Калькулятор расчета мощности двигателя автомобиля

Рассмотрим 5 популярных способа как вычислить мощность двигателя автомобиля используя такие данные как:

• обороты двигателя,
• объем мотора,
• крутящий момент,
• эффективное давление в камере сгорания,
• расход топлива,
• производительность форсунок,
• вес машины
• время разгона до 100 км.

Каждая из формул, по которой будет производиться расчет мощности двигателя автомобиля довольно относительная и не может со 100% точностью определить реальную лошадиную силу движущую машину. Но произведя подсчеты каждым из приведенных гаражных вариантов, опираясь на те или иные показатели, можно рассчитать, по крайней мене, среднее значение будь-то стоковый или тюнингованный движок, буквально с 10-ти процентной погрешностью.

Мощность — энергия, вырабатываемая двигателем, она преобразуется в крутящий момент на выходном валу ДВС.

Это не постоянная величина. Рядом со значениями максимальной мощности всегда указываются обороты, при которых можно её достигнуть. Точкой максимума достигается при наибольшем среднее эффективном давлении в цилиндре (зависит от качества наполнения свежей топливной смесью, полноты сгорания и тепловых потерь). Наибольшую мощность современные моторы выдают в среднем при 5500–6500 об/мин. В автомобильной сфере измерять мощность двигателя принято в лошадиных силах. Поэтому поскольку большинство результатов выводятся в киловаттах вам понадобится калькулятор перевода кВт в л.с.

Как рассчитать мощность через крутящий момент

Самый простой расчет мощности двигателя авто можно определить по зависимости крутящего момента и оборотов.

Крутящий момент

Сила, умноженная на плечо ее приложения, которую может выдать двигатель для преодоления тех или иных сопротивлений движению. Определяет быстроту достижения мотором максимальной мощности. Расчетная формула крутящего момента от объема двигателя:

Мкр = VHхPE/0,12566, где

• VH – рабочий объем двигателя (л),
  
• PE – среднее эффективное давление в камере сгорания (бар).

Обороты двигателя

Скорость вращения коленчатого вала.

Формула для расчета мощности двигателя внутреннего сгорания автомобиля имеет следующий вид:

P = Mкр * n/9549 [кВт], где:

• Mкр – крутящий момент двигателя (Нм),
• n – обороты коленчатого вала (об./мин.),
• 9549 – коэффициент, дабы обороты подставлять именно в об/мин, а не косинусами альфа.

Поскольку по формуле, результат получим у кВт, то при надобности также можно конвертировать в лошадиные силы или попросту умножать на коэффициент 1,36.

Использование данных формул — это самый простой способ перевести крутящий момент в мощность.

А дабы не вдаваться во все эти подробности быстрый расчет мощности ДВС онлайн, можно произвести, используя наш калькулятор.

Но, к сожалению, данная формула отражает лишь эффективную мощность мотора которая не вся доходит именно до колес автомобиля. Ведь идут потери в трансмиссии, раздаточной коробке, на паразитные потребители (кондиционер, генератор, ГУР и т. п.) и это без учета таких сил как сопротивление качению, сопротивление подъему, аэродинамическое сопротивление.

Как рассчитать мощность по объему двигателя

Если же вы не знаете крутящий момент двигателя своего автомобиля, то для определения его мощности в киловаттах также можно воспользоваться формулой такого вида:

Ne = Vh * pe * n/120 (кВт), где:

• Vh — объём двигателя, см³
• n — частота вращения, об/мин
• pe — среднее эффективное давление, МПа (на обычных бензиновых моторах составляет порядка 0,82 — 0,85 МПа, форсированных — 0,9 МПа, а для дизеля от 0,9 и до 2,5 МПа соответственно).

Для получения мощности движка в «лошадках», а не киловаттах, результат следует разделить на 0,735.

