Что означает квт в двигателе
Что такое мощность двигателя, крутящий момент и удельный расход топлива
Изобретенный более 100 лет назад поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), на сегодняшний день все еще является самым распространенным в автомобилестроении. При выборе модели двигателя своего будущего автомобиля покупатель может предварительно ознакомиться с его основными характеристиками. В этой статье мы подробно расскажем об основных показателях двигателей внутреннего сгорания, что они собой представляют и как влияют на работу.
Основные показатели двигателя
Сгорание топлива происходит внутри ДВС, в специальной камере цилиндра. Это приводит в движение поршень, который, совершая циклические возвратно-поступательные движения, проворачивает коленчатый вал. Таков упрощенный принцип работы любого поршневого двигателя внутреннего сгорания. Основные характеристики
ДВС можно оценить тремя основными показателями:
— мощность двигателя;
— крутящий момент;
— расход топлива.
Рассмотрим более подробно каждый из этих показателей.
Что такое мощность двигателя
Под мощностью следует понимать физическую величину, которая показывает совершаемую двигателем работу за единицу времени. При вращательном движении мощность определяется как произведение крутящего момента на угловую скорость вращения коленчатого вала. Обычно она указывается в лошадиных силах (л.с.), но встречается измерение и в кВт. Существует несколько единиц измерения под названием «лошадиная сила», но, как правило, имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», которая равная ≈ 0,7354 кВт. А вот в США и Великобритании лошадиные силы, касающиеся автомобилей, приравнивают к 0,7456 кВт, то есть как 75 кгс*м/с, что приблизительно равно 1,0138 метрической.
— 1 кВт = 1,3596 л.с. (для метрического исчисления);
— 1 кВт = 1,3783 hp (английский стандарт);
— 1 кВт = 1,34048 л.с. (электрическая «лошадка»).
Если же конвертировать мощность 1 лошадиной силы в киловатты (в промышленности или энергетике), то она будет примерно равна 0,746 кВт. Понятие лошадиная сила не входит в международную систему измерений (СИ), поэтому измерение мощности в кВт будет более правильным.
Чем больше мощность, тем большую скорость сможет развить автомобиль.
Индикаторной называют мощность, с которой газы давят на поршень. То есть, не учитываются никакие другие факторы, а только давление газов в момент их сгорания. Эффективная мощность, эта та сила, которая передается коленчатому валу и трансмиссии. Индикаторная будет пропорциональной литражу двигателя и среднему давлению газов на поршень.
Эффективная мощность двигателя будет всегда ниже индикаторной.
Также есть параметр, называемый литровой мощность двигателя. Это соотношение объема двигателя к его максимальной мощности. Для бензиновых моторов литровая мощность составляет в среднем 30-45 кВт/л, а у дизельных – 10-15 кВт/л.
Как узнать мощность двигателя автомобиля
Конечно, значение можно посмотреть в документах на машину, но иногда требуется узнать мощность автомобиля, который подвергался тюнингу или давно находится в эксплуатации. В таких случаях не обойтись без динамометрического стенда. Его можно найти в специализированных организациях и на станциях техобслуживания. Колеса автомобиля помещаются между барабанами, создающими сопротивление вращению. Далее имитируется движение с разной нагрузкой. Компьютер сам определит мощность двигателя. Для более точного результата может понадобиться несколько попыток.
Что такое крутящий момент
Крутящий момент двигателя рассчитывается по формуле: M = F*R, где F – это сила, с которой давит поршень, R — длина плеча (рычага). В нашем случае плечом будет расстояние от оси вращения коленчатого вала до места крепления шатунной шейки. Этот параметр измеряется в ньютонах на метр (Hм). 1H соответствует 0,1 кг, который давит на конец рычага длиной в метр.
Крутящий момент ДВС характеризует показатель силы вращения коленчатого вала и определяет динамику разгона автомобиля.
