Как измерить мощность двигателя без стенда

Как измерить мощность двигателя без стенда

Замеры на диностенде

Динамометрические стенды из серии V-tech существуют на европейском рынке уже более десяти лет. Первые стенды были созданы в 1999 году, и с самого начала они отличались необыкновенной точностью измерений и надежностью. На протяжении следующих лет, стенды V-tech Dynamometers постоянно совершенствовались.

Преимущества динамометрических стендов V-tech:

  • необыкновенная точность – до 3000 реальных точек замера на секунду, относительная точность меньше 0,1 % (благодаря запатентованной технологии TrueForce II). Лучше уже невозможно;
  • механическая синхронизация осей – существует возможность испытания автомобилей с современной системой контроля тяги и с активным центральным дифференциалом;
  • диностенды V-tech Dynamometers выбирают раллийные и гоночные команды, тюнера и сервисные службы по всему миру;
  • наличие мощностного режима – для снятия логов нет необходимости снимать машину со стенда и выезжать на дороги общего пользования, данный режим позволяет сделать все прямо на стенде;
  • межосевое расстояние автомобилей — от 230 до 330 см, что позволяет измерять практически любые автомобили от седанов до фургонов

Технические требования к замеряемым автомобилям:

  • На диностенд принимается машина только в чистом виде;
  • Все замеры проводятся только на резине, предназначенной для использования на дорогах общего пользования. Изношенная, шипованная и гравийная к замерам не допускаются;
  • Покрышки должны быть без заплаток, порезов и накачены с давлением рекомендуемым производителем автомобиля;
  • Все технические жидкости и ГСМ в автомобиле находятся на необходимом уровне. Уборка любых разлитых жидкостей и ГСМ во время замера оплачивается клиентом;
  • Значения развал-схождения должны находится в заводских или «около» заводских значениях, при крайних значения развал-схождения результаты замера могут быть ошибочные.
  • Клиент обязан сообщить инженерам о любых особенностях своего автомобиля ДО начала замеров.
Замер до 500 Hp ЛЮБОЙ тип привода (3 прогона) 2 500 ₽
Замер от 500 Hp ЛЮБОЙ тип привода (3 прогона) 4 000 ₽
Замер до чип-тюнинга и после Включена в стоимость нашего чип-тюнинга
Замер с подключением дополнительных датчиков:
— разряжение/наддув в коллекторе
— топливо воздушную смесь Air-Fuel Ratio
+ 1000 ₽

Методы измерения момента и мощности двигателя

Проблема тестирования двигателей внутреннего сгорания является достаточно сложной. Для правильного замера мощности и момента вращения необходимо учитывать ряд факторов. В зависимости от цели и способа использования динамометрических стендов, можно выделить три принципиальных решения – инерционный замер (во время ускорения), мощностной замер (под нагрузкой – во время ускорения), замер с равновесием сил (торможение). Динамометрические стенды V-tech могут работать во всех трех конфигурациях – в зависимости от их опций и оборудования. Динамометрические стенды, оборудованные электромагнитным тормозом или тормозами, называются мощностными динамометрическими стендами. Динамометрические стенды, работающие в инерционном режиме, не оборудованные тормозом, называются инерционными динамометрическими стендами.

Инерционный замер (метод замера применяется на динамометрических инерционных и мощностных стендах)

Инерционный замер заключается в следующем: автомобиль разгоняется на динамометрическом стенде, а затем выжимается сцепление, и движение колес автомобиля замедляется до полной остановки без использования тормозов. Нагрузками на двигатель являются: масса роликов, сопротивление качению и сопротивление приводного механизма. Время замера – это около 10-30 секунд максимальной нагрузки и несколько минут свободного качения на стенде до полной остановки. Мощность и момент измеряются как функции ускорения автомобиля на роликах (мощность, момент на колесах), а также его торможения (мощность и момент потерь). Их сумма является результатом, представляющим мощность и момент двигателя.

Инерционный замер имеет несколько существенных преимуществ в сравнении с замером под нагрузкой:

  • более короткий интервал полной нагрузки – более безопасно для двигателя,
  • не требует дорогостоящих систем для охлаждения автомобиля – достаточно среднего вентилятора,
  • является более точным методом, поскольку тензометр тормоза, ограниченная управляемость тормозом и его термика ухудшают точность во время замера под нагрузкойt.

Инерционный замер имеет также несколько недостатков:

  • очень мощные турбированные двигатели требуют большей нагрузки, для правильной работы турбины. Нагружной диностенд не имеет такой проблемы — можно свободно увеличивать нагрузку, лишь немного ухудшая точность.
  • инерционный диностенд не позволяет исследовать автомобиль при постоянных оборотах.

Процесс измерения на инерционном диностенде выполняется следующим образом:

  • автомобиль заезжает на динамометрический стенд. Подъемник опускает его на ролики, разблокировав их,
  • автомобиль устанавливается по оси, а затем крепиться ремнями к измерительному стенду,
  • исследуется передаточное отношение коробки передач и привода – это можно выполнить несколькими способами. Информация вводится в программу динамометрического стенда. Включаются вентиляторы охлаждения,
  • необходимо убедиться, что температура двигателя является соответствующей, затем водитель разгоняет автомобиль на выбранной ним передаче до необходимых оборотов (обычно – это так называемая «отсечка»),
  • водитель выжимает сцепление, оставляя включенной передачу. Динамометрический стенд замедляет движение до полной остановки. Результат измерения выводится на экран. Тюнер может анализировать полученные результаты (мощность, момент вращения, сопротивление механизмов и качения, мощность на колесах, результаты измерительных приборов, которыми оборудован стенд и т. п.) в зависимости от оборотов.

