Ликбез: Замеры мощности различными стендами.
Приветствую всех читателей драйва.
Публикую запись в этом разделе, так как здесь напрямую обсуждаем результаты.
И так, в последнее время вижу очень много споров и негатива от мягко говоря завистливых юзеров, которые похоже не могут подготовить сильные моторы, потому обвиняют во лжи и подстройке всего и вся, включая все Московские стенды, называя местных настройщиков шарлатанами. Смешно, конечно, только зачем это?! На дороге и по динамике схожих и стоковых машин в большинстве случаев и так будет все ясно. Тут скорее комплексы маленькой пипирки или психологические травмы детства.) Показывать пальцем на них не буду, пол драйва уже знают про них…но речь не об этом.
Перейдем от побудивших причин к сути.
Что касается стендов, они есть роликовые мощностные нагрузочные, которые дают переменную нагрузку на барабаны, в том числе могут зафиксировать точку оборотов нагрузкой. Очень удобно в настройке определять эффективный угол с большей мощностью, это более сложные стенды, например Maha. Инерционные роликовые с постоянной нагрузкой попроще, это Super Flow, их большинство в Москве. Есть ступичные. Возможно это не все из известных.
Теперь рассмотрим колесные силы на этих стендах, то есть измеренные на барабанах или ступицах, которые якобы должны соответствовать силам на дороге. Но это не совсем так, давайте разбираться почему.
На ступичном стенде замер производится крепежом к ступице устройства измеряющего упрощенно силу и скорость, для расчета кривой момента и после мощности этого достаточно. Но первое, из реальной цепочки на дороге исключается само колесо, то есть отсутствуют инерционные потери в его раскрутке и второе, нет сил трения на смятие покрышки.
Перейдем к инерционному стенду. Super Flow имеет два ролика большого диаметра, колеса встают сверху.
Метод измерения тот же, снимается с роликов изменение силы и скорости, но в отличии от первого рассмотренного стенда тут уже присутствуют колеса и трение смятия покрышек обоих осей, но стенд не меняет нагрузку. Какой есть постоянный момент инерции роликов, то и раскручиваем.
Пример атмосферный Лансер 1,6. по итогу WHP 137лс.
Теперь поговорим про более сложный нагрузочный стенд Maha. В нем на каждую ось имеется по два небольших в диаметре ролика, колеса встают между ними, чем сильнее притянуть авто тросами, тем больше сомнутся покрышки и соответственно будет больше сил трения покрышек. Но это не все отличие от инерционного, в нем перед замером вводится масса и Сх, то есть стенд пытается имитировать реальный разгон на дороге, поднимая нагрузку на ролики с увеличением скорости. Силы лобового сопротивления растут согласно квадрату скорости. В отличии от инерционного по графикам видно, что на этом стенде кривая потерь нелинейна и зависит от скорости.
В итоге прогон замера на нагрузочном Maha в два раза дольше чем на инерционном Super Flow, то есть нагрузка на мотор и трансмиссию выше, резина дымится, сил потерь больше.
Смотрим следующую картинку, стенд Maha та же машина из первого примера, WHP уже 113лс, а на маховике также 162лс. Помимо этого на графике замер стока Лансер 1,6 98лс, результат 97-99лс в зависимости от системы SAE или DIN.
В итоге мы имеем на трех разных стендах совсем различные условия для получения силы и скорости на роликах или ступицах. 137лс колесных на Super Flow равны 113лс колесных на Maha, передача замера одинаковая 4.
Первый вывод!
Колесные силы на стендах являются УСЛОВНО КОЛЕСНЫМИ, предназначены для дальнейшего вычисления сил на маховике, в чем и есть предназначение стендов. Их — эти силы нельзя корректно сравнивать между различными стендами, как пытаются сделать некоторые, включая пересчет единым для определенного привода % потерь. Да, можно их сравнивать, но в пределах как минимум одного типа стенда и на одном диапазоне скоростей, если модель машина одна, то на равных передачах. Остальное все будет с точностью как по воздуху посчитать абсолютную мощность, это разброс плюс-минус 10-15% от разной эффективности ДВС, то есть только оценочно, но это обсудим отдельно в следующей записи.
