Зачем та мощность?

15362 17
Зачем та мощность? "Продает автомобиль мощность, а разгоняет - крутящий момент". О влиянии двух этих характеристик на динамические качества еще поговорим, но что верно, то верно: в глазах рядового автолюбителя мощность - один из важнейших параметров автомобиля. Однако далеко не каждый сходу сможет объяснить "на пальцах", что такое мощность (не говоря уже про крутящий момент), как она измеряется и почему именно в лошадиных силах. С последнего и начнем...


Причем здесь лошади?

Это сейчас за единицу мощности Международной системой единиц (СИ) принят ватт (1 Вт - это мощность, при которой за 1 секунду совершается работа в 1 джоуль). До этого широко использовался термин "лошадиная сила", который ввел изобретатель паровой машины Джеймс Уатт. Он рассчитал, какую работу выполняют на угольных шахтах лошади, поднимающие при помощи блоков бочки с породой. Выяснилось, что в среднем одна лошадь за одну минуту способна поднять груз массой 180 фунтов на высоту 181 фут, или же 33.000 фунто-футов в минуту.

На диностендах измеряется крутящий момент "с колеса", а реальная мощность определяется путем расчетов. В частности, вычитаются трансмиссионные потери

Несмотря на то, что мощность давно измеряется в ваттах, многие до сих пор используют и лошадиные силы. Только следует учитывать, что "лошадки" бывают двух "пород": рассчитанные Уаттом и до сих пор принятые в Великобритании и США английские hp (1 hp = 745,69988145 Вт) и метрические PS (1 PS = 735,49875 Вт). То есть двигатель мощностью 100 кВт развивает порядка 136 "метрических" л.с. (PS), или около 134 "английских" hp. Как видно, разница составляет менее 1,5%. Но указывать мощность в "лошадях" нынче анахронизм.

Мощность и момент

Воздействуя на тело и перемещая его, сила производит работу. Лошадь таскала бочки из угольных шахт, а в цилиндре двигателя внутреннего сгорания газы давят на поршень и перемещают его, тот воздействует на шатун, который, работая как рычаг, в свою очередь вращает коленвал - на выходе получаем внутренне усилие, возникающее под воздействием приложенных нагрузок. Это и есть крутящий момент, измеряемый в ньютон-метрах (Нм).

На этом графике впечатляет не столько величина максимального крутящего момента (310 Нм), сколько его ровная полка и те обороты, при которых она достигается и держится. При этом мощность составляет чуть более 90 кВт и резко обрывается после 3500 мин/об. Такие характеристики типичны для современного дизельного двигателя

Кстати, во время стендовых испытаний измеряют как раз крутящий момент на валу двигателя. Зная его величину и число оборотов, при которых он достигается, можно определить и мощность двигателя, так как она равна произведению крутящего момента на частоту оборотов двигателя.

При этом нельзя не заметить, что максимальные значения этих двух связанных между собой характеристик достигаются при разных оборотах. Так, наибольшую мощность серийный бензиновый двигатель развивает лишь при 5500-6500 об/мин, тогда как пик крутящего момента достигается уже при 3500-4000 об/мин на атмосферных версиях и при 1700-4000 об/мин - на турбированных.

Все объясняется просто. Максимальный крутящий момент достигается тогда, когда в цилиндры обеспечивается наибольшая подача горючей смеси. С ростом оборотов неизбежно возникает момент, когда продолжительности фаз открытия-закрытия клапанов уже недостаточно для того, чтобы в цилиндры подавалось необходимое количество воздуха - на этом "максимальная отдача" прекращается. Мощность еще какое-то время продолжает расти. Пусть с ростом оборотов "качество" работы (момент) падает, но ведь ее "количество" (мощность) увеличивается до тех пор, пока потери на трение в ШПГ и уменьшение подачи горючей смеси не дадут о себе знать.