Что такое расход (удельный расход) топлива
Удельный расход топлива двигателя – это количество топлива, затрачиваемое для производства определенного количества энергии. Чем расход ниже, тем рациональнее будет использоваться топливо. Расход связан с эффективностью двигателя. Один двигатель может иметь разный расход топлива в зависимости от скорости и нагрузки.
Роль мощности и крутящего момента двигателя
Для обеспечения лучших динамических показателей двигателя, производители стараются наделить силовой агрегат максимальным крутящим моментом, который будет достигаться в более широком значении оборотов двигателя.
Чтобы правильно оценить роль этих двух понятий, стоит обратить внимание на следующие факты:
— Взаимосвязь мощности и крутящего момента можно выразить в формуле: P = 2П*M*n, где Р – это мощность, M – показатель крутящего момента, а n – количество оборотов коленвала в единицу времени.
— Крутящий момент более конкретный показатель характеристики двигателя. Низкий крутящий момент (даже при высокой мощности) не позволит реализовать потенциал двигателя: имея возможность разогнаться до высокой скорости, автомобиль будет достигать этой скорости невероятно долго.
— Мощность двигателя будет возрастать с повышением оборотов: чем выше, тем больше мощность, но до определенных пределов.
— Крутящий момент увеличивается с повышением количества оборотов, но при достижении максимального значения показатели крутящего момента снижаются.
— При равных показателях мощности и крутящего момента более эффективным будет двигатель с меньшим расходом топлива.
Эту статью нужно прочитать, если вы никогда не хотите снова путать кВт и кВт*ч для электромобилей.
С появлением электромобиля мы слышим все больше и больше разговоров о киловаттах (кВт) и киловатт-часах (кВт*ч). Единицы измерения с очень похожими названиями, но которые в действительности выражают и определяют очень разные понятия. Вот что нужно знать, чтобы не путать!
Единицы измерения для электрокаров
кВт для мощности
С другой стороны, мощность (PS, обычно называемая «лошадьми»), которую мы используем чаще всего, представляет собой просто кВт, умноженный на коэффициент, равный примерно 1,36. Таким образом, 100 кВт = 136 л.с. независимо от двигателя, который их поставляет.
кВт*ч для энергии
Если в двигателях внутреннего сгорания полезная энергия поступает от сжигания топлива, то в электромобилях она подается непосредственно от батарей. Следовательно, если мощность двигателя продолжает выражаться в кВт, энергия, подаваемая аккумуляторной батареей к самому двигателю, измеряется в кВт*ч, то есть количество кВт, которое аккумулятор может подавать в один час использования.
Это среднее значение, потому что движущийся автомобиль не всегда поглощает одно и то же количество энергии постоянно, но имеет пики спроса, более или менее низкие или высокие, в зависимости от маршрута и вождения.
Соотношение между кВт и кВт*ч
Если максимально упростить концепцию, то, если бы у нас был автомобиль с двигателем 50 кВт и аккумулятором на 50 кВт*ч, в идеальном состоянии, мы могли бы запустить двигатель на полную мощность в течение часа. В действительности это не так, потому что небольшая часть этой энергии всегда теряется на трение и тепловыделение, даже если потери намного меньше, чем у двигателей внутреннего сгорания.
Для сравнения, эффективность лучшего двигателя внутреннего сгорания едва превышает 40% сегодня. Это означает, что только 40% энергии, вырабатываемой при сгорании топлива, преобразуется в движение, а остальное в основном используется для производства тепла. Для электроэнергии это значение варьируется от 75 до 95%. Так что в лучшем случае наша батарея прослужит чуть меньше часа.
На практике
У большинства электромобилей есть двигатели, максимальная мощность которых намного превышает значение кВт*ч батареи, поскольку они никогда не будут использовать максимальную мощность в течение всего периода эксплуатации. Если бы это было так, расчет все равно был бы довольно простым: двигатель максимальной мощности 100 кВт, подключенный к батарее мощностью 50 кВт*ч, мог работать на полной мощности в течение примерно получаса.
Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:
Что надо знать про мощность и крутящий момент в автомобиле
Мощность двигателя – это величина, показывающая, какую работу способен совершить мотор в единицу времени. То есть то количество энергии, которую двигатель передает на трансмиссию за определенный временной промежуток. Измеряется в киловаттах (кВт) или лошадиных силах (л. с.).
Как рассчитывается мощность двигателя?
Расчет мощности мотора проводится несколькими способами. Самый доступный способ – через крутящий момент. Умножаем крутящий момент на угловую скорость – получаем мощность двигателя.
N_дв=M∙ω=2∙π∙M∙n_дв
N_дв – мощность двигателя, кВт;
M – крутящий момент, Нм;
ω – угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/сек;
π – математическая постоянная, равная 3,14;
n_дв – частота вращения двигателя, мин-1.
Мощность рассчитывается и через среднее эффективное давление. Камера сгорания имеет определенный объем. Разогретые газы воздействуют на поршень в цилиндре с определенным давлением. Двигатель вращается с некоторой частотой. Произведение объема двигателя, среднего эффективного давления и частоты вращения, поделенное на 120, и даст теоретическую мощность двигателя в кВт.
N_дв=(V_дв∙P_эфф∙n_дв)/120
V_дв – объем двигателя, см3;
P_эфф – эффективное давление в цилиндрах, МПа;
120 – коэффициент, применяемый для расчета мощности четырехтактного двигателя (у двухтактных ДВС этот коэффициент равен 60).
Для расчета лошадиных сил киловатты умножаем на 0,74.
N_(дв л.с.)=N_дв∙0,74
N_дв л.с. – мощность двигателя в лошадиных силах, л. с.
Другие формулы мощности двигателя используются в реальных расчетах реже. Эти формулы включают в себя специфичные переменные. И чтобы измерить мощность двигателя по другим методикам, нужно знать производительность форсунок или массу потребленного двигателем воздуха.
На практике расчет мощности автопроизводители выполняют эмпирическим способом, то есть замеряют на стенде и строят график зависимости по факту, на основании полученных во время испытаний показателей.
Мощность двигателя – величина непостоянная. Для каждого мотора есть кривая, которая отображает на графике зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала. До определенного пика, примерно до 4-5 тысяч оборотов, мощность растет пропорционально оборотам. Далее идет плавное отставание роста мощности, кривая наклоняется. Примерно к 7-8 тысячам оборотов мощность идет на спад. Сказывается перекрытие клапанов на большой частоте вращения коленвала и падение КПД мотора из-за недостаточно интенсивного газообмена.
Чтобы узнать мощность двигателя, обратитесь к инструкции по эксплуатации авто. В разделе с техническими характеристиками мотора будет указана мощность и обороты, при которых она достигает пикового значения. Если мощность указана киловаттах, чтобы рассчитать лошадиные силы двигателя, воспользуйтесь приведенной выше формулой. В некоторых случаях автопроизводитель предоставляет график, на котором есть зависимость мощности двигателя и крутящего момента от частоты оборотов.
Видео: Простыми словами без сложных формул и расчетов, что такое мощность, крутящий момент и обороты двигателя.
Мощность ДВС определяет, насколько быстро автомобиль способен передвигаться или ускоряться (совершать работу). Полезная мощность двигателя рассчитывается с учетом потерь в трансмиссии, то есть указывает, сколько от изначальной мощности мотора по факту доходит до колес авто.
Что такое крутящий момент
Крутящий момент в двигателе автомобиля – это вращающая сила, которая численно равна произведению приложенной силы (давление раскаленных газов на поршень) на плечо (расстояние между осями коренных и шатунных шеек коленчатого вала в проекции, перпендикулярной оси вращения коленвала). Измеряется крутящий момент в ньютонах на метр (Нм).
Крутящий момент ДВС зависит от силы давления на поршень и расстояния между коренными и шатунными шейками. Зависимость здесь прямая. Чем больше плечо и чем больше давление на поршень – тем больше крутящий момент двигателя.