Далее давайте разберемся с потерями, % потерь трансмиссии, насколько они реальные на стендах.
Потери трансмиссии состоят из механических и гидравлических потерь.
Механические — это трение в зубчатых механизмах, карданных шарнирах, подшипниках, зависят от качества обработки и смазки трущихся деталей.
Гидравлические — это перемешивание и разбрызгивание масла в узлах трансмиссии, зависит от вязкости, уровня, скорости валов и шестерен.
КПД трансмиссии есть произведение КПД всех механизмов входящих в ее состав. Чем больше зубчатых передач (гипоидная пара имеет меньший КПД, чем прямозубая), карданных шарниров, подшипников, тем ниже общее КПД.
КПД трансмиссии варьируются на переднем приводе 12-14%, задний привод 12-14-16%, полный привод 18-20-25%.
С процентами определись, теперь перейдем к расчетам потерь трансмиссии на стендах.
На ступичном стенде с которым я сталкивался % потерь просто вводился из базы данных, там были цифры для моно привода в районе 8%.
На инерционном Super Flow можно также ввести данный % потерь из базы или замерить выкатом.
На Лансере из примера специально просил замерить выкатом и сравнить что стоит в каталоге по этой машине. Как бы не пытался найти разницу, цифры совпали и мне оператор стенда указал, что нечего его учить как правильно работать со стендом, он замерял машин больше чем их я видел.)
На мощностном нагрузочном Maha потери считаются только на выкате, других вариантов нет, стенд все сам считает в автоматическом режиме.
Второй вывод!
Потери на стенде нельзя измерить корректно, результаты на стенде нельзя напрямую связывать с % потерь трансмиссии, эти цифры только лишь вспомогательные для расчета точных маховичных.
Насколько точные спорить смысла нет, но даже замеряя авто в 500+лс стоковых сил, если стенд нормально откалиброван, никто ничего умышленно не подстраивает с выкатом или % потерь, или еще что-то, то стенды очень точны.
Пример: Заявлено производителем 575лс 750Нм
Да возможно есть какой-то разброс между стендами и никто с этим не спорит, точнее можно замерить на моторном стенде, но это уже не быстро и не дешево. Ну больше или меньше у меня/тебя на 5лс, глупость полная спорить об этом. А на одном стенде, делая три прогона ничего не меняя, разница например у Лансера 160лс была в 0,5лс, то есть каждый стенд меряет с очень маленьким разбросом результатов.
Всем мира и правильного понимания физических процессов в машинах и механизмах.
Как оценить мощность двигателя без стенда
Для чего это собственно… дело в том, что регламенты некоторых любительских чемпионатов, зачастую построены на ограничении мощности автомобилей в том или ином классе. В регламенте LADA Time Attack Cup’2018 (на примере которого я буду повествовать), мощность двигателя для класса Extra Light не должна превышать 100л.с., для класса Light – 130л.с., для класса Race – 160л.с., всё что больше – в Unlim. В топе вопросов по регламенту у частников (как начинающих, так и опытных) – а как вы собираетесь измерять мощность?
Начнем с того, что в измерении мощности поголовно у всех автомобилей в любительском чемпионате вроде LTAC, разумеется, нет совершенно никакой необходимости. Измерениям целесообразно подвергать лишь отдельные автомобили, результаты которых по какой-то причине выше, чем едет основная масса класса, либо те автомобили, на которые подан протест. В некоторых случаях замеры в профилактических целях можно проводить на автомобилях по субъективному выбору организаторов, например, исходя из предварительного анализа времен круга или хронометража по секторам трека.
Мощность автомобиля даже в условиях отсутствия колесного стенда можно определить по двум принципам:
1. Качественно – это насколько больше или меньше мощность в сравнении с некоторой «эталонной» машиной.
2. Количественно – это числовое значение максимальной мощности в л.с. и кВт.