Замер в режиме динамической нагрузки.

Замер в этом режиме выполняется так же, как и в инерционном режиме, с той только разницей, что электромагнитный тормоз симулирует большую нагрузку. Коэффициент нагрузки – это процентное значение, которое пользователь устанавливает в программе диностенда.

Замер в режиме динамической нагрузки имеет несколько существенных преимуществ в сравнении с инерционным замером:

  • пользователь может самостоятельно выбирать нагрузку в зависимости от типа и мощности исследуемого двигателя,
  • возможность увеличения времени измерения,
  • возможность подобрать соответствующую нагрузку для мощных турбодвигателей, для правильной „постройки” наддува.

Последовательность процесса замера в режиме динамической нагрузки:

  • в режиме динамической нагрузки, перед началом замеров необходимо в программе диностенда установить дополнительную нагрузку (то есть увеличить мнимую инерцию диностенда с помощью электромагнитного тормоза, воздействующего на автомобиль в степени, не уравновешивающей его момента вращения). Это позволяет точно подобрать нагрузку, соответствующую мощности двигателя, напр., для правильной „постройки” и удержания наддува,
  • процедура соответствующего измерения, после определения коэффициента нагрузки, протекает так же, как и в случае инерционного режима.

Замер под нагрузкой при постоянных оборотах.

Замер под нагрузкой при постоянных оборотах заключается в уравновешивании силы тяги автомобиля с помощью электромагнитного тормоза и вычислении мощности двигателя на основании данных с тензометра (датчика силы). Время измерения – приблизительно 10 секунд при полной нагрузке (для стабилизации оборотов и считывания результатов) для каждой измерительной точки (конкретно выбранного значения оборотов).

Замер под нагрузкой при постоянных оборотах – преимущества и недостатки:

Учитывая, что замер мощности двигателя на диностенде с тормозом (под нагрузкой в режиме уравновешивания силы тяги) имеет большую погрешность, однако позволяет удерживать автомобиль на необходимой скорости – чаще всего применяется для форсированных испытаний двигателей и силовых агрегатов. Динамометрические стенды, оборудованные тормозом, приобретают фирмы, которые испытывают новые системы управления или впрыска топлива, создают гоночные двигатели. Большим преимуществом такого диностенда является то, что на нем можно в режиме реального времени настраивать автомобиль в конкретных точках, хотя следует принимать во внимание существующие ограничения, особенно температурные. Автомобиль под полной нагрузкой вырабатывает наибольшую мощность для выбранных оборотов, а, следовательно, вырабатывает большое количества тепла. К сожалению, в результате такой работы двигатель нагревается и изменяет свои параметры (уменьшается его коэффициент полезного действия), несмотря на интенсивное охлаждение. Ни один вентилятор не в состоянии заменить воздушного канала с потоком воздуха около 200 км/ч – поскольку именно в таком «канале» движется быстро едущий автомобиль. Соответствие реальным условиям эксплуатации автомобиля сохраняется всего на протяжении нескольких десятков секунд при полной нагрузке. Такой режим замеров предусматривает использование хороших методов испытаний, эффективное охлаждение и четкое выполнение операций оператором.

Последовательность процесса замера в режиме постоянных оборотов:

  • оператор устанавливает в программе измерительные точки, в которых происходит стабилизация оборотов,
  • водитель разгоняет автомобиль, до упора нажимая на педаль газа (если замер должен выполняться при полностью открытой дроссельной заслонке). Динамометрический стенд автоматически увеличивает нагрузку до тех пор, пока обороты автомобиля не достигнут заданного значения, и автомобиль не будет ни ускоряться, ни тормозить. Значение мощности, вычисленное на основании показаний тензометра, выводится на экран в режиме реального времени. Тюнер может делать изменения во время замеров и тотчас же наблюдать эффекты на экране.

Как измеряется правильная мощность на стенде

Нам периодически задают вопросы, суть которых заключается в том — «Почему Ваш стенд показывает на 10-15 лс больше чем распространенный Dynojet»? Сразу хочу сказать — Вы правы. Мощностной стенд Диноджет действительно показывает несколько меньшую мощность. Попробуем в этой статье разобраться, кто прав — и приоткроем завесу тайны над некоторыми методами измерений, используемых нами.

Итак, как нам уже известно — стенд замеряет мощность при помощи определения ускорения эталонной массы (инерционный барабан). Чем быстрее разгоняется тяжелая болванка — тем больше мощность.

