Мощность двигателей – Ориентировочная мощность электродвигателя по размерам. Как определить основные параметры электродвигателя?

Мощность машины и крутящий момент двигателя тесно связаны. Садясь в автомобиль и следуя по трассе, водитель выясняет, что способность двигателя производить хорошую динамику на наименьших оборотах имеет первостепенное значение. Конечно же, после безопасности. Скорость и динамика разгона автомобиля зависят от мощности двигателя, всем известных лошадиных сил. Мощность вычисляется умножением момента силы на частоту вращения вала. Соответственно, есть два пути ее повышения: повысить крутящий момент либо частоту вращения вала. Повысить эту частоту у поршневого двигателя нелегко: влияют силы инерции

Если взять средний автомобиль, то все силы будут задействованы лишь при 5000–6500 об/мин. А при обычной езде по городу, при низких оборотах, в 2—3 тысячи, автомобиль приводят в движение только половина лошадиных сил. И только при осуществлении скоростного маневра на трассе, при высоких оборотах проявится полная сила мотора. Притом любому ясно, что чем быстрее двигатель будет набирать обороты, тем раньше разгонится автомобиль. Крутящий момент прямо пропорционально зависит от длины шатуна. То есть чем он длиннее, тем выше крутящий момент.

Зачастую человеку кажется, что если у него столько-то лошадиных сил под капотом, то все они на него каждую секунду и работают. А вот и нет! Допустим, есть автомобиль, максимальная мощность двигателя которого будет при 5000–6500 об/мин. То есть для достаточного ускорения придется разогнать мотор увеличить обороты в минуту. Это удастся лишь через определенное время, которое может оказаться очень важным при обгоне. В случае мощного мотора с нормальным крутящим моментом, когда необходимая мощность появляется уже при 2000 оборотах, получим моментальное ускорение для любого рискованного маневра.

Разница крутящего момента у малолитражки бензинового или дизельного двигателя

Принято считать, что почти все автомобили-малолитражки с «тяговитыми» двигателями, а также авто с дизельными моторами. Водители автомобилей с дизельным двигателем особенно замечают быстрый разгон даже при низких оборотах. Они, похваляясь, чаще всего говорят, что в нем, в крутящем моменте, вся сила. Теперь ясно: крутящий момент не в меньшей степени, чем лошадиные силы, важная характеристика железного коня. На него следует смотреть в первую очередь при покупке нового автомобиля, а также при подборе подержанного.

Зависимость оборотов двигателя от крутящего момента

Вот и стало ясно, чем те же самые 200 Hм на 1700 об/мин. лучше, чем те же 200 при 4000 оборотах в мин. Теперь понятно, что именно крутящий момент влияет на маневренность и скорость разгона автомобиля. Это заметно по времени, в течение которого можно разгоняться дальше. Конечно, здорово изобрести машину, у двигателя которой значение крутящего момента на любых оборотах низких ли, средних или высоких стабильно и максимально было бы приближено к пиковому. Жаль, но такого идеального варианта пока не существует. Это уже из области фантастики.

Лошадиная сила и другие единицы измерения мощности двигателя

Лошадиная сила (л. с.) — это внесистемная единица измерения мощности. В настоящее время в России она официально выведена из употребления (стандартной единицей СИ для выражения мощности является ватт), но все равно продолжает широко использоваться в автоиндустрии как показатель мощности двигателей.

В 1789 году шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт ввел термин «лошадиная сила», чтобы показать, работу скольких лошадей способны заменить его паровые машины.

Следует знать, что лошадиная сила — это не максимальный, а усредненный показатель мощности лошади, которую она может поддерживать длительное время. Кратковременно среднестатистическая лошадь может развивать мощность около 1000 кг*м/с, то есть мощность одной лошади равна 13,3 лошадиных сил.

Основные единицы измерения мощности двигателей и их обозначение

1. Лошадиная сила (735,49875 Вт). Обозначается как: hp (это netto мощность двигателя, измеряется с использованием вспомогательных агрегатов двигателя, таких как: глушитель, генератор), bhp (это брутто мощность двигателя, измеряется без использования дополнительных агрегатов).