И первое и второе позволяет делать Racelogic Perfomancebox и тому подобные приборы, а также это можно рассчитать онлайн, зная массу авто и его разгон до 100км/ч.
«Всё это очень неточно», как считают многие. Здесь надо понять и принять следующее — во-первых, по большому счету не особенно важна абсолютная точность показаний, поскольку автомобиль мы оцениваем не в вакууме, а в достаточно строгих рамках, относительно определенного зачетного класса. Поэтому гораздо более важными являются сравнительные цифры. А во-вторых, по моему личному опыту, точность подобных методов измерения не настолько уж и плоха в сравнении с теми же колесными стендами, но повторюсь – это всё не столь важно для описываемых в данном посте целей.
Так вот, в подавляющем большинстве случаев, на мой взгляд, более чем достаточно определить именно качественную (сравнительную) мощность. Для этого в одной или нескольких зачетных попытках ставим на автомобиль Racelogic, или в крайнем случае телефон с приложением Racechrono. Запись телеметрии является более объективной для оценки как навыков пилота, так и в не меньшей степени потенциальных возможностей автомобиля. Далее анализируем графики скорости (ускорений) на прямых, а также скорости на выходах из поворотов, и максимальные скорости, достигаемые к концу прямиков у двух автомобилей (оцениваемого и «эталонного»).
Оцениваемый автомобиль – это потенциальный читер, или же реально быстрый пилот на качественно подготовленном авто. За «эталонный» автомобиль в младших классах может быть принят любой автомобиль, показывающий на данном треке более или менее стабильные результаты. В идеале «эталонный» автомобиль с заведомо известной стоковой или околостоковой конфигурацией мотора, априори вписывающейся в требования класса.
Как именно производить сопоставление и анализ графиков скорости (ускорений) двух автомобилей, сейчас подробно рассматривать не будем, нюансов хватит на отдельный пост. Но при некотором опыте, и с точностью достаточной для «Кубков водокачек», выявить читерский по мотору таз, а в некоторых случаях даже +/- назвать его мощность абсолютно реально! Кроме того, для каждого класса у нас уже имеется обширная база телеметрии со всех треков. Другими словами, уже давно известны примерные максимальные скорости и ускорения на длинных прямых разных гоночных трасс и для машин разной массы и мощности. Необходимо будет набрать статистику для обновленного Мячково, но это вопрос 1-2 групповых выездов.
Пример: имеем телеметрию со Смоленского кольца стокового автомобиля Лада Калина Спорт мощностью 118л.с. с прошивкой и декатом, массой 1100кг. Думаю, без грубой ошибки мощность такого авто можно назвать 122-125л.с., что уже недалеко от верхней границы в 130л.с. класса Light. Скорость выхода данного автомобиля на финишную прямую 112км/ч, в конце прямой автомобиль достигает 155км/ч. Имеем второй автомобиль Лада Калина примерно такой же массы, по заверениям владельца с некими распредвалами (типа предыдущий владелец кинул какие-то палки, но башка не пилена). Телеметрия данного авто показывает выход на финишную прямую на скорости 97км/ч, а максималку в конце прямой 163км/ч…
В принципе, даже без глубокой аналитической работы с графиками, уже с 98% вероятностью можно сказать (2% оставим на всякий…), что второй автомобиль выходит за рамки класса по мощности. И не особо важно сколько конкретно у него сил в пике, 135 или 159… хотя и конкретные цифры мощности рейслоджик тоже может показать при необходимости (об этом будет ниже). В любом случае, практически очевидно, что второй автомобиль везет своего пилота к тумбе или к хорошим очкам только «на моторе». Имхо, уже серьезный аргумент для перевода автомобиля на класс выше. Но в реальных условиях, при меньшем различии максимальных скоростей, или при спорных ситуациях, не составит труда провести и чуть более детальный и объективный анализ.
Можно ли обмануть телеметрию?
Обмануть телеметрию, имхо, почти невозможно. Ведь чтобы снизить показатели максимальной скорости и ускорения придется на прямых либо сбрасывать, либо изначально недожимать педаль акселератора. А малейший сброс газа мгновенно отразится переломом на графике скорости и ускорения, что разумеется будет выглядеть весьма противоестественно для автомобиля, вышедшего из поворота на длинную прямую.