Напомним формулу вычисления крутящего момента, которую используют 99% мото-стендов:

t — момент, Н/м I — момент инерции вращающейся массы a — мгновенное ускорение

Опишем полную формулу определения мощности так:

P = (((m/2)*r2) *a) * ((RPM / 60) * 2*Pi)

P — Мощность Мотоцикла, в киловаттах m — масса вращающихся деталей (барабан, колесо и т. д.), килограммы r2 — радиус вращающихся деталей, метры a — угловое ускорение, измеряется датчиком оборотов барабана , Rad/s2 RPM — обороты барабана стенда, об/мин Pi — число Пи, 3.14 и т. д.

hint: Если в данный момент Вы что-то не понимаете — прочитайте этот абзац еще раз, посмотрите Wikipedia, учебники физики и т. д. 🙂 Эта формула является ключевой для понимания, как работает стенд. Если есть какие то моменты, не понятные Вам — разберитесь, пожалуйста — это очень важно для понимания дальнейшей информации.

Итак, мы получили мощность на заднем колесе мотоцикла в Киловаттах. Вроде, все правильно. Опустим пока момент, что нас не интересует эта мощность, а нужна мощность на коленчатом валу — разберемся — может где-то здесь есть ошибка!

А она — есть, не сомневайтесь. Это те самые I=m/2*r2. Момент инерции вращающихся деталей. Кажется, метод замеров гениально прост — измеряем ускорение тяжелой болванки и вычисляем мощность. Чем быстрее болванка набирает обороты — тем больше мощность мотоцикла который ее раскручивает.

Но, как бы не так. Представьте некий «эталонный мотоцикл» с мощностью на колесе 100 лс. Вы ставите его на диностенд. Делаете замер — показывает те самые 100 лс. Теперь — запрещенный прием, МЕНЯЕМ ЗАДНЕЕ КОЛЕСО НА ЧУГУННОЕ, весом 50 кг. И — Диноджет показывает уже не 100, а какие-нибудь 30 сил. Хотя мощность то не поменялась! Меняется только масса деталей, которые двигатель разгоняет. Меняем колесо на совсем-совсем-легкое, скажем углепластиковое. И диноджет показывает 150 лс.

Это — Второй ключевой момент в понимании алгоритмов стенда. Обычный стенд НИЧЕГО не знает про массу деталей мотоцикла. Никто же не будет взвешивать колесо мотоцикла перед замерами. Поэтому, при расчете используется только масса измерительного барабана. Прибавьте к этой массе в формуле — массу колеса, звезд, цепи и т. д. деталей мотоцикла — и вы получите РЕАЛЬНУЮ МОЩНОСТЬ НА КОЛЕСЕ (true wheel horse power — TWhp). Она уже на 5-6 лс больше той мощности, которую показывает Диноджетовский стенд. И именно эту мощность показывают все стенды в тормозном режиме.

Читать еще:  Тосол в блоке цилиндров двигателя: причины и способы решения

Соответственно, с ошибкой измерения мощности на Диноджете, в отличие от нашего стенда — ничего не сделать — все мотоциклы имеют разную массу колес, а динамометр это не учитывает.

Идем дальше. Цепь, звезды, подшипники колес — это трущиеся детали, которые потребляют мощность. Уменьшите трение в подшипниках — и стандартный стенд покажет большую мощность. Но ведь это не правильно — мы же настраиваем не трение в подшипнике, а Двигатель. И нам интересно знать, какая мощность на выходе ДВС.

Прибавьте потери на трансмиссии (Transmission Losses — Tl) к истинной мощности (TWhp) — и Вы получите мощность двигателя (Engine Power).

Итак, реальная мощность двигателя (та, которую показывает наш стенд) — это:

То есть, к реальной мощности на колесе (обязательно с учетом массы колеса мотоцикла!) прибавляем потери на трансмиссии. И Вы видите ту самую цифру, которая указана в Техническом Паспорте мотоцикла.

Теперь, расскажем подробнее — как наш стенд измеряет TWhp и Tl. Нет, мы не снимаем колесо и не взвешиваем его на весах. Мы не снимаем двигатель чтобы снять мощность с ведущей звездочки — нам это не надо. И весь замер длится максимум 3 минуты. Ни вы, ни оператор стенда — ничего не знает про формулы, моменты инерции, дифференцирование и прочие страшные термины — все делается полностью автоматически.

Типичный цикл замера:

Ключевые участки подписаны снизу цифрами. Объясним, что происходит при замере.

  1. Оператор плавно разгоняет мотоцикл с первой на 6 передачу. В этот момент ничего не измеряется.
  2. Оператор удерживает некоторое время (3-5 секунд) стабильную скорость на 6 передаче. В этот момент стенд измеряет передаточное отношение от барабана к коленвалу, без пробуксовки.
  3. Резко открываем газ на 100% — мотоцикл разгоняется, и в этот момент стенд замеряет мощность в инерционном режиме, точно так же как Dynojet.
  4. Сразу после «отсечки» — выжимаем сцепление. Барабан плавно замедляется. В этот момент измеряются потери на трансмиссии мотоцикла. Грубо говоря — чем меньше потери, тем дольше будет крутиться барабан.
  5. Момент истины — стенд прикладывает к барабану кратковременно тормозящее усилие на 1-2 секунды. Величина и время торможения строго определены. Именно в этот момент — зная, на сколько сильно замедлился барабан — определяется масса вращающихся деталей. Задача, обратная измерению момента — мы его уже знаем (с тензодатчика на тормозе), осталось по «ускорению» торможения определить момент инерции. Это очень просто, и к концу 5 этапа — который занимает всего 2 секунды и почти не чувствуется — мы узнаем точный момент инерции деталей мотоцикла. В этот момент становится известна TWhp
  6. Мотоцикл продолжает замедляться на выжатом сцеплении без торможения — продолжаем мерить потери на трансмиссии
  7. Замер закончен! Мы знаем — истинную мощность на колесе с учетом инерции деталей и потери на трансмиссии.

