Hvordan kan den samme motor have forskellig effekt? Hvad er forskellen mellem kraft og drejningsmoment?
HVAD ER HESTEKRAFT?
Hvor meget styrke har du? - sådan et spørgsmål blev hørt af alle, der rørte bilernes verden i det mindste en smule. Ingen behøver endda at forklare, hvilke kræfter der egentlig menes – heste. Det er i dem, vi er vant til at vurdere motorens kraft, en af bilens vigtigste forbrugeregenskaber.
Der er praktisk talt ingen hestetrukne transport tilbage selv i landsbyerne, og denne måleenhed har levet i bedste velgående i mere end hundrede år. Men Hestekræfter- værdien er faktisk ulovlig. Den indgår ikke i det internationale enhedssystem (jeg tror mange husker fra skolen, at den hedder SI) og har derfor ikke en officiel status. Desuden opfordrer International Organisation of Legal Metrology til, at hestekræfter fjernes fra cirkulation så hurtigt som muligt, og EU-direktivet 80/181 / EEC af 1. januar 2010 forpligter bilproducenterne direkte til at bruge traditionelle "hk" kun som en hjælpeværdi til indikering af effekt.
Men det er ikke forgæves, at vane betragtes som anden natur. Vi siger jo i hverdagen "kopimaskine" i stedet for kopimaskiner og kalder selvklæbende tape "klæbende tape". Her er de ikke-genkendte "hp" Nu bruger ikke kun almindelige mennesker det, men næsten alle bilvirksomheder. Hvad bekymrer de sig om rådgivende direktiver? Hvis det er mere bekvemt for køberen, så lad være. Hvorfor er der producenter - selv staten er på ca. Hvis nogen har glemt det, i Rusland transportafgift og OSAGO-tariffen beregnes ud fra hestekræfter, samt omkostningerne ved evakuering af forkert parkerede køretøjer i Moskva.
Hestekræfter blev født i den industrielle revolutions æra, hvor det var nødvendigt at evaluere, hvor effektivt mekanismer erstatter dyrs trækkraft. Denne konventionelle effektmåleenhed, som blev arvet fra stationære motorer, overgik til sidst til biler. Og ingen ville finde fejl i dette, hvis ikke for et væsentligt "men". Udtænkt til at gøre livet lettere for os, hestekræfter er faktisk forvirrende. Trods alt optrådte det i den industrielle revolutions æra som en fuldstændig betinget værdi, som ikke kun til en bilmotor, selv til en hest, har et ret indirekte forhold. Betydningen af denne enhed er som følger - 1 hk. nok til at løfte en 75 kg last til en højde på 1 meter på 1 sekund. Faktisk er dette en meget gennemsnitlig præstationsindikator for én hoppe. Og ikke mere.
Med andre ord var den nye måleenhed meget nyttig for industrifolk, der udvindede for eksempel kul fra miner, og producenter af relateret udstyr. Med dens hjælp var det lettere at vurdere fordelene ved mekanismer frem for dyrs styrke. Og da maskinerne allerede blev drevet af damp og senere af petroleumsmotorer, blev "hk" gået i arv til selvkørende mandskab.
James Watt - skotsk ingeniør, opfinder, videnskabsmand, der levede i det XVIII - tidlige XIX århundrede. Det var ham, der bragte i omløb både de nu "ulovlige" hestekræfter og den officielle magtenhed, som blev opkaldt efter ham. Ironisk nok er manden, der opfandt hestekræfterne, den officielle magtenhed, James Watt. Og da watt (eller rettere, i forhold til kraftige maskiner, kilowatt - kW) også blev brugt aktivt i begyndelsen af det 19. århundrede, skulle de to mængder på en eller anden måde bringes til hinanden. Det var her de vigtigste uenigheder opstod. For eksempel har de i Rusland og de fleste andre europæiske lande vedtaget de såkaldte metriske hestekræfter, som er lig med 735,49875 W eller, som er mere bekendt for os nu, 1 kW = 1,36 hk. Sådan "hp" oftest betegnet med PS (fra tysk Pferdestarke), men der er andre muligheder - cv, hk, pk, ks, ch ... Samtidig besluttede de i Storbritannien og en række af dets tidligere kolonier at gå deres egen vej og organiserede et "imperialistisk" målesystem med sine pund, fødder og andre lækkerier, hvor mekaniske (eller med andre ord indikator) hestekræfter allerede var 745,69987158227022 watt. Og så - afsted. For eksempel, i USA kom de endda med elektriske (746 W) og kedel (9809,5 W) hestekræfter.