Также можно встретить и другие обозначения: PS (нем.), CV (фр.), pk (нид.).

В англоязычных странах чаще до сих пор приравнивают лошадиные силы к 745,6999 Вт, что примерно равно 1,014 европейской лошадиной силы.

2. Ватт

Поскольку описание ватта выходит за рамки данной статьи, то здесь мы его касаться не будем.

Как рассчитывается лошадиная сила

Лошадиная сила является условной и неоднозначной единицей измерения мощности.

В России и почти во всех европейских странах, лошадиная сила определяется как 75 кг*м/с (метрическая лошадиная сила), то есть, как мощность, достаточная для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. В таком случае 1 л. с. составляет ровно 735,49875 Вт.

Максимальную мощность, которую способна развивать лошадь, принято называть котловой лошадиной силой. Вы можете с легкостью рассчитать и свою максимальную мощность. Для этого нужно замерить время t, за которое вы вбежите на лестницу высотой h и подставить в формулу: m*h/t, где m — масса вашего тела.

Для определения мощности двигателя используются специальные стенды, подробнее об этом написано ниже.

Как замеряют мощность двигателя

Мощность двигателя замеряют в основном для оценки эффективности тюнинга.

Для определения мощности двигателя существует только один точный способ: снять его с автомобиля и установить на специальный стенд. Снятие и установка двигателя — довольно трудозатратный и дорогой процесс, который по силам только автопроизводителям и серьезным гоночным командам.

Для менее точного замера мощности используют динамометрические мощностные стенды (такие как на фото), позволяющие снять показания «с колес». Влияние на результат могут оказать: давление в шинах, их сцепные свойства, температура шин (во время замера протектор сильно нагревается) и даже степень притяжки автомобиля страховочными стропами.

Методика замера

Прогретый автомобиль трогается на первой передаче, разгоняется до 40–50 км/ч, после чего включается последняя передача, педаль газа нажимается до упора и начинается имитация разгона. По достижении максимальных оборотов (с момента начала падения мощности, видимого на мониторе), включается нейтральная передача.

Результат измерения выводится в виде графика, на котором отображена зависимость мощности от оборотов двигателя (синяя кривая — в лошадиных силах).

Шкала, дающая примерное представление о диапазоне мощности двигателей

Для того, чтобы иметь представление о диапазоне мощности двигателей, ознакомьтесь со следующим рисунком:

• 0-100 л. с. — малолитражные автомобили;
• 100-200 л. с. — автомобили с двигателем средней мощности;
• 200-500 л. с. — спортивные автомобили;
• 500 л. с. и более — гоночные болиды и суперкары.

Литровая мощность и методы форсирования двигателей

Литровой мощностью называют номинальную эффективную мощность, снимаемую с единицы рабочего объема двигателя:

Nл = Ne/iVh = pen/(30t)

Чем выше литровая мощность, тем меньше рабочий объем и соответственно меньшие габариты и массу имеет двигатель при одинаковой номинальной мощности.

По литровой мощности оценивают степень форсированности. Двигатели, имеющие высокие значения Nл называют форсированными.

Форсирование двигателя — это комплекс технических мероприятий, способствующих повышению литровой мощности.

Возможные способы форсирования двигателей следуют из выражения; Nл увеличивается с увеличением номинальной частоты вращения n, среднего эффективного давления ре или при применении двухтактного рабочего процесса.

Увеличение литровой мощности посредством повышения n широко используется в карбюраторных двигателях, для с временных моделей которых n достигает 6500 мин-1 и выше.

Дизели грузовых автомобилей, как правило, имеют номинальную частоту вращения, не превышающую 2600 мин-1.

По этой причине литровая мощность дизелей без наддува находится в пределах от 12 до 15 кВт/л и существенно уступает аналогичному показателю карбюраторных двигателей, имеющих Nл = 20…50 кВт/л.