В случае изначального плавного недожима акселератора к концу прямой вы получите неестественно низкую максимальную скорость, и продублировать совершенно одинаковый недожим акселератора подряд на 3-5 боевых кругах будет затруднительно, при наложении одного круга на другой будут явные труднообъяснимые несовпадения графика. Но самое главное, сброс или недожим газа, ровно как и смена прошивки на менее «злую», сразу приведет к существенному ухудшению времени круга. В этом случае, только значительно более высокие скорости в поворотах могли бы более или менее уровнять (либо улучшить) времена круга в сравнении с «эталонным» автомобилем. Если преимущества по скорости в поворотах при анализе телеметрии оцениваемого автомобиля также не наблюдается, то можно делать практически однозначный вывод, что автомобиль не соответствовал заявленному классу в предыдущем существенно более быстром заезде. Отметаем вероятность того, что у данного авто внезапно прямо вот к данному заезду что-то дриснуло в подвеске, и он стал существенно медленнее в поворотах 😊
Если всё же по какой-либо причине записать телеметрию с трека на оцениваемом автомобиле не удалось, либо телеметрия не дала внятного ответа о сравнительной мощности (что маловероятно, выше я на это отвел условные 2%), то прибор Racelogic Perfomancebox позволяет оценивать колесную мощность зная точную массу автомобиля (весы имеются на каждом этапе). Измерение проводится несколько раз на любом горизонтальном участке дороге по максимальному ускорению на 2й или 3й передаче (в зависимости от ряда кпп). Опять же стоит оговорится, что нет необходимости с точностью до 1л.с. определять мощность. Если мощность после измерения покажется малореальной, то на этом же самом участке с целью тарировки можно провести измерение на любом другом стоковом автомобиле с заведомо известной мощностью.
Также при замере мощности рейслоджик производит оценку сопротивления качения и сопротивления воздуха по величине отрицательного ускорения в момент выжима сцепления в самом конце замера. В целом подобный замер мощности дает вполне удовлетворительную точность для оценочно-сравнительных целей, а погрешность при тщательном соблюдении методики измерения обычно не превышает +/-5%, т.е. возможный разброс в 10л.с. относительно 100л.с. необходимо учитывать.
Мощность по требованию: 5 способов обмана тюнинг-ателье при замерах на стенде
Многие автолюбители уверены, что почти во всех автосервисах работают жулики, бандиты и обманщики. В лучшем случае — просто криворукие идиоты. Чего только стоят рассказы о замене масла, при которой старый масляный фильтр только протирают тряпочкой, выдавая его за новый, или снимают хорошие генераторы и стартеры, устанавливая вместо них какую-то рухлядь. Не думаю, что всё так уж плохо, но отчасти вынужден согласиться: да, иногда в сервисах обманывают. И не только там: некоторые тюнеры, занимающиеся чип-тюнингом и демонстрирующие результаты своей работы на динамометрических стендах, тоже могут обманывать. Во благо клиента, конечно, исключительно ради того, чтобы он поверил, что машина с их тюнинг-боксом или прошивкой стала “валить на все деньги”.
Семь раз отмерь…
Ч тобы выяснить, как не быть обманутым недобросовестными “тюнерами” (тут это слово стоит в кавычках преднамеренно), мы поехали к нашим давним друзьям из “Лаборатории скорости”. Там нам довольно подробно поведали, как не попасться на “развод”. Ниже мы разберём типичные приёмчики обманщиков и способы борьбы с ними.
Мы уже рассказывали подробно, почему единичный замер на стенде можно считать бесполезной штукой. Если коротко, то на полученные значения сильно влияет не только сам диностенд, но и работа его оператора, залитое в бак топливо, методики расчёта мощности на маховике из полученной мощности на колёсах, состояние трансмиссии автомобиля и даже, как ни странно, погода. Поэтому профессионалы советуют не принимать близко к сердцу абсолютные значения, а смотреть только на разницу, полученную при замерах до и после тюнинга. Естественно, замер должен проходить на одном и том же стенде и желательно — в одинаковых условиях. Только так можно более-менее точно оценить результаты той работы, за которую вы отдали деньги.