Суммируем эти цифры и получаем мощность на двигателе! Перед отображением на мониторе — мощность приводится к условиям стандартной атмосферы по алгоритму SAE. Что это такое — в следующих статьях.

Разумеется, все данные передаются на компьютер — и Вы можете попросить показать Вам любые из них. Если Вы хотите сравнить график с полученным на Dynojet — просто попросите вывести мощность с колеса без поправок инерции. Если хотите узнать, сколько доходит до заднего колеса — Вам нужен параметр TWhp. Для определения состояния мотора — подойдет только TWhp + Tl.

Можно так же узнать, насколько «убита» Ваша цепь или колесные подшипники — это параметр Потери на Трансмиссии.

Почему Dynojet стенд не измеряет точно?

Если добавить алгоритм измерения в софт стенда Диноджет — он будет измерять мощность точно так же как наш, и выводить разные массы, потери и так далее. Почти все необходимое «железо» в нем есть. Но, алгоритм — давно запатентован фирмой Bosch и лицензия на его использование стоит больших денег. Сопоставимых с ценой стенда. Поэтому, добавив такое программное обеспечение — стоимость диностенда бы выросла в 1.5-2 раза, а это потеря основного рынка — бюджетный стенд для настройки PowerCommander в «рядовых» зарубежных мотосервисах.

Так что, если Вы хотите проверить показания нашего стенда — сравнивайте их с данными точных исследовательских стендов SuperFlow или MAHA, либо с данными, указанными в ПТС мотоцикла.

А так же, внимательно читайте комментарии графикам со стендов — какая именно мощность на них отображена.

Измерение мощности на Dynamometer. Какая разница между мощностью с колес и на маховике?

Ключ к пониманию чего-нибудь заключается в определении основных слов объекта (предмета) “Dynamometer” – состоит из двух слов (dynamo) это Греческое слово обозначающее “power in motion” – мощность, сила в движении. Второе слово “meter” также Греческое – измерение. Можно просто назвать «Дайно» (часто называют Дино) – фактически машина (стенд) для измерения мощности в движении.

Существует два типа Дайно (стендов) – моторный стенд (engine dynamometers) и роликовый, барабанный, колесный стенд ( chassis dynamometers).

На фото — двигатель, закреплённый на моторном стенде

Для того чтобы измерить мощность двигателя на моторном стенде необходимо его снять с машины и установить на моторный стенд, подключив напрямую к маховику. Для этого используются специальные адаптеры, также необходимо подключить систему охлаждения и т.д. Процедура, занимающая много времени. Этот вид стендов в основном используют разработчики моторов. И это ЕДИНСТВЕННЫЙ МЕЖДУНАРОДНО ПРИЗНАНЫЙ МЕТОД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ.
Для тюнинга автомобилей такой вид стендов редко используется, из-за сложности подключения, больших трудозатрат и т.д. Для этих целей более эффективен (в ценовом плане) колесный стенд, вот о них мы сегодня и поговорим.

На фото: автомобиль стоящий на колёсном стенде

Колесный стенд – специально спроектирован для измерения мощности С КОЛЕС. Двигатель, генерирующий мощность на маховике, которая передается в КПП через сцепление. КПП в свою очередь передает мощность через дифференциалы, привода, карданный вал на колеса. Все эти девайсы, механизмы поглощают часть мощности и как результат, мощность, поставляемая к колесам – оказывается меньше чем на маховике двигателя. Потери варьироваться между 18%-28%. Мощность; на колесах это то, что определяет характеристику, эффективность автомобиля. Основная проблема заключается в том, что все производители машин определяют, указывают, измеряют мощность на маховике, а не на колесах. При этом много Дайно (колесных стендов) пытаются определить мощность мотора (на маховике) измеряя ее на колесах.
Количество потерь варьируется от автомобиля к автомобилю, очень много зависит от типа трансмиссии, размера шин, температуры КПП, подшипников и т.д.

ЧТО ДАЙНОМЕТЕР ИЗМЕРЯЕТ?

Любой дайнометер измерят момент и скорость, и исходя из этого рассчитывает мощность. Вот здесь и начинается большая неразбериха. Попытаемся разобраться.
Давайте представим, что мы хотим растолкать автомобиль. Когда мы начинаем толкать авто, мы прилагаем усилие (момент) на колеса. Если машина слишком тяжелая для нас, чтобы сдвинуть её с места, но мы при этом прилагаем определенное усилие (момент), даже если не произведена никакая работа (машина продолжает стоять на месте). Только когда мы сдвинем с места авто, будет произведена работа. Время в течении которого мы толкаем — определяет мощность, которую мы имеем.
Давайте представим, что у машины нет аэродинамического сопротивления, трения и т.д. Попросим 120-килограммового штангиста растолкать машину начиная с 0 км/час и пока он не достигнет своей максимальной скорости (где-то 20 км/час), в этот точке он больше не будет прилагать усилие (момент), а просто будет бежать с машиной, не забывайте (в нашем эксперименте нет сопротивления, потерь и т.д.) Скорее всего, он разовьет 20 км/час (свой максимум) через 50 метров.

