Comment un même moteur peut-il avoir des puissances différentes ? Quelle est la différence entre puissance et couple ?
QU'EST-CE QUE LA PUISSANCE ?
Combien de force avez-vous? - une telle question a été entendue par tous ceux qui ont touché au moins un peu le monde des voitures. Personne n'a même besoin d'expliquer de quelles forces il s'agit réellement - les chevaux. C'est en eux que nous sommes habitués à évaluer la puissance du moteur, l'une des caractéristiques de consommation les plus importantes de la voiture.
Il n'y a pratiquement plus de transport hippomobile, même dans les villages, et cette unité de mesure est bien vivante depuis plus de cent ans. Mais Puissance- la valeur est, en fait, illégale. Il n'est pas inclus dans le système international d'unités (je pense que beaucoup de gens se souviennent de l'école qu'il s'appelle SI) et n'a donc pas de statut officiel. Par ailleurs, l'Organisation Internationale de Métrologie Légale appelle au retrait des chevaux de la circulation dans les plus brefs délais, et la directive UE 80/181/CEE du 1er janvier 2010 oblige directement les constructeurs automobiles à utiliser les "ch" traditionnels uniquement comme valeur auxiliaire pour indiquer la puissance.
Mais ce n'est pas en vain que l'habitude est considérée comme une seconde nature. Après tout, nous disons dans la vie de tous les jours "copieur" au lieu de copieurs et appelons ruban adhésif "ruban adhésif". Voici les "hp" non reconnus Maintenant, non seulement les gens ordinaires l'utilisent, mais presque tout le monde entreprises automobiles. Que se soucient-ils des directives consultatives? Si c'est plus pratique pour l'acheteur, qu'il en soit ainsi. Pourquoi y a-t-il des fabricants - même l'État est sur le point. Si quelqu'un a oublié, en Russie taxe de transport et le tarif OSAGO est calculé à partir de la puissance, ainsi que du coût d'évacuation des véhicules mal garés à Moscou.
La puissance est née à l'ère de la révolution industrielle, lorsqu'il était nécessaire d'évaluer l'efficacité des mécanismes de remplacement de la traction animale. Héritée des moteurs stationnaires, cette unité conventionnelle de mesure de la puissance est finalement passée aux voitures. Et personne ne trouverait à redire à cela, si ce n'est pour un « mais » significatif. Conçue pour nous faciliter la vie, la puissance est en réalité déroutante. Après tout, il est apparu à l'ère de la révolution industrielle comme une valeur complètement conditionnelle, qui, non seulement pour un moteur automobile, même pour un cheval, a une relation plutôt indirecte. La signification de cette unité est la suivante - 1 ch. de quoi soulever une charge de 75 kg à une hauteur de 1 mètre en 1 seconde. En fait, c'est un indicateur de performance très moyen pour une jument. Et pas plus.
En d'autres termes, la nouvelle unité de mesure était très utile aux industriels qui extrayaient, par exemple, le charbon des mines, et aux fabricants d'équipements connexes. Avec son aide, il était plus facile d'évaluer l'avantage des mécanismes sur la force animale. Et comme les machines étaient déjà entraînées à la vapeur, et plus tard par des moteurs à kérosène, le "hp" transmis par héritage à des équipages autonomes.
James Watt - ingénieur écossais, inventeur, scientifique, qui a vécu au XVIIIe - début du XIXe siècle. C'est lui qui a mis en circulation à la fois la puissance désormais «illégale» et l'unité de puissance officielle, qui porte son nom. Ironiquement, l'homme qui a inventé le cheval-vapeur est l'unité officielle de puissance, James Watt. Et comme le watt (ou plutôt, en ce qui concerne les machines puissantes, le kilowatt - kW) était également activement utilisé au début du 19e siècle, les deux quantités devaient être rapprochées d'une manière ou d'une autre. C'est là que les principaux désaccords sont apparus. Par exemple, en Russie et dans la plupart des autres pays européens, ils ont adopté la soi-disant puissance métrique, qui est égale à 735,49875 W ou, ce qui nous est plus familier maintenant, 1 kW = 1,36 ch. Un tel "hp" le plus souvent désigné par PS (de l'allemand Pferdestarke), mais il existe d'autres options - cv, hk, pk, ks, ch ... Dans le même temps, en Grande-Bretagne et dans un certain nombre de ses anciennes colonies, ils ont décidé de suivre leur propre chemin en organisant un système de mesure "impérial" avec ses livres, ses pieds et ses autres délices, dans lesquels la puissance mécanique (ou, en d'autres termes, l'indicateur) était déjà de 745,69987158227022 watts. Et puis - c'est parti. Par exemple, aux États-Unis, ils ont même proposé une puissance électrique (746 W) et une chaudière (9809,5 W).