Но и тут не всё так просто. Дело в том, что любой стенд можно “обмануть”, а уж обмануть при замере клиента — вообще святое дело. Тем более что сделать это не так уж сложно, достаточно знать некоторые нюансы работы мотора и стенда. А уж эти вещи тюнеры знают всегда.
Начнём с самых простых способов. Их очень легко использовать, но у них есть один недостаток: ими нельзя завысить показания мощности после тюнинга. Зато можно легко убедить владельца машины, что в стоке мотор его пепелаца не дотягивает до паспортных данных, и исправить эту ситуацию может только прошивка. Отметим, что многие автомобили действительно не всегда показывают паспортную мощность. Пальцем ни в кого тыкать не будем, но такие есть. Допустим даже, что для них есть отдельный котёл в аду, но сейчас речь не об этом.
Самый простой, я бы сказал, элементарный способ — при замере просто не давить на педаль газа до конца. Максимальную мощность мотор выдаёт при оборотах, близким к максимальным. Можно просто не вжать педаль газа в пол, и мощность окажется ниже. Причём не надо думать, что клиент заметит небольшой “мухлёж” по звуку: если стоять рядом с диностендом, рёв мотора, трансмиссии машины и механики стенда слышен даже слишком хорошо, и о том, что двигатель не раскручен как положено, догадаться невозможно. Зато при повторном замере достаточно нажать на педаль как надо, и вуаля — лошадей под капотом стало больше.
Итак, как этому противостоять? Требуйте логи, включающие в себя показатель положения педали газа. Если тюнер честный, он их предоставит.
Второй примитивный способ получить “прирост” мощности — включить при первом замере кондиционер и другие потребители. На малообъёмном моторе этот трюк пройдёт, на более объёмных разница в показаниях будет менее заметной. Естественно, на втором замере все потребители придётся выключить. Тут есть пара нюансов.
Во-первых, на приличном моторе разница будет действительно несущественной, а вот в случае с атмосферным полуторалитровым двигателем мощность действительно немного падает. Так что вряд ли этот приём будут проводить на Шевроле Тахо. Ну а во-вторых, на многих машинах при полном нажатии педали газа кондиционер выключается сам. Производители как бы извиняются таким образом за дохлый мотор и пытаются сделать машину динамичной хотя бы на обгонах. В общем, способ не самый популярный, работает не везде, но он есть. Бороться с этим не совсем просто: стоять над душой оператора обычно нельзя по правилам техники безопасности, а иначе включенный кондиционер просто не заметить. Ну не вытаскивать предохранитель же? Хотя.
Этот способ чуть более сложный, но тоже эффективный. При замере на стенде “морду” автомобиля должен обдувать вентилятор достаточной мощности, который будет симулировать обдув встречным потоком воздуха. При первом замере, который изображает “сток”, кое-кто вентилятор предпочитает не включать. Если помещение небольшое, кислород сгорает достаточно быстро. Помните, мы говорили, что на результаты замера влияет погода? Так вот, при низкой температуре содержание кислорода выше, а для горения топливовоздушной смеси из воздуха нужен как раз кислород, а не какой-нибудь азот. И если кислорода недостаточно, мощность, само собой, получается меньше. Так что отказ от обдува — неплохой и незатратный способ сделать тюнинг без тюнинга. Клиент будет доволен. Особенно, если он приехал на машине с большим турбированным мотором — на атмосферном разница будет не так велика.
Измерение мощности — какая разница между мощностью с колес и на маховике.
Измерение мощности на динамометрическом стенде, вроде все просто, но почему так много вопросов возникает? Мощность — с колес, с маховика. Единицы измерения мощности в лошадиных силах индикаторная (механическая), а может метрическая или киловаттах. Думаю, многим будет интересно с этим раз и навсегда разобраться.