Если мы попросим растолкать машину 90-килограммового чемпиона мира в беге на 100 метром, то он скорее всего через 50 метров достигнет только 15 км/час, но будет продолжать разгонять (ускорять) машину. Когда он достигнет скорости 20 км/час — он будет продолжать ускоряться (прилагать момент для ускорения машины), скажем до 30 км/час.

Для того, чтобы протолкать машину на 100 метров — штангист и бегун затратят одинаковое количество времени, точки 100 метров они достигнут в один момент времени. Это значит, что у штангиста и бегуна одинаковая мощность.

Если мы представим, что машину будет толкать здоровенный мужик (с моментом и силой — как у штангиста и скоростью — как у бегуна), то он будет продолжать ускоряться, толкая машину и при достижении скорости 20 км/ч (в точке 50 метров) и соответственно затратит меньше времени на 100 метров, он реально мощнее значит.

Переведя на язык машин, можно сказать, что штангист — это американский 5-литровый Chevy, бегун – Honda Integra 1.8, а здоровенный мужик – Porsche 911 turbo. Теперь мы понимаем, что мощность это – момент, умноженный на скорость.

Если мы измеряем момент на маховике, то мы умножаем результат на обороты двигателя, для вычисления мощности. На хорошем дайнометре мы измеряем момент на роликах и умножаем на скорость на колесах (или роликов). Правильнее будет в данном случае использовать не слово момент, а приложенное усилие tractive effort, но суть от этого не меняется, пусть будет момент.
Как только мы измерили момент и умножили его на скорость — получим мощность, она измеряется в лошадиных силах или киловаттах.

Когда-то лошадиные силы измерялись исходя из рабочего объема двигателя. Это было нужно для определения налога, который владелец машины должен был платить.

Но со временем появились умные парни которые научились получать большую мощность из такого же мотора (скажем с двух литров кто-то снимал 90 л.с., а кто-то 115 л.с.). После этого появился новый термин Brake horsepower (BHP). Он показывает — какая мощность необходима, чтобы затормозить двигатель в ФИКСИРОВАННЫХ ОБОРОТАХ (это очень важно, ниже поясню).

Точнее это значит, какое усилие (момент) необходимо приложить, чтобы двигатель держал определенные обороты (конкретные, фиксированные) при 100% открытом дросселе и умноженное это на обороты или скорость. 1 лошадиная сила по SAE (Society of Automotive Engineers) Brake horsepower равняется 0.746 Киловатт, а в метрической системе 0.736. Все теории я думаю достаточно. Теперь мы определились, что такое момент, мощность (я знаю, что многие это помнят еще со школы, просто хотел напомнить тем, кто забыл).

Читать еще:  Цвет свечей зажигания: что означает белый, красный и другие цвета


Существует 2 разных типа колесных стендов (дайнометров). Одни называются loading dynamometer — такие измеряют мощность при загрузке по принципу steady state, а именно — измеряют момент (усилие) приложенное для того, чтобы тормозить колеса, тем самым давая нам реальные данные. Это дорогие стенды, используются тюнерами для настройки моторов во всех режимах, т.к. позволяют тюнеру настраивать двигатель при константой скорости, при различных нагрузках (от 0 до 100% открытой дроссельной заслонки).
А другой вид (тип) стендов — Inertia dynamometer (инерционные дайнометры) – измеряют скорость, динамику разгона роликов (не приложенное усилие) и потом динамику остановки роликов. Это дешевые стенды, применяются для измерения мощности на моторе (маховике).
Несколько слов о Steady State тесте.
Этот метод измерения единственный, который признается во всем мире. Используется он как на моторных стендах, так и на загрузочных роликовых дайнометрах. Принцип такой – измерения только при постоянной скорости, 100% открытой дроссельной заслонке (полный газ), в течении минимум 3 секунд (это необходимо, для того чтобы получить информацию о возможностях системы охлаждения двигателя engine cooling capacity). Обычно измерения производятся через каждые 500 оборотов (может быть и через 100 об/мин).
Выглядит это так:

На электронном табло в видео: сверху показана — мощность, а снизу — скорость автомобиля. В данном случае замер происходит на 6000 об/мин.

ИЗМЕРЕНИЯ НА Inertia dynamometer

Измерения на инерционном дайнометре основаны на принципе измерения акселерации и дикселерации роликов (барабанов) стенда. Машина устанавливается на стенд, даётся полный газ и раскручивается до максимальных оборотов, потом выключается передача (или выжимается сцепление) — и измеряется дикселерация колес. После этого компьютер на основе этих данных выдает мощность на маховике мотора (при правильной настройке — достаточно точно).

И вот здесь, как я понял большая путаница с этим графиком. Он выглядит так.