Il s'avère donc que la même voiture avec le même moteur dans différents pays sur papier peut avoir un pouvoir différent. Prenons, par exemple, le populaire Crossover Kia Sportage - en Russie ou en Allemagne, selon le passeport, son turbodiesel de deux litres en deux versions développe 136 ou 184 ch, et en Angleterre - 134 et 181 "chevaux". Bien qu'en fait la puissance du moteur en unités internationales soit exactement de 100 et 135 kW - et partout dans le monde. Mais, vous voyez, cela semble inhabituel. Et les chiffres ne sont plus aussi impressionnants. Par conséquent, les constructeurs automobiles ne sont pas pressés de passer à une unité de mesure officielle, expliquant cela par le marketing et les traditions. Comment c'est? Les concurrents auront 136 forces, mais nous n'avons que 100 kW ? Non, ça ne va pas…
COMMENT LA PUISSANCE EST-ELLE MESURÉE ?
Cependant, les astuces "puissantes" ne se limitent pas à jouer avec les unités de mesure. Jusqu'à récemment, il n'était pas seulement désigné, mais même mesuré de différentes manières. En particulier, en Amérique pendant longtemps (jusqu'au début des années 1970), les constructeurs automobiles ont pratiqué des tests au banc de moteurs mis à nu - sans accroc comme un générateur, un compresseur de climatisation, une pompe de système de refroidissement, et avec tuyau droit au lieu de nombreux silencieux. Bien sûr, le moteur qui a jeté les chaînes a facilement donné 10 à 20% de "ch" en plus, si nécessaire pour les directeurs des ventes. En effet, peu d'acheteurs sont entrés dans les subtilités de la méthodologie de test.
Un autre extrême (mais beaucoup plus proche de la réalité) consiste à prendre des indicateurs directement sur les roues d'une voiture, sur des tambours en marche. C'est ce que font les équipes de course, les ateliers de tuning et d'autres équipes, pour qui il est important de connaître le retour du moteur, en tenant compte de toutes les pertes possibles, y compris les pertes de transmission.
La puissance dépend aussi de la façon dont elle est mesurée. C'est une chose de faire tourner un moteur "nu" sur le stand sans pièces jointes et tout autre chose - prendre des mesures sur les roues, sur les tambours en marche, en tenant compte des pertes de transmission. Les méthodes modernes offrent une option de compromis - des tests au banc du moteur avec l'attelage nécessaire à son fonctionnement autonome. Mais au final, un compromis a été accepté comme échantillon dans diverses méthodes comme l'ECE européen, le DIN ou le SAE américain. Lorsque le moteur est installé sur un support, mais avec tout l'attelage nécessaire au bon fonctionnement, y compris un chemin d'échappement standard. Vous ne pouvez supprimer que les équipements liés à d'autres systèmes de la machine (par exemple, un compresseur de suspension pneumatique ou une pompe de direction assistée). Autrement dit, ils testent le moteur exactement sous la forme dans laquelle il se trouve réellement sous le capot de la voiture. Cela permet d'exclure la "qualité" de la transmission du résultat final et de déterminer la puissance au vilebrequin, en tenant compte des pertes sur l'entraînement du moteur principal unités montées. Donc, si nous parlons d'Europe, cette procédure est réglementée par la directive 80/1269 / CEE, adoptée pour la première fois en 1980 et depuis lors régulièrement mise à jour.
QU'EST-CE QUE LE COUPLE ?