У дизельных двигателей степень сжатия больше. Больше и ход поршня в цилиндре (при равном с бензиновым мотором диаметре цилиндров). А это значит, что и расстояние между коренными и шатунными шейками будет больше. То есть длиннее плечо. За счет большей степени сжатия при рабочем такте у дизелей выше сила, давящая на поршень. Крутящий момент в дизельных моторах при прочих равных больше, чем в бензиновых.
Крутящий момент влияет на то, сколько энергии отдает мотор в текущий момент времени. Крутящий момент есть та величина, которая определяет фактически передаваемую в данный момент времени энергию на трансмиссию. Чем больше момент, тем сильнее тяга двигателя при текущих оборотах.
Что лучше: мощность или крутящий момент
Мощность и крутящий момент двигателя – величины взаимосвязанные. Это хорошо видно в формуле из первого пункта.
Пик крутящего момента на графике зависимости от частоты вращения мотора появляется раньше, чем пик мощности. Это справедливо как для дизельных, так и для бензиновых моторов. Однако у дизелей крутящий момент достигается раньше, и плато (интервал частоты вращения при пиковом значении) длиннее. У бензиновых ДВС мощность выше, хотя для ее достижения нужно раскрутить мотор почти до максимальных оборотов.
Сказать определенно, что лучше: мощность или крутящий момент, нельзя. Все зависит от случая. Трансмиссия современного авто способна трансформировать эти величины под требуемые условия. Поясним на примерах.
Для тяжелой техники, которой важна тяга в широком диапазоне оборотов, важнее крутящий момент. Мотор должен хорошо тянуть. Раскручивать его до предельных оборотов не нужно. Отчасти поэтому почти вся коммерческая техника оснащается дизельными моторами.
В гоночных автомобилях важнее мощность. Моторы этих авто по оборотам пилоты во время заездов держат в красной зоне. Двигатель отдает максимальную мощность. А трансмиссия преобразовывает мощность в тягу.
Для гражданских авто важен стиль вождения. Для езды на автомате подойдут оба мотора. Автоматическая трансмиссия будет держать мотор в диапазоне оборотов, при которых двигатель отдает максимум своего потенциала.
Для агрессивной езды на механике с раскручиванием двигателя в красную зону тахометра лучше подойдет бензиновый мотор. Но в этом случае нужно понимать, что для получения максимальной производительности от мотора потребуется держать его на пике оборотов и часто переключать передачи. Пик мощности у бензинового ДВС имеет малый диапазон и находится около максимальных оборотов. Для уверенных обгонов и ускорений нужно будет понижать передачу и раскручивать двигатель.
Для размеренной езды, особенно в городе, больше подходит дизель. Для обгона на дизельном авто зачастую не потребуется переходить на пониженную передачу, а высокий крутящий момент в широком диапазоне оборотов позволит реже переключаться.
В чем разница между лошадиными силами, Bhp, Hp, кВт и PS?
Запутались в обозначениях мощности автомобиля- в кВт, л.с., PS и Hp? Мы поможем вам в этом разобраться!
Автопроизводители разных стран мира измеряют мощность своих автомобилей в разных джоуль-единицах. Зачем и почему так происходит? Ответ вы узнаете ниже.
Мощность как сама суть является мерой того на сколько быстро и как далеко двигатель автомобиля при помощи физической работы сможет передвинуть машину вперед с помощью крутящего момента. В машиностроении данное явление обобщено в понятие количества проделанной «работы», которую силовой агрегат автомобиля должен совершить, чтобы продвинуть машину вперед. В качестве меры такая работа с течением времени получила множество различных единиц измерения. С некоторыми из них мы сегодня друзья познакомимся поближе.
Киловатты (кВт)-
С технической стороны вопроса эта форма измерения считается наиболее универсальным методом вычисления мощности силового агрегата. Ей пользуются инженеры всего мирового пространства.