Здесь показано на снимке два графика. На одном — мощность на маховике мотора (верхний), а на другом — скорость разгона роликов. Многие пытаются выдать значения с нижнего графика — за мощность на колесах. ЭТО НЕ ТАК – ЭТО НЕ МОЩНОСТЬ НА КОЛЕСАХ, ЭТО ВСЕГО ЛИШЬ ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ НА МАХОВИКЕ. На них вообще лучше не обращать внимание…

Из своего опыта, а я работал на всех видах стендов (включая моторный) эти значения (нижняя полоска графика) — очень часто отличаются от реальных колесных, измеренных на загрузочном стенде, по методу Steady State теста ( обычно на 10-15%). Это промежуточное значение, которое некоторые люди пытаются выдать за мощность на колесах, зависит от многих факторов (я не буду здесь писать об этом, это еще на несколько страниц). Один из факторов – передаточное значение в КПП должно быть равно единице. Но повторюсь, этот вид стендов достаточно точно может измерить только мощность на маховике (верхний график на приложенном снимке).

Подытоживая вышесказанное. Официально признанный метод измерения во всем мире, только один — Steady State. Соответственно, если вы хотите знать мощность мотора своего авто – надо измерить его на моторном стенде (фото вначале поста, где двигатель стоит на таком, отдельно от машины).

Если нужна мощность на колесах – можно измерить только на загрузочном роликовом стенде, и только если всё делать по методу Steady State теста.

Возможно вы уже изучали известные во всем мире дайно датабазы. Так вот, очень серьезные тюнинговые компании указывают там мощность только с колес (если измеряют на роликовом или колесном стенде) и/или мощность на маховике, если она было получена с моторного стенда. У них могут быть большие судебные разбирательства, штрафные санкции если информация окажется некорректной или предоставлена при измерениях по каким-то другим, официально непризнанным методам измерения.

Теперь немного картинок. Как-то настраивал автомобиль российскому клиенту. Машина — Мерседес C200, W204 (1.8 литра, турбо) мощность по тех.паспорту 184 л.с. Клиент уже произвел перед этим кое-какие модификации для поднятия мощности. Он производил замеры в Москве на дайно-стенде, которые якобы показали 210 сил на маховике. Нами были сделаны свои измерения. Вначале мощность на колесах – результат 160 л.с. (напомню, это с учётом потерь в трансмиссии, ходовой части и т.д.).

После того как мы поработали с машиной мощность на колесах стала 218 сил. Разница составляет 58 сил. Это значит, что машина (не двигатель, а именно машина в целом) реально получила прибавку в 36.2% мощности (в динамике и т.д.)
Ради эксперимента (для меня) и маленьких цифр для клиента (которые он увидел, с колес) был произведен замер динамичный, инерционный — результат 268 л.с. на маховике, а по паспорту напомним у этой модели 184 л.с.

Но я не остановился на этом и поэтому хочу Вам показать еще и этот график, в котором мы можем увидеть промежуточные значения (не имеющие ничего общего с реальной мощностью на колесах). Так там мы видим максимальное значение РАВНЯЕТСЯ 240. НО В РЕАЛЬНОСТИ У ЭТОЙ МАШИНЫ, МОЩНОСТЬ НА КОЛЕСАХ — 218 Л.С.

А про цифру 240 вообще лучше никому не говорите — чтобы не выглядеть глупо со стороны. Ещё раз повторюсь — это НЕ КОЛЁСНАЯ МОЩНОСТЬ.

А теперь небольшая часть — специально для субаристов: у Subaru WRX STI объёмом 2.5 литра 2008 года по паспорту 300 л.с.
В то же время в официальных дайно дата базах: 220-225 л.с. на колесах.

Т.е. пока мощность дойдёт от мотора до точек контакта шин с дорожным покрытием, то потеряется 75-80 л.с. в трансмиссии, ходовой и т.д.

У мирового лидера в настройках Subaru – СОВВ: 223 л.с. на колесах

Я придерживаюсь следующего принципа измерения. Приехала машина, скажем Subaru, измерили мощность перед модификациями и настройкой, получилось скажем 223 л.с. с колёс. После работ измерили ещё раз и получили например 400 л.с. Прибавка составила 400-223=177 сил с колёс или 79%. А какова получилась прибавка на маховике мотора — не знаю, да и не хочу знать, ведь машина едет колесами. Но знаю одно, что мощность, которую я замерил — правильная, и указана реальная, и это мощность с колёс. Но если вам больше нравится оперировать мощностью мотора с маховика — ваше право. На примере этой статьи, надеюсь вы поняли разницу в видах измерений мощности, и как правильно их трактовать.

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.

Основные показатели ДВС

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.

Виды мощности

Для определения характеристик двигателя применяют такие понятия мощности как:

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.

Внешняя скоростная характеристика (ВСХ)

Внешняя скоростная характеристика двигателя показывает зависимость мощности, расхода топлива и крутящего момента от числа оборотов коленвала. Все эти параметры показываются графически в виде кривых.

Внешняя скоростная характеристика

На рисунке можно видеть кривые с обозначениями Pe – мощность двигателя, – крутящий момент, ge – удельный расход топлива. Как видно, с ростом числа оборотов и мощности увеличивается расход топлива. Крутящий момент растет до определенного уровня, а затем идет на спад. В точке, где наиболее эффективный крутящий момент и мощность двигателя, будет самый оптимальный показатель расхода топлива.

Читать еще:  Компрессор кондиционера на opel (astra h, vectra, zafira): неисправности муфты и ремонт

Производители моторов борются за то, чтобы максимальный крутящий момент двигатель развивал в как можно более широком диапазоне оборотов («полка крутящего момента была шире»), а максимальная мощность достигалась при оборотах, максимально приближенных к этой полке. Такой двигатель и из болота вытянет, и в городе позволяет быстро ускоряться.