Расчет мощности двигателя по расходу воздуха

Такой же приблизительный расчет мощности двигателя можно определять и по расходу воздуха. Функция такого расчета доступна тем, у кого установлен бортовой компьютер, поскольку нужно зафиксировать значение расхода, когда двигатель автомобиля, на третьей передаче, раскручен до 5,5 тыс. оборотов. Полученное значение с ДМРВ делим на 3 и получаем результат.

Формула как рассчитать мощность ДВС по расходу воздуха в итоге выглядит так:

Gв [кг]/3=P[л.с.]

Такой расчет, как и предыдущий, показывает мощность брутто (стендовое испытание двигателя без учета потерь), которая выше на 10—20% от фактической. А еще стоит учесть, что показания датчика ДМРВ сильно зависят от его загрязненности и калибровок.

Расчет мощности по массе и времени разгона до сотни

Еще один интересный способ как рассчитать мощность двигателя на любом виде топлива, будь-то бензин, дизель или газ – по динамике разгона. Для этого используя вес автомобиля (включая пилота) и время разгона до 100 км. А чтобы Формула подсчета мощности была максимально приближена к истине нужно учесть также потери на пробуксовку в зависимости от типа привода и быстроту реакции разных коробок передач. Приблизительные потери при старте для переднеприводных составит 0,5 сек. и 0,3-0,4 у заднеприводных авто.

Используя этот калькулятор мощности ДВС, который поможет определить мощность двигателя исходя из динамики разгона и массы, вы сможете быстро и достаточно точно узнать мощь своего железного коня не вникая в технические характеристики.

Расчет мощности ДВС по производительности форсунок

Не менее эффективным показателем мощности автомобильного двигателя является производительность форсунок. Ранее мы рассматривали её расчет и взаимосвязь, поэтому, труда, высчитать количество лошадиных сил по формуле, не составит. Подсчет предполагаемой мощности происходит по такой схеме:

Где, коэффициент загруженности не более 75-80% (0,75…0,8) состав смеси на максимальной производительности где-то 12,5 (обогащенная), а коэффициент BSFC будет зависеть от того какой это у вас двигатель, атмосферный или турбированный (атмо — 0.4-0.52, для турбо — 0.6-0.75).

Узнав все необходимые данные, вводите в соответствующие ячейки калькулятора показатели и по нажатию кнопки «Рассчитать» Вы сразу же получаете результат, который покажет реальную мощность двигателя вашего авто с незначительной погрешностью. Заметьте, что вам совсем не обязательно знать все представленные параметры, можно расчищать мощность ДВС отдельно взятым методом.

Ценность функционала данного калькулятора заключается не в расчете мощности стокового автомобиля, а если ваш автомобиль подвергся тюнингу и его масса и мощность притерпели некоторые изменения.

Часто задаваемые вопросы

• Как рассчитать мощность двигателя внутреннего сгорания?

  Мощность двигателя в кВт можно рассчитать по объему двигателя и оборотах коленвала. Формула расчета мощности двигателя имеет вид:
  Ne = Vh * Pe * n / 120 (кВт), где:
  Vh — объём двигателя, см³
  n — количество оборотов коленчатого вала за минуту
  

  Pe — среднее эффективное давление, Мпа

• org/Question»>

  Какой коэффициент учитывать при расчете мощности двигателя?

  Коэффициент мощности (cosϕ) для расчета мощности электродвигателя принимают равным 0,8 для маломощных двигателей (менее 5,5 кВт) или 0,9 для двигателей мощностью свыше 15 кВт.

• Как рассчитать мощность двигателя по крутящему моменту?

  Для определения мощности двигателя в киловаттах, когда известен крутящий момент, можно по формуле такого вида: P = Mкр * n/9549, где:
  Mкр – крутящий момент (Нм),
  n – обороты коленвала (об./мин.),
  9549 – коэффициент для перевода оборотов в об/мин.

• Как рассчитать мощность двигателя по расходу воздуха?