Ватт- это единица измерения которая входит в систему СИ (Международную систему единиц) и которая означает, сколько потребуется мощности для выполнения работы в 1Дж за единицу времени.
В основном данный метод-подсчет используется профессионалами, как «наиболее правильный» с точки зрения фундаментальной науки в показателях мощности. Как единица измерения в автомобильной сфере она используется в основном в Южном полушарии нашей планеты, так уж исторически сложилось.
Метод измерения мощности в киловаттах на автомобилях в основном происходит путем нахождения величины крутящего момента передаваемого от колес на динамометрическом стенде, а затем для подсчетов применяется данное уравнение:
Киловатты стали современной мерой фиксации выходной мощности автомобилей и возможно в будущем они станут общепринятой мировой мерой подсчета. По крайней мере, если посмотреть на любые официальные данные предлагаемые автопроизводителями, то обязательно можно увидеть единицы кВт мощности двигателей внутреннего сгорания установленные наравне с лошадиными силами.
Более того, с начинающимся ажиотажем вокруг автомобилей с электрическими двигателями вхождение в обиход этой формы измерения станет еще более оправданной, ведь количество произведенной электродвигателем работы измеряются с помощью кВт⋅ч (киловатт-часов), которые и определяют, как долго электродвигатель может производить определенное количество энергии, например, для того же движения автомобиля.
Лошадиные силы (л.с.)
Введенная в обиход «маэстро» и по совместительству создателем продуктивных паровых двигателей мистером Джеймсом Уаттом, данная единица мощности основанная на лошадиных силах каким-то образом жива и по сей день, пронеся подсчеты силы гениального инженера сквозь столетия. Она является основной единицей измерения мощности автомобилей во многих странах мира, в том числе и у нас в России, где она (л.с.) используется не только в качестве измерения мощности двигателя внутреннего сгорания указанная в официальных документах к моделям автомобилей, но и для расчетов налогообложения в автомобильной автосфере, к примеру, для того же подсчета транспортного налога.
Так что же такое лошадиная сила (л.с.), как она появилась и как ее высчитывают? Как ее появление было связано с лошадьми?
ПОДСЧЕТЫ И СРАВНЕНИЕ ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЯ
В большинстве стран Европы лошадиная сила (л.с.) определяется как- 75 кгс·м/с, т.е. мощность затрачиваемая при равномерном вертикальном поднимании груза массой в 75 кг со скоростью 1 метр в секунду при ускорении свободного падения 9.8 м/с.
В Международной метрической системе «СИ» мощность официально измеряется в ваттах, 1 (одна) л.с. (метрическая лошадиная сила) равна 735 Вт или 0.73 кВт.
В свою очередь 1 кВт равен 1,35 л.с.
Более того, в системе измерения в Соединенном Королевстве а также и в США лошадиные силы (horsepower hp) приравнивают к 745 Вт, из-за чего имеется небольшое расхождение с европейскими «лошадками». Таким образом, 1 л.с. в США равна 1,0138 л.с. по отношению к Европе.
Например, мощность 3.8-литрового двигателя Nissan GT-R составляет 570 л.с., в киловаттах она будет равна 419 кВт, в hp будет равна 577 единицам.
Как Джеймс Уатт ввел в обиход свои паровые машины и заодно понятие «лошадиная сила»
Сейчас точно никто не знает насколько сильны были лошади учувствовавшие в экспериментах Уатта, были ли они в расцвете сил или это были уже старые клячи. Однако в народе сохранилось несколько легенд,
одна из которых гласит. Некий пивовар, первый покупатель парового агрегата Уатта, чтобы сбить цену на машину изобретателя вероятно решил провести состязание. Лошадь в пивоваренном производстве приводила в действие водяной насос, а взамен ее пивовар как-раз и хотел приобрести паровую машину.