Внешняя скоростная характеристика дает оценку динамическим характеристикам автомобиля, определяет КПД и топливный расход при разных параметрах.

Высокий крутящий момент на более низких оборотах увеличивает тяговую силу агрегата, грузоподъемность и проходимость.

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.

Как измерить мощность подвесного мотора. Измерьте мощность подвесного мотора: на стенде или мулинеткой

Какую мощность стал развивать мотор после переборки или ремонта, модернизации или форсировки? Какова потеря мощности, вызванная износом?

На эти и многие подобные вопросы наиболее точный ответ дают только испытания, в процессе которых может быть получена внешняя скоростная характеристика (рис. 1), — зависимость развиваемой двигателем мощности от числа оборотов при максимальном открытии дроссельной заслонки.

Рис. 1. Внешняя скоростная (1) и
винтовая (2) характеристики мотора

Непосредственно мощность двигателя не может быть измерена, и определяется косвенным путем — посредством замера крутящего момента и числа оборотов коленчатого вала с последующим расчетом по известной формуле:

Ne= Mкрnкв 716,2 л. с.,

где Mкр — крутящий момент, кгм; nкв — число оборотов коленчатого вала, об/мин.

Крутящий момент измеряют на специальных тормозных стендах. (Его можно установить для коллективного пользования на любой лодочной стоянке.) Основная и самая сложная его часть — собственно тормоз с весовым механизмом, с помощью которого можно измерять и регулировать задаваемую двигателю нагрузку (тормозной момент).

Существует много типов механических, гидравлических и электрических тормозов, но самый простой и доступный для самостоятельного изготовления — колодочный (механо-фрикционный) тормоз. Испытательный стенд с таким тормозом состоит (рис. 2) из жесткой стальной (например, сварной из уголка) рамы с «транцевой» доской для навешивания мотора, щитка для закрепления тахометра и силоизмерителя (динамометра), тормозного барабана и колодочного тормоза.

Рис. 2. Устройство стенда
с механическим тормозом

1 — топливный бак; 2 — винт регулировки
тормозного момента; 3 — испытуемый мотор;
4 — доска для навешивания мотора;
5 — динамометр; 6 — тахометр дистанционный;
7 — пластина (демпфер); 8 — рычаг тормоза;
9 — колодочный тормоз с барабаном;
10 — сварная рама.

Колодочный тормоз (рис. 3) состоит из чугунного тормозного барабана, насаженного на гребной вал мотора вместо винта, нижней колодки тормоза, жестко связанной с рычагом, и верхней — свободно вращающейся на пальце. Винтом, который изменяет силу натяжения колодок, регулируется тормозной момент. Рычаг подсоединен к силоизмерительному устройству — динамометру. Для гашения колебаний рычага в плоскости вращения тормозного барабана к этому же концу рычага в горизонтальной плоскости приварена стальная пластина.

Рис. 3. Устройство колодочного тормоза

1 — нижняя скоба; 2 — гайка; 3 — втулка; 4 — пружина; 5 — винт регулировки тормозного
момента; 6 — верхняя скоба; 7 — винт крепления колодки; 8 — тормозная колодка;
9 — тормозной барабан; 10 — скоба для подсоединения динамометра; 11 — рычаг тормоза;
12 — пластина (демпфер); 13 — кница; 14 — палец.

Перед замером мощности стенд устанавливается в резервуар с водой или прямо на дно водоема так, чтобы обеспечивалось нормальное заглубление «ноги» подвесного мотора. Можно вместо рамы сварить прямоугольный бак и наполнять его водой до необходимого уровня.

Мотор запускают с включенным ходом «вперед» при полностью отпущенных колодках тормоза. Следя за тахометром, постепенно увеличивают обороты и так же постепенно затягивают колодки, добиваясь, чтобы двигатель развил максимальное паспортное число оборотов при полностью открытом дросселе (положение ручки «полный газ»). Этот момент — начало измерений. Производится первая запись: показания тахометра в об/мин и показания динамометра в кг. Затем колодки вновь подтягиваются так, чтобы обороты двигателя снизились на 200-300 об/мин, после чего вновь записываются показания приборов. Так ступенями (ручка газа все время в положении «полный газ») через приблизительно равные интервалы снижается число оборотов, и на каждой ступени производится запись показаний тахометра и динамометра. Тормозить двигатель достаточно до 3000-3500 об/мин. После этого производится такое же ступенчатое отпускание колодок с записью показаний приборов и испытание заканчивается, когда обороты двигателя вновь достигнут своего номинального значения.

Крутящий момент (а он равен по абсолютной величине тормозному) вычисляется по формуле:

где Р — показания динамометра, кгс; L — плечо тормозного рычага, измеренное в метрах от оси гребного вала до точки крепления к рычагу тяги динамометра.

Вычисляя мощность, необходимо учитывать передаточное отношение редуктора, так как число оборотов измерялось у коленчатого вала, а тормозной момент на гребном валу.

Ne= Mкрnквiр 716,2 л. с.,

где iр — передаточное отношение редуктора ( iр ).