Mais si la puissance, comme on dit en Amérique, aide les voitures à se vendre, alors le couple les fait avancer. Elle est mesurée en newton mètres (N∙m), mais la plupart des conducteurs n'ont toujours pas une idée précise de cette caractéristique du moteur. À meilleur cas les gens ordinaires savent une chose - plus le couple est élevé, mieux c'est. Presque comme le pouvoir, n'est-ce pas ? C'est pourquoi "N∙m" diffère de "hp" ?
En fait, ce sont des quantités liées. De plus, la puissance est une dérivée du couple et de la vitesse du moteur. Et il est tout simplement impossible de les considérer séparément. Sachez - pour obtenir la puissance en watts, vous devez multiplier le couple en Newton mètres par le nombre actuel de tours du vilebrequin et un facteur de 0,1047. Vous voulez une puissance familière? Pas de problème! Divisez le résultat par 1000 (vous obtenez ainsi des kilowatts) et multipliez par un facteur de 1,36.
Pour fournir au moteur diesel (photo de gauche) un taux de compression élevé, les ingénieurs sont obligés de le rendre à course longue (c'est-à-dire lorsque la course du piston dépasse le diamètre du cylindre). Ainsi, pour de tels moteurs, le couple est structurellement important, mais le nombre maximal de tours doit être limité afin d'augmenter la ressource. Au contraire, il est plus facile pour les développeurs d'unités à essence d'obtenir une puissance élevée - les pièces ici ne sont pas si massives, le taux de compression est plus faible, de sorte que le moteur peut être rendu à course courte et à grande vitesse. Cependant, récemment, la distinction entre diesels et unités essence est progressivement effacé - ils deviennent de plus en plus similaires à la fois dans la conception et dans les caractéristiques En termes techniques, la puissance fait référence à la quantité de travail qu'un moteur peut effectuer par unité de temps. Mais le couple caractérise le potentiel du moteur à effectuer ce travail. Montre la résistance qu'il peut surmonter. Par exemple, si la voiture repose ses roues sur bordure haute et ne pourra pas bouger, la puissance sera nulle, car le moteur n'effectue aucun travail - il n'y a pas de mouvement, mais le couple se développe. Après tout, à ce moment-là, jusqu'à ce que le moteur cale sous l'effet de la contrainte, le mélange de travail brûle dans les cylindres, les gaz exercent une pression sur les pistons et les bielles tentent de mettre le vilebrequin en rotation. En d'autres termes, le moment sans pouvoir peut exister, mais le pouvoir sans moment ne le peut pas. C'est-à-dire que c'est "N∙m" qui est le "produit" principal du moteur, qu'il produit en convertissant l'énergie thermique en énergie mécanique.
Si on fait des analogies avec une personne, « N∙m » reflète sa force, et « hp » - endurance. C'est pourquoi un mouvement lent moteurs diesel en vertu de leur caractéristiques de conception nous avons généralement des haltérophiles - ceteris paribus, ils peuvent traîner davantage sur eux-mêmes et surmonter plus facilement la résistance sur les roues, mais pas si rapidement. Mais rapide moteurs à essence ils sont plus susceptibles d'être des coureurs - ils supportent moins bien la charge, mais ils se déplacent plus rapidement. En général, il existe une règle simple d'effet de levier - nous gagnons en force, nous perdons en distance ou en vitesse. Et vice versa.