Так вот, для того чтобы наверняка победить нечистый на руку промышленник выбрал для соревнования самую сильную лошадь и путем манипуляций с кнутом и с другими инструментами повышения производительности труда, выжал из бедной животины максимальный КПД. В ответ на этот вызов Джеймс Уатт применил свою машину и превысил выполненную лошадью работу (КПД) по некоторым данным в 1,5 раза, что послужило принятием за образчик именно данное металлическое устройство, которое работало на водяном пару.
Вторая легенда рассказывает нам обратное и все наоборот, что сам Уатт немного «подкрутил» расчёты в свою пользу. Понадобилось это ему для того, чтобы убедить несговорчивых владельцев угольных шахт для перехода с тягловых лошадей на паровые машины. В 18 веке уголь из шахт поднимали при помощи лошадей и с помощью веревки через систему блоков. Подсчитав производительность среднестатистической лошади Уатт применил завышенный коэффициент, умножив полученное им число на 1,5, за счет чего его машина с легкостью выигрывала в производительности у любой лошади совершавшей ту же самую работу.
Поскольку такая лошадиная сила в значительной степени распространилась по всему Земному шару ввиду простоты подсчетов и понятности для пользователей, то появились различные виды (определения) этих лошадиных сил, то есть: метрическая лошадиная сила, механическая лошадиная сила, котловая лошадиная сила, электрическая лошадиная сила и водяная лошадиная сила.
Возможно в некоторых статьях или новостях, как в зарубежных так и в отечественных, вы не раз уже сталкивались с непонятными вам сокращениями, например, с такими- nhp, rhp, bhp, shp, ihp, whp. Многим они не понятны. Что же они обозначают? Объясним.
Nhp или rhp, Nominal horsepower, rated horsepower— полезная мощность, использовалась для оценки мощности паровых двигателей.
Bhp, Brake horsepower— эффективная мощность в л.с., мощность «снимаемая» с коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания не учитывающая потери мощности от КПП и от трансмиссии автомобиля.
Shp, Shaft horsepower— мощность двигателя на валу, мощность подводимая к валу винта, на сам вал турбины или на выходной вал автомобильной коробки передач. Так называемая у инженеров грязная «Брутто»-мощность.
Ihp, Indicated horsepower— индикаторная мощность в л.с., это теоретическая мощность поршневого двигателя определяемая, суммой мощности с коленчатого вала эффективной мощности и энергии расходуемой на трение.
Как видите теперь друзья, количество видов измеряемой мощности двигателя достаточно обширно. Также еще, автопроизводители проводят замеры мощности по различным стандартам и инструкциям, по DIN и ECE, проводят измерение брутто-мощности и нетто-мощности. Все измерения мощности двигателей предполагают также различное выходное значение такой мощности. Чем в своих интересах иногда пользуются сами автопроизводители.
Сокращение «PS» расшифровывается, как pferdestärke, в переводе с немецкого оно означает «лошадиная сила». Казалось бы, все просто, PS = л.с., однако господа, это не совсем так. Для нее (PS) были применены некоторые метрически уточнения, которые должны перенести старые «лошади» (л.с.) в 21 век. Этот стандарт измерения метрических лошадиных сил был принят в Европе в качестве нового вида измерения мощности.
Подводя итоги обзора по кВт, л.с. и PS мы в конце произведем практическое сравнение трех мер измерения мощности и продемонстрируем наглядно на примере нескольких крутых автомобилей:
Nissan Skyline GTR R34: 206 кВт = 276 л.с. = 280 PS
McLaren 570S: 419 кВт = 562 л.с. = 570 PS
Honda Civic Type-R FK2: 228 кВт = 306 л.с. = 310 PS
Bugatti Chiron: 1,103 кВт = 1,479 л.с. = 1500 PS
Уважаемые читатели, друзья, поделитесь с нами в комментариях, как вы лучше всего сами в каких значениях воспринимаете мощность любого из автомобилей. Вам удобнее воспринимать старые-добрые лошадиные силы, киловатты или все-же предпочитаете новомодное веяние из Европы- PS?