Однако в настоящее время в ряде конструкций дизелей легковых автомобилей трудности форсирования их по частоте вращения удается преодолеть. Появляется все большее количество дизелей с номинальной частотой вращения n = 4500…5500 мин-1 и литровой мощностью до 20 кВт/л.

Для дизелей форсирование по частоте вращения менее характерно, чем для двигателей карбюраторных, для которых этот способ повышения литровой мощности является одним из основных.

Как следует из анализа зависимости, при переходе с четырехтактного рабочего цикла на двухтактный литровая мощность должна увеличиваться в два раза.

В действительности же при этом Nл увеличивается всего лишь в 1,5… 1,7 раза вследствие использования лишь части рабочего объема на процессы газообмена и снижения качества очистки и наполнения цилиндров, а также в результате дополнительных затрат энергии на привод продувочного насоса.

Большая (на 50…70%) литровая мощность — существенное достоинство двухтактного двигателя. Однако недоиспользование части рабочего объема цилиндра для получения индикаторной работы приводит к тому, что они имеют заметно более низкие энергоэкономические показатели, чем аналогичные четырехтактные двигатели.

К недостаткам двухтактных ДВС следует отнести сравнительно большую тепловую напряженность элементов цилиндропоршневой группы из-за более кратковременного протекания процессов газообмена и, следовательно, меньшего теплоотвода от деталей, формирующих камеру сгорания, а также большего теплоподвода к ним в единицу времени, что объясняется вдвое более частым следованием процессов сгорания.

Большим недостатком двухтактных карбюраторных двигателей является потеря части горючей смеси в период продувки цилиндра, что значительно снижает их экономичность.

Особое место в ряду мероприятий, направленных на повышение литровой мощности, занимает форсирование двигателей по среднему эффективному давлению рс.

Однако существенного увеличения Nл путем повышения рс удается достигнуть лишь при увеличении тепловой нагруженности рабочего цикла из-за подвода к рабочему телу большего количества теплоты.

Необходимая для этого подача в цилиндр большего количества топлива (возрастание цикловой подачи qп) требует для его полного сжигания и большего количества окислителя. На практике это реализуется путем увеличения количества свежего заряда, нагнетаемого в цилиндр двигателя под давлением.

Этот способ носит название наддува двигателя. При этом ре возрастает практически пропорционально увеличению плотности свежего заряда.

На рисунке изображена схема двигателя с наддувом и механическим приводом компрессора от коленчатого вала.

Рис. Схема наддува двигателя с приводным компрессором

Одним из недостатков такой системы наддува является существенное снижение экономичности двигателя, обусловленное необходимостью затрат энергии на привод компрессора.

Рис. Схема турбонаддува

Наибольшее распространение в практике современного двигателестроения получил газотурбинный наддув, схема которого приведена на рисунке выше.

Здесь для привода центробежного компрессора 1 используется энергия ОГ, срабатываемая в газовой турбине 2, конструктивно объединенной с компрессором в единый агрегат, который называют турбокомпрессором (ТК).

Поскольку при газотурбинном наддуве отсутствует механическая связь агрегата наддува с коленчатым валом двигателя, применение ТК заметно ухудшает тяговые характеристики и приемистость двигателя. Это связано с инерционностью системы роторов ТК, а также с уменьшением энергии отработавших газов при малых нагрузках, в связи с чем, особенно в начале разгона, не обеспечивается подача в цилиндр нужного количества свежего заряда. Для преодоления этих недостатков нередко возникает необходимость использования комбинированного наддува. Система комбинированного наддува выполняется в различных конструктивных вариантах и обычно представляет собой определенные комбинации наддува с приводным компрессором и газотурбинного наддува.

Для повышения плотности свежего заряда, подаваемого в цилиндры двигателя, в ряде случаев используются колебательные явления в системах газообмена (пульсации РТ в системе впуска и выпуска), являющиеся результатом цикличности следования процессов газообмена в цилиндре.