La soi-disant caractéristique de vitesse externe du moteur reflète la dépendance de la puissance et du couple sur la vitesse du vilebrequin à plein régime. En théorie, plus le pic de poussée arrive tôt et plus les pics de puissance sont tardifs, plus facile sur le moteur s'adapter aux charges, sa plage de fonctionnement augmente, ce qui permet au conducteur ou à l'électronique de changer de vitesse moins souvent et pourquoi pas de brûler du carburant en vain. Ces graphiques montrent qu'un moteur turbo essence de deux litres (à droite) surpasse un turbodiesel de même volume dans cet indicateur, mais lui est inférieur en valeur absolue de couple. Comment cela se traduit-il concrètement ? Tout d'abord, il faut comprendre que ce sont les courbes de couple et de puissance (ensemble, pas séparément !) sur la soi-disant caractéristique de vitesse externe du moteur qui révéleront ses véritables capacités. Plus le pic de poussée est atteint tôt et plus le pic de puissance est atteint tard, meilleur moteur adaptés à leurs tâches. Prenons un exemple simple - une voiture roule sur une route plate et soudain, elle commence à monter. La résistance sur les roues augmente, de sorte qu'avec le même approvisionnement en carburant, la vitesse commencera à chuter. Mais si la caractéristique du moteur est compétente, le couple commencera au contraire à augmenter. Autrement dit, le moteur lui-même s'adaptera à l'augmentation de la charge et n'exigera pas que le conducteur ou l'électronique passe à une vitesse inférieure. Le col est passé, la descente commence. La voiture a commencé à accélérer - une traction élevée n'est plus si importante ici, un autre facteur devient critique - le moteur doit avoir le temps de le produire. C'est-à-dire que le pouvoir vient au premier plan. Qui peut être ajusté non seulement par les rapports de démultiplication dans la transmission, mais en augmentant la vitesse du moteur.
Il convient ici de rappeler les moteurs de voitures de course ou de motos. En raison des volumes de travail relativement faibles, ils ne peuvent pas développer un couple record, mais la capacité de tourner jusqu'à 15 000 tr/min et plus leur permet de produire une puissance fantastique. Par exemple, si un moteur conventionnel à 4 000 tr/min fournit 250 N∙m et, par conséquent, environ 143 ch, alors à 18 000 tr/min, il pourrait déjà produire 640,76 ch. Impressionnant, n'est-ce pas ? Autre chose, les technologies "civiles" n'y parviennent pas toujours.
Et, soit dit en passant, à cet égard près de caractéristique idéale ont des moteurs électriques. Ils développent des "Newton mètres" maximaux dès le début, puis la courbe de couple diminue progressivement avec l'augmentation de la vitesse. Dans le même temps, le graphique de puissance augmente progressivement.
Les moteurs de Formule 1 modernes ont un volume modeste de 1,6 litre et un couple relativement faible. Mais en raison de la suralimentation, et surtout de la capacité de tourner jusqu'à 15 000 tr/min, ils produisent environ 600 ch. De plus, des ingénieurs intégrés avec compétence dans Unité de puissance un moteur électrique qui, dans certains modes, peut ajouter 160 "chevaux" supplémentaires. Ainsi, les technologies hybrides peuvent fonctionner non seulement pour l'efficacité Je pense que vous avez déjà compris - dans les caractéristiques d'une voiture, non seulement les valeurs maximales de puissance et de couple sont importantes, mais aussi leur dépendance aux révolutions. C'est pourquoi les journalistes aiment tant répéter le mot "étagère" - lorsque, par exemple, le moteur produit un pic de poussée non pas à un moment donné, mais dans la plage de 1500 à 4500 tr/min. Après tout, s'il y a un apport de couple, la puissance risque également de manquer.
Mais le meilleur indicateur de "qualité" (appelons-le ainsi) revient toujours moteur de voiture- son élasticité, c'est-à-dire sa capacité à prendre de l'élan sous charge. Il s'exprime, par exemple, en accélération de 60 à 100 km/h en quatrième vitesse ou de 80 à 120 km/h en cinquième - ce sont des tests standards dans l'industrie automobile. Et il peut arriver qu'un moteur turbo moderne avec une traction élevée à bas régime et une large plage de couple donne une sensation d'excellente dynamique en ville, mais sur l'autoroute lors d'un dépassement, il s'avérera pire que l'ancien moteur aspiré avec plus caractéristique avantageuse non seulement du couple, mais aussi de la puissance...
5 (100%) ont voté 2Ajouté : 29/04/2005
La puissance du moteur est le principal indicateur pour évaluer véhicule et ses caractéristiques opérationnelles. Dans certains pays, cet indicateur est également utilisé pour calculer les impôts et le coût de l'assurance.