По этой формуле вычисляется значение мощности на гребном валу, т. е. с учетом всех механических потерь в передаче. После подсчета мощности по всем точкам замера строится график зависимости Ne= &#402(n) (рис. 1).

При использовании тахометра с ценой деления 100 об/мин, динамометра с ценой деления 0,2 кг (и принимая погрешность замера длины рычага ±1 мм) погрешность замера мощности будет лежать в пределах 2-2,5%, то есть при мощности мотора 20 л. с. абсолютная погрешность будет равна ±0,5 л. с. Для практических целей такая точность вполне достаточна.

Можно построить график зависимости мощности от оборотов и не прибегая к испытаниям на стенде. Для этого нужно воспользоваться тарированным лопастным гидравлическим тормозом (мулинеткой). На рис. 4 показана мулинетка, рассчитанная для применения на моторах мощностью 20-25 л. с., а на рис. 5 ее тормозная характеристика — зависимость потребляемой мощности от числа оборотов.

Рис. 4. Мулинетка для подвесных моторов мощностью 20-25 л. с.

Рис. 5. Тормозная характеристика мулинетки

При вращении мулинетки, установленной вместо гребного винта, вся мощность мотора расходуется на преодоление сил сопротивления вращению.

Поэтому сам процесс измерений очень прост — мулинетка устанавливается вместо гребного винта, запускается мотор (установленный прямо на транце лодки) и при включенном ходе «вперед» на полном газу замеряется число оборотов коленчатого вала. Далее с учетом передаточного отношения редуктора по тормозной характеристике мулинетки определяется мощность, развиваемая мотором на гребном валу при данном числе оборотов. Таким образом находится одна точка внешней скоростной характеристики мотора. Для получения всей скоростной характеристики в интересующем нас диапазоне чисел оборотов необходимо воспользоваться эмпирическими зависимостями (рис. 6 и 7), установленными на основании обработки статистического материала и многократно проверенными автором на практике.

Рис. 6. Внешняя скоростная
характеристика 2-тактных подвесных
лодочных моторов в относительной
системе координат

Рис. 7. График ограничения номинального числа оборотов в зависимости
от цилиндровой мощности мотора

Мощность двигателя внутреннего сгорания (и, в частности, двухтактного) зависит от рабочего объема и числа цилиндров, числа оборотов, теплоты сгорания горючей смеси и ряда безразмерных коэффициентов, характеризующих рабочий процесс.

Относительная мощность определяется по формуле:

N = N Nmax =&#966 ( n ne )

где вследствие простого алгебраического сокращения размерных величин остаются лишь безразмерные коэффициенты (индикаторный и механический к. п. д., коэффициент избытка воздуха и коэффициент наполнения). Поскольку их относительное изменение от числа оборотов для двухтактных двигателей потребительских подвесных моторов практически одинаково, то в относительной системе координат внешние скоростные характеристики моторов как бы сливаются в одну кривую независимо от числа цилиндров, рабочего объема и системы продувки (рис. 6). Пользуясь этой кривой или ее уравнением, можно по одной известной точке Nmax и зная ne рассчитать всю внешнюю характеристику подвесного мотора в абсолютных координатах.

Для этого необходимо вначале определить обороты мулинетки с учетом передаточного отношения редуктора ip, то есть

и по тормозной характеристике (рис. 5) найти тормозную мощность N. Делением паспортной мощности на число цилиндров находим цилиндровую мощность Nц и с помощью графика 7 определяем максимальные обороты n. Далее определяются относительные обороты двигателя с мулинеткой

n = nM ne

и по графику 6 (или по формуле) находится относительная мощность, а из выражения

N = N Nmax

вычисляется максимальная мощность.

Последовательно принимая значения меньше единицы (например, 0,95; 0,9; 0,85; и т. д.), с помощью графика 6 определяем другие точки внешней характеристики.

Следует сказать, что при равных условиях точность этого метода несколько ниже, чем при испытаниях на стенде. Погрешность его определяется, с одной стороны, погрешностью графиков (которая уже независит от экспериментатора), и с другой — погрешностью измерения числа оборотов при испытаниях.

Для того чтобы общая относительная погрешность конечного результата при определении Nmax не превысила 2-2,5%, необходимо измерять число оборотов не грубее, чем ±15 об/мин. К такой точности можно приблизиться, использовав для определения оборотов секундомер и счетчик импульсов, с помощью которых можно определить количество оборотов коленчатого вала за какой-то промежуток времени (не менее 25-30 секунд) и затем подсчитать среднее значение числа оборотов в минуту.

При работе с мулинеткой мотор должен быть заглублен так, чтобы полностью исключалась возможность прососа к ней воздуха; а также обеспечена работа в условиях «безграничной жидкости», т. е. эксперимент должен производиться на глубокой воде и в отсутствие стенок.

Мулинетку можно использовать для сравнительной оценки нескольких однотипных моторов: наибольшую мощность имеет тот мотор, который с той же мулинеткой развивает наибольшее число оборотов.

Графики рис. 5 и 6 могут быть использованы и самостоятельно, когда по каким-либо причинам отсутствует «фирменная» скоростная характеристика. В этом случае с их помощью по паспортным данным мотора Nном и nном может быть построена характеристика, которая является некоторой средней характеристикой для моторов данной марки.

Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки:

Ссылка на основную публикацию