Что бы лучше в этом разобраться начнем с Джемса Уатта и его парового двигателя, и постепенно дойдем до самых современных методов измерения мощности, используемых в автомобильной промышленности и гоночной индустрии.
Джеймс Уатт (1736-1819) был ученым из Шотландии, инженером, изобретателем, а также инноватором, человеком, который смог извлечь выгоду из своего изобретения. Более того, можно сказать, что он был одним из первых тюнеров двигателей. Все началось с того, что к нему обратился его друг профессор физики Джон Андерсон с просьбой отремонтировать действующий макет паровой машины Ньюкомена. Паровая машина Ньюкомена существовала уже пятьдесят лет до него, и применялась большей частью для откачки воды и поднятия угля из шахт, однако, за всё это время она ни разу не была усовершенствована, и мало кто разбирался в принципе её работы.
Первым значительным усовершенствованием Уатта на паровой машине стало внедрение в 1769 году изолированной камеры для конденсации. А в 1782 году он изобретает машину двойного действия. В итоге, после “тюнинга” от Уатта эффективность паровой машины увеличилась более чем в четыре раза и стала легко управляемой.
К сожалению, машина оставалась бесполезной для изобретателя, как и любое другое изобретение без создания коммерческого спроса. Необходимо было начать продвижение изобретения.
И тогда Уатт предложил использовать паровую машину с доработанным механизмом для поднятия угля из шахты, и тем самым заменить традиционный источник энергии — лошадь. Лошади в то время были использованы для подъема угля до уровня земли. Но как объяснить прижимистым шахтовладельцам, что им предлагают купить более эффективную альтернативу, и оценить преимущества нового приспособления?
Уатт сделал измерения на нескольких лошадях и рассчитал производительность средней рабочей лошади в течение всего рабочего дня. После расчетов именно Уатт дает название этой единице измерения – “Лошадиная сила”, которое в дальнейшем звучит как BHP (brake horsepower) и imp HP (imperial horsepower). Теперь он мог шахтовладельцам показать выгоду, т.е. сколько лошадей они могли бы заменить при использовании одного парового двигателя, а для себя начинать рассчитывать прибыль в предвкушении радужных перспектив.
Однако, все попытки Уатта поставить свои изобретения на коммерческую основу не имели успеха до тех пор, пока не состоялась судьбоносная встреча с предпринимателем Мэттью Болтоном. Совместная компания «Boulton and Watt» (англ. Boulton and Watt) успешно работала на протяжении двадцати пяти лет, в результате чего Уатт становится весьма и весьма состоятельным человеком.
А вот дальше начинается небольшая путаница. Изначально Уатт использовал индикаторные единицы измерения (Imperial units) т.е. фунт и фут (pounds and feet) и следующий расчет – средняя лошадь способна поднять груз 550 фунтов на высоту 10 футов за 10 секунд.
Остальная Европа хотела определение на основе метрических единиц. Это почти, но не совсем, то же самое. Английская или индикаторная (imperial) лошадиная сила при преобразовании в метрическую, показывает на 1.5% более высокие числа. Метрическая л.с., используемая в большинстве европейских стран, определяется как 75 кгс·м/с, то есть как мощность, затрачиваемая при равномерном вертикальном поднимании груза массой в 75 кг со скоростью 1 метр в секунду при стандартном ускорении свободного падения (9,80665 м/с²).
На Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации в 1882 году принимается уже новая единица измерения мощности — ватт (обозначение: Вт, W), названая в честь Джеймса Уатта (Ватта), создателя универсальной паровой машины. До этого же при большинстве расчётов использовались введённые Джеймсом Уаттом лошадиные силы.
Ватт – единица измерения мощности в Международной системе единиц (СИ).
1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль. Таким образом, ватт является производной единицей измерения и связан с другими единицами СИ следующими соотношениями:
Вт = Дж / с = кг·м²/с³
Вт = H·м/с
Или, если через лошадей, то поднятие груза 1000 Ньютонов (98.1 кг) на высоту 1 метр за 1 секунду. Единица измерения кВ (киловатт)
Мощность в киловаттах всегда и во всем мире будет одинакова, а вот лошадиные силы разные. Для перевода можно использовать следующие коэффициенты:
1 кВт = 1.34 л.с – английское обозначение HP. Используется в основном в Англии и США.