Så det viser sig, at den samme bil med samme motor i forskellige lande på papir kan have forskellig magt. Tag for eksempel det populære Kia crossover Sportage - i Rusland eller Tyskland, ifølge passet, udvikler dens to-liters turbodiesel i to versioner 136 eller 184 hk, og i England - 134 og 181 "heste". Selvom motorens ydelse i internationale enheder faktisk er præcis 100 og 135 kW - og hvor som helst i verden. Men ser du, det lyder usædvanligt. Og tallene er ikke så imponerende længere. Derfor har bilproducenter ikke travlt med at skifte til en officiel måleenhed, hvilket forklarer dette med markedsføring og traditioner. Hvordan er det? Konkurrenter vil have 136 styrker, men vi har kun 100 kW? Nej, det duer ikke...
HVORDAN MÅLES KRAFT?
Men "kraftfulde" tricks er ikke begrænset til at spille med måleenheder. Indtil for nylig blev det ikke kun udpeget, men endda målt på forskellige måder. Især i Amerika i lang tid (indtil begyndelsen af 1970'erne) praktiserede bilproducenter bænktest af motorer strippet nøgne - uden problemer som en generator, en klimakompressor, en kølesystempumpe og med lige rør i stedet for talrige lyddæmpere. Selvfølgelig gav motoren, der smed lænkerne af, nemt 10-20 procent mere "hk", så det var nødvendigt for salgschefer. Faktisk var det få af køberne, der gik ind i forviklingerne af testmetoden.
En anden ekstrem (men meget tættere på virkeligheden) er at tage indikatorer direkte fra hjulene på en bil, på kørende trommer. Dette er, hvad racerhold, tuningbutikker og andre hold gør, for hvem det er vigtigt at kende motorens tilbagevenden under hensyntagen til alle mulige tab, inklusive transmissionstab.
Effekt afhænger også af, hvordan den måles. Én ting er at dreje en "bar" motor på stativet uden vedhæftede filer og noget helt andet - at tage aflæsninger fra hjulene, på de kørende tromler, under hensyntagen til transmissionstab. Moderne metoder tilbyder en kompromismulighed - bænktest af motoren med det træk, der er nødvendigt for dens autonome drift. Men i sidste ende blev et kompromis accepteret som en prøve i forskellige metoder som europæiske ECE, DIN eller amerikanske SAE. Når motoren er monteret på et stativ, men med alt det nødvendige træk for jævn drift, inklusive en standard udstødningsbane. Du kan kun fjerne udstyr relateret til andre maskinsystemer (f.eks. en luftaffjedringskompressor eller en servostyringspumpe). Det vil sige, at de tester motoren præcis i den form, som den faktisk står under motorhjelmen på bilen. Dette gør det muligt at udelukke "kvaliteten" af transmissionen fra det endelige resultat og bestemme kraften ved krumtapakslen under hensyntagen til tabene på hoveddrevet monterede enheder. Så hvis vi taler om Europa, så er denne procedure reguleret af direktiv 80/1269/EØF, som først blev vedtaget tilbage i 1980 og siden da regelmæssigt opdateret.
HVAD ER MOMENT?
Men hvis magt, som man siger i Amerika, hjælper biler med at sælge, så flytter drejningsmoment dem fremad. Det måles i newtonmeter (N∙m), men de fleste bilister har stadig ikke en klar idé om denne egenskab ved motoren. I bedste tilfælde almindelige mennesker ved én ting - jo højere drejningsmoment, jo bedre. Næsten som magt, ikke? Det er bare sådan, at "N∙m" adskiller sig fra "hp".?