Если, например, задать впускному патрубку такие конструктивные параметры (в основном длину и площадь проходного сечения), чтобы перед закрытием впускного клапана около него была волна сжатия, то масса поступающего в цилиндр заряда увеличивается.

Аналогичный эффект можно получить, «настроив» выпускной трубопровод так, чтобы при открытом выпускном клапане вблизи него была волна разрежения. В результате этого улучшится очистка цилиндров и в него поступит большее количество свежего заряда.

При правильном выборе геометрических параметров систем газообмена в отдельных случаях с помощью динамического наддува становится возможным увеличить эффективную мощность двигателя на 15…25%.

При использовании наддува увеличивается механическая и тепловая напряженность элементов, формирующих камеру сгорания, что является одним из основных факторов, ограничивающих возможное увеличение плотности свежего заряда, поступающего в цилиндр. Поэтому при конструировании двигателей с наддувом и выборе величины давления на выходе из компрессора р’х необходимо учитывать возможные последствия роста механических и тепловых нагрузок на его элементы.

По величине создаваемого на входе в цилиндр дизеля давления рк (или степени повышения давления Пк=pк/p0) различают наддув низкий Пк < 1,5, средний Пк > 1,5…2,0 и высокий Пк > 2,0. При этом эффективная мощность двигателя увеличивается соответственно на 20…30, 40…50 и более 50%.

Применение наддува в двигателях с искровым зажиганием требует принятия специальных мер по предотвращению нарушения процесса сгорания, называемого детонацией. Это обстоятельство, а также более высокая тепловая напряженность лопаток турбины из-за большей температуры ОГ существенно усложняют практические возможности использования наддува в двигателях данного типа.

Мощность двигателя — это… Что такое Мощность двигателя?

Мощность двигателя

Мощность двигателя

характеризует полезную работу, производимую двигателем в единицу времени. Мощность газотурбинного двигателя
Ne = GB/Nуд
зависит от секундного расхода воздуха GB и удельной мощности Nуд (при GB = 1 кг/с), определяемой параметрами термодинамического цикла. Авиационные газотурбинные двигатели работают с большими расходами воздуха, поэтому их мощность может достигать тысяч кВт при умеренных размерах и массе. В турбовальных двигателях практически вся полезная работа является механической работой вращения вала, используемой для привода несущего винта вертолёта, электрогенератора и т. д. Такая мощность называется эффективной мощностью. Турбореактивные двигатели и турбореактивные двухконтурные двигатели сочетают функции теплового двигателя и движителя. Полезная работа в них получается в виде работы силы тяги двигателя, используемой для перемещения летательного аппарата. К этим двигателям применяется понятие тяговой мощности
Nтяг = PV,
которая вычисляется как произведение тяги двигателя P на скорость полёта V.
В турбовинтовом двигателе тяга создаётся в основном воздушным винтом и отчасти (до 12%) за счёт истечения из реактивного сопла струи газов. Мощность такого двигателя принято называть эквивалентной мощностью и вычислять по формуле
Nэ = NВ + Pр.с.V/(()В,
где NВ — мощность на валу воздушного винта, Pр.с. — тяга, создаваемая реактивной струёй, и ( )В — кпд воздушного винта.

Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994.

.

• Мошковский Яков Давидович
• Мрия

Смотреть что такое «Мощность двигателя» в других словарях:

• мощность двигателя — 2.7 мощность двигателя: Мощность двигателя в киловаттах (ЕЭК)2). 2) Измеряется в соответствии с методом ЕЭК на основании ГОСТ Р 41.85 (Правила ЕЭК ООН № 85). Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• мощность двигателя — variklio galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Galia, nurodoma ant variklio korpuso arba jo naudojimo instrukcijoje. atitikmenys: angl. engine power; motor power vok. Motorleistung, f rus. мощность двигателя, f pranc.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

• мощность двигателя — variklio galia statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. engine power vok. Motorleistung, f rus. мощность двигателя, f pranc. puissance du moteur, f …   Fizikos terminų žodynas

• МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ — показатель, характеризующий производительность (полезную работу в единицу времени) двигателя. По полноте учета потерь энергии двигателя выделяют конструктивную М.д. – при этом различают теоретическую (без учета потерь энергии в двигателе),… …   Большой экономический словарь

• мощность двигателя — мощность двигателя — характеризует полезную работу, производимую двигателем в единицу времени. Мощность газотурбинного двигателя Nе = Gв/Nуд зависит от секундного расхода воздуха Gв и удельной мощности Nуд (при Gв = 1 кг/с), определяемой… …   Энциклопедия «Авиация»

• мощность двигателя — мощность двигателя — характеризует полезную работу, производимую двигателем в единицу времени. Мощность газотурбинного двигателя Nе = Gв/Nуд зависит от секундного расхода воздуха Gв и удельной мощности Nуд (при Gв = 1 кг/с), определяемой… …   Энциклопедия «Авиация»

• максимальная мощность двигателя — 3.5 максимальная мощность двигателя: Мощность двигателя в киловаттах, определенная по ГОСТ Р 41.85. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Максимальная мощность двигателя — наибольшая мощность, которую может развить двигатель в течение 1 ч без снижения его характеристик при последующей эксплуатации. Обычно за максимальную мощность двигателя принимают мощность, на 10% превышающую полную мощность двигателя. EdwART.… …   Морской словарь

• полезная мощность двигателя — 3.4.1 полезная мощность двигателя (engine net power): Полезная мощность двигателя в соответствии с ИСО 9249. Источник: ГОСТ Р ИСО 21467 2011: М …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Удельная мощность двигателя — отношение мощности двигателя к секундному расходу проходящего через него воздуха. Наиболее часто понятие У. м. используется для оценки совершенства ТВД и турбовальных ГТД, для которых У. м. отношение соответственно эквивалентной мощности ТВД… …   Энциклопедия техники

мощность двигателя — это… Что такое мощность двигателя?

мощность двигателя

мо́щность дви́гателя — характеризует полезную работу, производимую двигателем в единицу времени. Мощность газотурбинного двигателя N_е = G_в/N_уд зависит от секундного расхода воздуха G_в и удельной мощности N_уд (при G_в = 1 кг/с), определяемой параметрами термодинамического цикла. Авиационные газотурбинные двигатели работают с большими расходами воздуха, поэтому их мощность может достигать тысяч кВт при умеренных размерах и массе. В турбовальных двигателях практически вся полезная работа является механической работой вращения вала, используемой для привода несущего винта вертолёта, электрогенератора и т. д. Такая мощность называется эффективной мощностью. Турбореактивные двигатели и турбореактивные двухконтурные двигатели сочетают функции теплового двигателя и движителя. Полезная работа в них получается в виде работы силы тяги двигателя, используемой для перемещения летательного аппарата. К этим двигателям применяется понятие тяговой мощности N_тяг = PV, которая вычисляется как произведение тяги двигателя P на скорость полёта V. В турбовинтовом двигателе тяга создаётся в основном воздушным винтом и отчасти (до 12%) за счёт истечения из реактивного сопла струи газов. Мощность такого двигателя принято называть эквивалентной мощностью и вычислять по формуле N_э = N_в + P_р.с.V/η_в, где N_в — мощность на валу воздушного винта, P_р.с. — тяга, создаваемая реактивной струёй, и η_в — кпд воздушного винта.

А. М. Тихонов.

Энциклопедия «Авиация». — М.: Большая Российская Энциклопедия. Свищёв Г. Г.. 1998.