1 кВт = 1.36 л.с — Лошади́ная си́ла (русское обозначение: л. с.; английское: hp; немецкое: PS; французское:CV) — внесистемная единица мощности. Используется в большинстве европейских стран и России.
1 HP Англо-американская л.с. равняется = 1.015 Русско-европейской л.с.
Также для пересчета англо-американского крутящего момента в международную систему СИ:
Крутящий момент (Torque) является хорошим индикатором способности двигателя выполнять работу. Момент силы имеет размерность “сила на расстояние” и имеет единицу измерения N-m или lbf-ft.
Совпадение размерностей этих величин — не случайность; момент силы 1 Н·м, приложенный через целый оборот, совершает механическую работу и сообщает энергию 2π джоулей
Где:
T = крутящий момент
Wb = эффективная работа за один оборот
Крутящий момент на самом деле то, что вы чувствуете во время вождения автомобиля. Давайте представим, что мы хотим растолкать автомобиль. Когда мы начинаем толкать авто, которое трудно сдвинуть с места, мы прилагаем усилие или крутящий момент, передающийся на колеса, даже если машина остается бездвижна. Только, когда мы сдвинем авто с места, будет произведена работа. Время, в течение которого мы толкаем, и определяет мощность, которую мы имеем.
Для демонстрации концепции, давайте представим, что у машины нет аэродинамического сопротивления, трения и т.д., и попросим 120 килограммового штангиста растолкать машину, начиная с 0 км/час, пока он не достигнет своей максимальной скорости (где-то 20 км/час). В этой точке он больше не будет прилагать усилие (момент), а просто будет бежать с машиной (не забывайте, что в нашем эксперименте нет сопротивления, потерь и т.д.). Скорее всего, он разовьет 20 км/час (свой максимум) через 50 метров. Если же мы попросим растолкать машину 90 килограммового Чемпиона мира в беге на 100 метров, то он скорее всего через 50 метров достигнет только 15 км/час, но будет продолжать разгонять (ускорять) машину. Когда он достигнет скорости 20 км/в час, то он будет продолжать ускорятся, прилагать момент для ускорения машины, скажем до 30 км в час. Для того, чтобы протолкать машину на 100 метров штангист и бегун затратят одинаковое количество времени, и точку 100 метров они достигнут в один момент времени. Это значит, что у штангиста и бегуна одинаковая мощность. Если же 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 в точке 50 метров при достижении скорости 20 км/ч. И в итоге затратит меньше времени на 100 метров, так как его мощность больше, чем у штангиста и бегуна. Если все это перевести на язык машин, то штангист это Американский 5 литровый Шеви, бегун – Хонда интегра 1.8, а здоровенный мужик – Порше турбо.
Теперь мы понимаем, что мощность и крутящий момент величины, связанные между собой. В тематических автомобильных журналах и на интернет форумах чаще всего используют формулу, описывающую соотношение между крутящим моментом и мощностью. Кривая мощности и крутящего момента всегда будут пересекаться при частоте вращения коленчатого вала 5252 об/мин в английской (imperial) системе измерения и при 9549 об/мин при использовании kW» and «Nm» (международная система СИ).
ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ “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 имеет греческое происхождение – измерение. Или просто Дино – можно описать, как стенд (машина) для измерения мощности в движении.
Существует два типа Дино (стендов) – моторный стенд (engine dynamometers) и роликовый, барабанный, колесный стенд (chassis dynamometers). 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. Данная процедура занимает много времени. Поэтому этот вид стендов в основном используют разработчики моторов.
Для тюнинга автомобилей такой вид стендов используется редко из-за сложности подключения, больших трудозатрат и т.д. Для целей доводки двигателей более эффективен колесный стенд по экономическим соображениям. Гораздо дешевле использовать колесный стенд, и вот о них мы сегодня и поговорим.