Faktisk er de relaterede mængder. Ydermere er effekt en afledt af motorens drejningsmoment og hastighed. Og det er simpelthen umuligt at overveje dem separat. Ved - for at få effekten i watt, skal du gange drejningsmomentet i Newtonmeter med det aktuelle antal omdrejninger af krumtapakslen og en faktor på 0,1047. Vil du have velkendte hestekræfter? Ingen problemer! Divider resultatet med 1000 (således får du kilowatt) og gang med en faktor på 1,36.
For at give dieselmotoren (billedet til venstre) et højt kompressionsforhold, er ingeniører tvunget til at gøre den lang slaglængde (det er, når stempelslaget overstiger cylinderdiameteren). Derfor er drejningsmomentet for sådanne motorer strukturelt stort, men det maksimale antal omdrejninger skal begrænses for at øge ressourcen. Tværtimod er det lettere for udviklere af benzinenheder at få høj effekt - delene her er ikke så massive, kompressionsforholdet er lavere, så motoren kan laves med kort slag og høj hastighed. Men for nylig skelnen mellem diesel og benzin enheder bliver gradvist udvisket - de bliver mere og mere ens både i design og i egenskaber I tekniske termer refererer effekt til, hvor meget arbejde en motor kan udføre pr. tidsenhed. Men drejningsmomentet karakteriserer motorens potentiale til at udføre netop dette arbejde. Viser den modstand, han kan overvinde. For eksempel hvis bilen hviler hjulene på høj kantsten og vil ikke være i stand til at bevæge sig, vil effekten være nul, da motoren ikke udfører noget arbejde - der er ingen bevægelse, men drejningsmomentet udvikler sig. Når alt kommer til alt, i det øjeblik, indtil motoren går i stå af belastning, brænder arbejdsblandingen ud i cylindrene, gasserne lægger pres på stemplerne, og plejlstængerne forsøger at sætte krumtapakslen i rotation. Med andre ord kan øjeblik uden magt eksistere, men magt uden øjeblik kan ikke. Det vil sige, at det er "N∙m", der er hovedproduktet af motoren, som den producerer ved at omdanne termisk energi til mekanisk energi.
Hvis vi tegner analogier med en person, afspejler "N∙m" hans styrke, og "hp" - udholdenhed. Derfor går langsomt dieselmotorer i kraft af deres designfunktioner vi har normalt vægtløftere - ceteris paribus, de kan trække mere på sig selv og lettere overvinde modstand på hjul, omend ikke så hurtigt. Men hurtigt benzinmotorer de er mere tilbøjelige til at være løbere - de holder belastningen dårligere, men de bevæger sig hurtigere. Generelt er der en simpel regel om gearing – vi vinder i styrke, vi taber i distance eller fart. Og omvendt.
Motorens såkaldte eksterne hastighedskarakteristik afspejler afhængigheden af kraft og drejningsmoment på krumtapakslens hastighed ved fuld gas. I teorien er det sådan, at jo tidligere trykspidsen kommer, og jo senere effekttoppene er nemmere for motoren tilpasse sig belastninger, øges dens driftsområde, hvilket gør det muligt for føreren eller elektronikken at skifte gear sjældnere og hvorfor ikke brænde brændstof forgæves. Disse grafer viser, at en to-liters benzin turbomotor (til højre) overgår en turbodiesel med samme volumen i denne indikator, men er ringere end den i den absolutte værdi af drejningsmoment. Hvordan kommer dette til udtryk i praksis? Først og fremmest skal du forstå, at det er drejningsmoment- og effektkurverne (sammen, ikke hver for sig!) på motorens såkaldte eksterne hastighedskarakteristik, der vil afsløre dens sande egenskaber. Jo tidligere drivkrafttoppen nås, og jo senere effekttoppen nås, jo bedre motor tilpasset deres opgaver. Lad os tage et simpelt eksempel - en bil kører på en flad vej, og pludselig begynder den at stige. Modstanden på hjulene øges, så med samme brændstoftilførsel vil hastigheden begynde at falde. Men hvis motorkarakteristikken er kompetent, vil drejningsmomentet tværtimod begynde at vokse. Det vil sige, at motoren selv vil tilpasse sig stigningen i belastningen og vil ikke kræve, at føreren eller elektronikken skifter til et lavere gear. Passet passeres, nedstigningen begynder. Bilen begyndte at accelerere - høj trækkraft er ikke længere så vigtig her, en anden faktor bliver kritisk - motoren skal have tid til at producere det. Det vil sige, at magten kommer i forgrunden. Som kan justeres ikke kun ved gearforhold i transmissionen, men ved at øge motorhastigheden.