Это уже бензиновый мотор с турбонаддувом - на это также указывают полка максимального крутящего момента и обороты, при которых она достигается. Обращает на себя внимание и кривая мощности: рост вплоть до 5000/мин, после чего она держится на пике еще тысячу оборотов

С целью расширения диапазона "рабочих" оборотов и применяются хитрые конструкции впускного коллектора, изменяемые фазы газораспределения и прочее. Хотя, конечно же, наибольший эффект дает наддув, позволяющий значительно увеличить подачу смеси в цилиндры, соответственно, поднять крутящий момент и мощность мотора. Но обеспечить при этом максимально широкий диапазон оборотов, при которых сохраняются высокие характеристики крутящего момента и сводится к минимуму эффект турбоямы, конструкторы смогли лишь в последние годы.

Брутто, нетто, "с колеса"...

Порой в технической документации (каталогах) можно увидеть словосочетания "мощность брутто" или "мощность нетто". Что это значит? В любом случае речь идет о так называемой эффективной мощности, то есть снятой с двигателя на стенде без учета трансмиссионных потерь. При этом мощность нетто измеряется на двигателе с выпускной системой и всем навесным оборудованием (генератором, генератором, компрессором кондиционера и т.д.). Такую мощность еще называют реальной, как правило, именно она официально заявляется производителем. Мощность брутто (или "стендовая") измеряется на двигателе, не обремененном "навеской". Соответственно, снимаемые в этом случае показатели оказываются на 15-20 % выше.

Кстати, есть еще и такое понятие, как тяговая мощность, снятая не с маховика двигателя, а "с колеса". С другой стороны, она в большей степени характеризует энерговооруженность самого автомобиля, чем двигателя, ведь мотор может быть одним и тем же, а трансмиссии (и потери в них) - разными. Самый простой пример: при равной реальной мощности двигателя тяговая мощность полноприводного автомобиля должна быть ниже из-за больших трансмиссионных потерь.

С нагрузкой и без

Редкий владелец мощного автомобиля не пытался улучшить характеристики двигателя. Или как минимум измерить, сколько же "лошадок" и ньютон-метров он выдает. Проверить эти характеристики позволяют так называемые диностенды, которые различаются по конструкции, но в целом их можно разделить на "нагрузочные" и "инерционные". Считается, что на последних получить достоверные данные по турбомотору достаточно проблематично, так как во время измерений нет необходимой нагрузки на двигатель. Тем не менее с турбомоторами работают и на таких измерительных комплексах.

Но не зависимо от типа стенда измерения производятся как раз "с колеса". Поэтому, чтобы показать не только тяговую, но и реальную мощность "на валу", оборудование измеряет и учитывает трансмиссионные потери. Конечный итог испытаний - график с моментом и мощностью - также является результатом компьютерных расчетов.

Нестабильная величина?


Насколько заявленные производителем цифры соответствуют действительности? Как утверждают специалисты, работающие с замерами тягово-мощностных характеристик, в целом получаемые данные очень близки к заводским характеристикам, хотя и могут незначительно отличаться в ту или иную сторону. А коррективы вносит... погода!

"Температура, давление, влажность - все это имеет влияние на мощность, - рассказывает директор "Автотерапии" Андрей Батечко. - От погоды характеристики зависят, особенно это заметно на турбированных моторах. Важный фактор - охлаждение интеркулера и впускного коллектора. Чтобы имитировать обдув моторного отсека набегающим воздухом, как в реальных условиях движения, мы используем специальные фены. Но все равно, за те 20 минут, что машина стоит на стенде, разогревается впускной коллектор (например, с 30 до 70 градусов) - и мы теряем 20 л.с. Глушим мотор, машина остывает, делаем повторный замер через полчаса - опять на 20 л.с. стало больше. А настройки не менялись!"

На тягово-мощностные характеристики влияет и техническое состояние автомобиля. Понятно, что неисправности турбонаддува "съедят" не один киловатт и ньютон-метр. Но должны сказаться и другие проблемы: забитый катализатор, вовремя не замененные свечи зажигания, засорившийся воздушный фильтр. Но это в теории, а как дело обстоит на практике? Попробуем проверить, проведя серию экспериментов на "бэушке", и обязательно расскажем в одном из следующих номеров.

Иван КРИШКЕВИЧ, фото автора.
Пожалуйста, подождите...

Самое обсуждаемое