Колесный стенд – специально спроектирован для измерения мощности. Двигатель, генерирует мощность на маховике, которая в свою очередь передается в КПП через сцепление. КПП далее передает мощность через дифференциалы, привода, карданный вал на колеса. Все эти механизмы поглощают часть мощности и как результат, мощность, поставляемая к колесам – меньше, чем на маховике двигателя. Потери могут варьироваться от 18% и до 28%. Мощность на колесах это то, что определяет характеристику, эффективность автомобиля.
Количество потерь варьируется от автомобиля к автомобилю, очень много зависит от типа трансмиссии, размера и давления в шинах, температуры КПП, подшипников и т.д и даже от того, как автомобиль пристегнут к стенду.
Колесные стенды делятся на несколько типов: инерционные, нагрузочные со своей классификацией. Большинство колесных стендов спроектированы на измерение мощности только с колес, но есть те, которые способны сделать замер мощности не только с колес, но и с маховика. Для этого, данный тип стендов производит замер не только мощности с колес, но и определяет потери, вот для этого и измеряют свободный выбег.
Выбег: Свободное движение системы вращающихся масс стенда и колеса (колес) с испытуемой шиной, затухающее под действием сил сопротивления их вращению.
Давайте взглянем на результаты замера на популярном автомобиле Skoda Octavia II с двигателем 1.8 TSI
Как я уже писал выше, на замер мощности с колес оказывает влияние множество факторов (размер колес, сход-развал, давление и тип шин, температура и вязкость масла в КПП, редукторах и т.д.), но эти погрешности в основном относятся к возникающим потерям, которые измеряются отдельно, после замера мощности с колес методом выбега.
На данном примере я покажу, как влияет замер мощности в зависимости от выбранной передачи. Первое условие – необходимо выбрать передачу, на которой происходит замер, как можно ближе к передаточному соотношению 1:1. В основном это предпоследняя передача в КПП. Скажем, на 5-ти ступенчатой КПП это будет 4-я передача. На испытуемой Шкоде установлена 7-ми ступенчатая КПП DSG. Для наглядности мы сделаем замер на 5-й и 6-й (жирные линии) передаче и наложим полученные графики замеров друг на друга.
Как мы видим максимальная мощность и крутящий момент, на маховике, в обоих случаях практически идентичен (207 л.с, 270 Нм). А вот потери (зеленные линии) сильно отличаются – 54.5 л.с на 6-ой передачи против 40.6 л.с. на 5-ой. Разница составила 14 л.с и соответственно мощность с колес отличается на такую же величину (147,5 л.с против 162 л.с с колес). Вывод – если вы решили сравнить данные замеров мощностных характеристик двух автомобилей, то, как минимум, (если не учитывать также значительные потери от размера колес и т.д.), необходимо знать на какой передаче был сделан замер (может там вообще на 3-й передаче).
Далее, точка максимальной мощности с колес и с маховика очень редко приходятся на одни и те же обороты двигателя. Если посмотреть на выше указанный график, то максимальная мощность с колес при замере на предпоследней передаче приходится на 4800 об/мин, а с маховика в обоих замерах на 5400 об/мин.
Объяснение этому очень простое. Как мы уже рассмотрели, мощность является соотношением крутящего момента умноженного на частоту вращения и поделенное на константу (в зависимости от системы измерения). Следовательно, после того, как кривая момента начинает падать, начинается и уменьшение прироста мощности, НО! возникающие потери продолжают только увеличиваться, соответственно мощность с колес не только будет иметь меньший прирост с увеличением оборотов двигателя, а также может начать падать (как в примере жирная синяя линия). Ситуация еще больше усугубляется на автомобилях 4х4, так как там значительно выше потери в сравнении с передним приводом рассматриваемым в данном примере.
Возникающие потери в основном зависят от скорости автомобиля (скорости вращения колес) – чем выше скорость, тем больше потери. Поэтому при замере на разных передачах, на одних и тех же частотах вращения двигателя будут различные потери и естественно различные значения мощности с колес.