Her er det passende at genkalde racerbil- eller motorcykelmotorer. På grund af de relativt små arbejdsvolumener kan de ikke udvikle et rekordstort drejningsmoment, men evnen til at dreje op til 15 tusind rpm og derover giver dem mulighed for at producere fantastisk kraft. For eksempel, hvis en konventionel motor ved 4000 rpm yder 250 N∙m og dermed cirka 143 hk, så kunne den allerede ved 18000 rpm yde 640,76 hk. Imponerende, ikke? En anden ting er, at "civile" teknologier ikke altid formår at opnå dette.
Og i øvrigt i denne henseende tæt på ideel egenskab har elmotorer. De udvikler maksimale "Newtonmeter" lige fra starten, og så falder momentkurven jævnt med stigende hastighed. Samtidig stiger effektgrafen gradvist.
Moderne Formel 1-motorer har en beskeden volumen på 1,6 liter og et relativt lavt drejningsmoment. Men på grund af turboopladning, og vigtigst af alt, evnen til at spinde op til 15.000 o/min, yder de omkring 600 hk. Derudover integrerede ingeniører kompetent i kraftenhed en elmotor, som i visse tilstande kan tilføje yderligere 160 "heste". Så hybridteknologier kan ikke kun arbejde for effektivitet Jeg tror, du allerede har forstået - i en bils egenskaber er ikke kun de maksimale værdier for kraft og drejningsmoment vigtige, men også deres afhængighed af omdrejninger. Det er grunden til, at journalister er så glade for at gentage ordet "hylde" - når for eksempel motoren ikke producerer en trykhøjde på et tidspunkt, men i området fra 1500 til 4500 o/min. Når alt kommer til alt, hvis der er en tilførsel af drejningsmoment, vil der sandsynligvis også gå glip af strøm.
Men stadig den bedste indikator for "kvalitet" (lad os kalde det det) vender tilbage bil motor- dens elasticitet, det vil sige evnen til at få momentum under belastning. Det udtrykkes for eksempel i acceleration fra 60 til 100 km/t i fjerde gear eller fra 80 til 120 km/t i femte - det er standardtests i bilindustrien. Og det kan ske, at en moderne turbomotor med høj trækkraft ved lave omdrejninger og en bred drejningsmomenthylde giver en følelse af fremragende dynamik i byen, men på motorvejen, når den overhaler, vil den vise sig at være værre end den ældgamle aspirerede motor med mere fordelagtig egenskab ikke kun drejningsmoment, men også kraft ...
5 (100%) stemte 2Tilføjet: 29/04/2005
Motorkraft er hovedindikatoren for evaluering køretøj og dets operationelle karakteristika. I nogle lande bruges denne indikator også til at beregne skatter og forsikringsomkostninger.
Desværre kan de motoreffektindikatorer, der anvendes i international praksis i mange tilfælde, ikke direkte sammenlignes med hinanden, selvom der er klare sammenhænge mellem individuelle måleenheder, f.eks.
