрузку

Топливо бензин
Объем двигателя [см 3 ] 1796
впрыска топлива порт клапан впускной
Air наддувом
клапан Timing фиксированные
T MAX [NM] [NM] 230
N 2800 — 4600
P MAX [HP ] 156
N Pmax [об/мин] 5200
Н макс. [об/мин] 6250

BMW 3.0 Twinturbo крутящий момент двигателя и мощность на полную нагрузку

T N
цилиндров 6 IN-Line 6 IN-RAINE

Изображение: BMW 3.0 TWINTURBO SI Двигатель Si — крутящий момент и кривые мощности на полную нагрузку

Топливо 9006 бензин
Объем двигателя [см 3 ] 2979
впрыска топлива прямой
Воздухозаборник двухступенчатая
турбинным
Клапан Timing Переменная
T 400
N 1300 — 5000
P MAX [л.с.] 306
N Pmax [об/мин] 90 055 5800
N макс. [об/мин] 7000

Mazda 2.6 вращающийся крутящий момент двигателя и мощность на полную нагрузку

N N 9005 6
2 Wankel 2 Wankel

Изображение: Mazda 2.6 SI Двигатель — крутящий момент и кривые власти на полной нагрузке

Топливо бензин
Емкость двигателя [CM 3 ]
Port клапана
воздухозаборника атмосфер
фиксированные
T MAX [NM] [NM] 211
5500
P MAX [HP] 231
N Pmax [об/мин] 8200
Н макс. [об/мин] 9500

Порше 3.6 Двигатель и мощность двигателя на полную нагрузку

N 9 0081 N MAX [RPM] [RPM]
4
4

ключевых утверждений, чтобы иметь в виду, что касается мощности двигателя и крутящего момента:

крутящий момент

  • крутящий момент — это компонент мощности
  • Момент может быть увеличен за счет увеличения среднего эффективного давления двигателя или за счет снижения потерь крутящего момента (трение, прокачка)
  • наличие более низкого максимального крутящего момента, распределенного по диапазону скоростей двигателя, лучше с точки зрения тяги, чем при более высоком максимальном крутящем моменте
  • крутящий момент на низких оборотах 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

  • зависит от мощности двигателя как на крутящий момент, так и на скорость
  • мощность можно увеличить, увеличив крутящий момент или скорость двигателя
  • высокая мощность r важен для высоких скоростей автомобиля, чем выше максимальная мощность, тем выше максимальная скорость автомобиля
  • распределение мощности двигателя при полной нагрузке по диапазону оборотов двигателя влияет на способность автомобиля к ускорению на высоких скоростях
  • для наилучшего характеристики ускорения, транспортное средство должно эксплуатироваться в диапазоне мощности, между максимальным крутящим моментом двигателя и мощностью

Для любых вопросов или замечаний относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

© 2011 - 2022 17NA19.RU
6 плоский

Изображение

Изображение: Porsche 3.6 Si Двигатель — крутящий момент и кривые власти на полной нагрузке

Топливо бензин
Объем двигателя [см 3 ] 3600
впрыска топлива порт клапана впускного
Воздух атмосферная
Фазы газораспределения переменная
T Max [NM] 405
N 5500
P MAX [HP] 415
N Pmax [об/мин] 7600
84009 84008