Malheureusement, les indicateurs de puissance du moteur utilisés dans la pratique internationale dans de nombreux cas ne peuvent pas être directement comparés les uns aux autres, bien qu'il existe des relations claires entre les unités de mesure individuelles, par exemple :
Et bien que les kilowatts soient déjà bien utilisés, la puissance continue d'être déterminée selon diverses normes et instructions de test. La liste ci-dessous répertorie les organisations qui ont développé des méthodes de mesure de la puissance du moteur. Certaines méthodes de mesure ont déjà été en partie abandonnées afin de parvenir à la meilleure harmonisation possible dans ce domaine.
DIN - Institut allemand de normalisation
CEE - Commission économique des Nations Unies pour l'Europe, CEE-ONU
EG - Communauté économique européenne, CEE
ISO - Organisation internationale de normalisation, ISO
JIS - Norme industrielle japonaise
SAE - Société des Ingénieurs industrie automobile(ETATS-UNIS)
En principe, la puissance moteur (P) est calculée à partir du couple moteur (Ma) et du régime moteur (n) :
Le couple moteur (Ma) s'exprime par la force (P) qui agit sur le bras de levier (I) :
P = F × je × n
Pour déterminer la puissance du moteur, ces indicateurs sont mesurés sur un stand, et non sur un véhicule, à l'aide de freins hydrauliques ou de générateurs électriques. Le travail effectué par le moteur est converti en chaleur. Afin de déterminer la caractéristique de puissance d'un moteur à pleine charge, les mesures sont généralement effectuées après 250 à 500 tr/min.
Dans ce cas, il convient de distinguer deux méthodes de détermination de la puissance :
Puissance nette,
ou réel
Le moteur testé est équipé de toutes les unités auxiliaires nécessaires au fonctionnement du véhicule - un générateur, un silencieux, un ventilateur, etc.
Puissance brute,
ou "lab power" (banc)
Le moteur testé n'est pas équipé de toutes les unités auxiliaires nécessaires au fonctionnement du véhicule. Cette puissance correspond à la précédente selon le système SAE ; la puissance brute est de 10 à 20 % supérieure à la puissance nette.
Dans les deux cas, on l'appelle "puissance effective":
P eff - puissance moteur installée mesurée
R priv \u003d R sff × K
P priv - puissance réduite ou recalculée pour un certain état de référence
K - facteur de correction.
État de référence
En raison des différentes densités d'air (dues à la pression atmosphérique, à la température et à l'humidité), l'air aspiré par le moteur est "plus lourd ou plus léger", tandis que la quantité de mélange air-carburant entrant dans le moteur sera plus ou moins importante. Par conséquent, la puissance moteur mesurée sera supérieure ou inférieure.
Les fluctuations des conditions atmosphériques pendant le test sont prises en compte à l'aide d'un facteur de correction, recalculant la puissance mesurée à un certain état de référence. Par exemple, la puissance du moteur est réduite d'environ 1 % tous les 100 m d'altitude, et 100 m d'altitude correspondent à environ 8 mbar de pression atmosphérique.
Différentes normes et instructions de test prévoient différentes conditions de référence et méthodes de conversion de la puissance mesurée dans des conditions atmosphériques réelles au moment du test :
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Norme DIN 70020 |
Norme CEE 80/1269 (88/195) |
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1013 / P × racine carrée (273 + t / 293) |
(99/Ps) 1,2 × (T/198) 0,6 |
P - pression atmosphérique
P s - pression atmosphérique par temps sec (moins la pression partielle de vapeur d'eau)
t - température, С°
T - température, K
Mais un tel recalcul n'est acceptable que pour les moteurs combustion interne avec allumage par étincelle (essence). Pour les moteurs diesel, des formules plus complexes sont utilisées. La puissance du moteur DIN est inférieure de 1 à 3 % à la puissance recalculée EEC ou ISO/ECE en raison des différentes méthodes de calcul des facteurs de correction. Les différences assez importantes précédentes entre les puissances nominales japonaises JIS ou SAE et la norme DIN allemande étaient dues à l'utilisation de la puissance brute ou de formes mixtes de puissance brute / nette.
Cependant, les normes modernes actuelles sont de plus en plus conformes à la norme ISO 1585 révisée (puissance nette), de sorte que les différences significatives précédentes (jusqu'à 25 %) ne se retrouvent plus.
Source : Catalogue d'examen de voitures
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