Og selvom kilowatt allerede er blevet ganske fast i brug, bliver effekten fortsat bestemt i henhold til forskellige standarder og testinstruktioner. Nedenstående er organisationer, der har udviklet metoder til måling af motoreffekt. Visse målemetoder er allerede delvist opgivet for at opnå den bedst mulige harmonisering på dette område.
DIN - German Institute for Standardization
ECE - De Forenede Nationers Økonomiske Kommission for Europa, UNECE
EG - Det Europæiske Økonomiske Fællesskab, EØF
ISO - International Organisation for Standardization, ISO
JIS - japansk industristandard
SAE - Ingeniørforeningen bil industrien(USA)
I princippet beregnes motoreffekten (P) ud fra motorens drejningsmoment (Ma) og motorhastigheden (n):
Motorens drejningsmoment (Ma) er udtrykt som kraften (P), der virker på vægtstangsarmen (I):
P = F × I × n
For at bestemme motorkraften måles disse indikatorer på et stativ og ikke på et køretøj ved hjælp af hydrauliske bremser eller elektriske generatorer. Det arbejde, som motoren udfører, omdannes til varme. For at bestemme effektkarakteristikken for en motor ved fuld belastning, måles der som regel efter 250 - 500 omdr./min.
I dette tilfælde skal der skelnes mellem to metoder til at bestemme magt:
Netto strøm,
eller ægte
Den testede motor er udstyret med alle hjælpeenheder, der er nødvendige for driften af køretøjet - en generator, en lyddæmper, en ventilator osv.
Brutto magt,
eller "lab power" (bænk)
Den testede motor er ikke udstyret med alle hjælpeenheder, der er nødvendige for køretøjets drift. Denne effekt svarer til den foregående ifølge SAE-systemet; bruttoeffekt er 10-20 % højere end nettoeffekt.
I begge tilfælde kaldes det "effektiv kraft":
P eff - målt installeret motoreffekt
R priv \u003d R sff × K
P priv - reduceret effekt, eller genberegnet for en bestemt referencetilstand
K - korrektionsfaktor.
Referencetilstand
På grund af de forskellige lufttætheder (på grund af atmosfærisk tryk, temperatur og fugtighed) er luften, som motoren optager, "tyngre eller lettere", mens mængden af luft-brændstofblanding, der kommer ind i motoren, vil være mere eller mindre. Derfor vil den målte motoreffekt være højere eller lavere.
Udsving i atmosfæriske forhold under testen tages i betragtning ved hjælp af en korrektionsfaktor, der genberegner den målte effekt til en bestemt referencetilstand. For eksempel reduceres motoreffekten med omkring 1 % for hver 100 m højdestigning, og 100 m højde svarer til omkring 8 mbar atmosfærisk tryk.
Forskellige standarder og testinstruktioner giver mulighed for forskellige referencebetingelser og metoder til konvertering af den effekt, der er målt under faktiske atmosfæriske forhold på testtidspunktet:
|
Standard DIN 70020 |
EØF-standard 80/1269 (88/195) |
|
|
1013 / P × kvadratrod (273 + t / 293) |
(99/Ps) 1,2 × (T/198) 0,6 |
P - atmosfærisk lufttryk
P s - atmosfærisk lufttryk i tørt vejr (minus partialtrykket af vanddamp)
t - temperatur, С°
T - temperatur, K
Men en sådan genberegning er kun acceptabel for motorer intern forbrænding med gnisttænding (benzin). For dieselmotorer bruges mere komplekse formler. DIN motoreffekt er 1-3 % mindre end EEC eller ISO/ECE genberegnet effekt på grund af forskellige metoder til beregning af korrektionsfaktorer. Tidligere ret betydelige forskelle i japanske JIS- eller SAE-effektklassificeringer fra den tyske DIN-standard skyldtes brugen af bruttoeffekt eller blandede former for brutto-/nettoeffekt.
De nuværende moderne standarder er dog i stigende grad på linje med den reviderede ISO 1585 (nettoeffekt), så de tidligere væsentlige forskelle (op til 25%) findes ikke længere.
Kilde: Car-Review Catalog
|
||||||||||||
|