• Мошковский Яков Давидович
• «Мрия»

Смотреть что такое «мощность двигателя» в других словарях:

• Мощность двигателя — характеризует полезную работу, производимую двигателем в единицу времени. Мощность газотурбинного двигателя Ne = GB/Nуд зависит от секундного расхода воздуха GB и удельной мощности Nуд (при GB = 1 кг/с), определяемой параметрами… …   Энциклопедия техники

• мощность двигателя — 2.7 мощность двигателя: Мощность двигателя в киловаттах (ЕЭК)2). 2) Измеряется в соответствии с методом ЕЭК на основании ГОСТ Р 41.85 (Правила ЕЭК ООН № 85). Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• мощность двигателя — variklio galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Galia, nurodoma ant variklio korpuso arba jo naudojimo instrukcijoje. atitikmenys: angl. engine power; motor power vok. Motorleistung, f rus. мощность двигателя, f pranc.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

• мощность двигателя — variklio galia statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. engine power vok. Motorleistung, f rus. мощность двигателя, f pranc. puissance du moteur, f …   Fizikos terminų žodynas

• МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ — показатель, характеризующий производительность (полезную работу в единицу времени) двигателя. По полноте учета потерь энергии двигателя выделяют конструктивную М.д. – при этом различают теоретическую (без учета потерь энергии в двигателе),… …   Большой экономический словарь

• мощность двигателя — мощность двигателя — характеризует полезную работу, производимую двигателем в единицу времени. Мощность газотурбинного двигателя Nе = Gв/Nуд зависит от секундного расхода воздуха Gв и удельной мощности Nуд (при Gв = 1 кг/с), определяемой… …   Энциклопедия «Авиация»

• максимальная мощность двигателя — 3.5 максимальная мощность двигателя: Мощность двигателя в киловаттах, определенная по ГОСТ Р 41.85. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Максимальная мощность двигателя — наибольшая мощность, которую может развить двигатель в течение 1 ч без снижения его характеристик при последующей эксплуатации. Обычно за максимальную мощность двигателя принимают мощность, на 10% превышающую полную мощность двигателя. EdwART.… …   Морской словарь

• полезная мощность двигателя — 3.4.1 полезная мощность двигателя (engine net power): Полезная мощность двигателя в соответствии с ИСО 9249. Источник: ГОСТ Р ИСО 21467 2011: М …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Удельная мощность двигателя — отношение мощности двигателя к секундному расходу проходящего через него воздуха. Наиболее часто понятие У. м. используется для оценки совершенства ТВД и турбовальных ГТД, для которых У. м. отношение соответственно эквивалентной мощности ТВД… …   Энциклопедия техники

Удельная мощность — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Удельная мощность — отношение вырабатываемой или потребляемой устройством мощности к другому конструктивному показателю (обычно массе или объёму).

Применительно к автомобилям удельной мощностью называют максимальную мощность мотора, отнесённую ко всей массе автомобиля. Мощность поршневого двигателя, делённая на литраж двигателя, называется литровой мощностью. Например, литровая мощность бензиновых моторов составляет 30…45 кВт/л, а у дизелей без турбонаддува — 10…15 кВт/л.

Увеличение удельной мощности мотора приводит, в конечном счёте, к сокращению расхода топлива, так как не нужно транспортировать тяжёлый мотор. Этого добиваются за счёт лёгких сплавов, совершенствования конструкции и форсирования (увеличения быстроходности и степени сжатия, применения турбонаддува и так далее). Но эта зависимость соблюдается не всегда. В частности, более тяжёлые дизельные двигатели могут быть более экономичны, так как КПД современного дизеля с турбонаддувом доходит до 50 %[1].

В литературе, используя этот термин, часто приводят обратную величину кг/л.с. или кг/квт.

Мощность, надёжность и другие параметры двигателей боевых машин постоянно росли и улучшались. Рассмотрим в качестве примера танки. Если на ранних моделях довольствовались фактически автомобильными моторами, то с ростом массы танков в 1920-х—1940-х гг. получили распространение адаптированные авиационные моторы, а позже и специально сконструированные танковые дизельные (многотопливные) двигатели. Для обеспечения приемлемых ходовых качеств танка его удельная мощность (отношение мощности двигателя к боевой массе танка) должна быть не менее 18—20 л. с./т..