  Рассчитать мощность двигателя в кВт зная его потребления воздуха (при наличии бортового компьютера) можно используя простую схему. Необходимо раскрутить двигатель на третьей передаче до 5500 об/мин (пик крутящего момента) и по показаниям, на тот момент, зафиксировать расход воздуха, а затем разделить то значение на три. В результате такого математического вычисления можно узнать приблизительную мощность двигателя с небольшой погрешностью.

7.2: Классическая механика

Область классической механики включает изучение тел в движении, особенно физические законы, касающиеся тел, находящихся под воздействием сил. Большинство механических аспектов проектирования роботов тесно связано с концепциями из этой области. В данном блоке описываются несколько ключевых применяемых концепций классической механики.

СКОРОСТЬ — это мера того, насколько быстро перемещается объект. Обозначает изменение положения во времени (проще говоря, какое расстояние способен преодолеть объект за заданный период времени). Данная мера представлена в единицах расстояния, взятых в единицу времени, например, в количестве миль в час или футов в секунду.

ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ – Скорость может также выражаться во вращении, то есть насколько быстро объект движется по кругу. Измеряется в единицах углового перемещения во времени (то есть в градусах в секунду), или в циклах вращения в единицу времени (например, в оборотах в минуту). Когда измерения представлены в оборотах в минуту (RPM), речь идет о частоте вращения. Есть речь идет об об/мин автомобильного двигателя, это означает, что измеряется скорость вращения двигателя.

УСКОРЕНИЕ – Изменение скорости во времени представляет собой ускорение. Чем больше ускорение, тем быстрее изменяется скорость. Если автомобиль развивает скорость от 0 до 60 миль в час за две секунды, в этом случае ускорение больше, чем когда он развивает скорость от 0 до 40 миль в час за тот же период времени. Ускорение — это мера изменения скорости. Отсутствие изменения означает отсутствие ускорения. Если объект движется с постоянной скоростью — ускорение отсутствует.

СИЛА — Ускорение является следствием воздействия сил, которые провоцируют изменение в движении, направлении или форме. Если вы нажимаете на объект, это означает, что вы прикладываете к нему силу. Робот ускоряется под воздействием силы, которую его колеса прикладывают к полу. Сила измеряется в фунтах или ньютонах.

Например, масса объекта воздействует на объект как сила вследствие гравитации (ускорение объекта в направлении центра Земли).

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ – Сила, направленная по кругу (вращение объекта), называется крутящим моментом. Крутящий момент — это вращающая сила. Если к объекту приложен крутящий момент, на границе первого возникает линейная сила. В примере с колесом, катящемся по земле, крутящий момент, приложенный к оси колеса, создает линейную силу на границе покрышки в точке ее контакта с поверхностью земли. Так и определяется крутящий момент — как линейная сила на границе круга. Крутящий момент определяется величиной силы, умноженной на расстояние от центра вращения (Сила х Расстояние = Крутящий момент). Крутящий момент измеряется в единицах силы, умноженной на расстояние, например, фунто-дюймах или ньютон-метрах.

В примере с колесом, катящемся по земле, если известен крутящий момент, приложенный к оси с закрепленным на ней колесом, мы можем рассчитать количество силы, прикладываемой колесом к поверхности. В этом случае, радиус колеса является расстоянием силы от центра вращения.

Сила = Крутящий момент/Радиус колеса

В примере с рукой робота, удерживающей объект, мы можем рассчитать крутящий момент, требуемый для поднятия объекта. Если объект обладает массой, равной 1 ньютону, а рука имеет длину 0,25 метра (объект располагается на расстоянии 0,25 метра от центра вращения), тогда

Крутящий момент = Сила х Расстояние = 1 ньютон х 0,25 метра = 0,25 ньютон-метров.

Это означает, что для удержания объекта в неподвижном положении, необходимо применить крутящий момент, равный 0,25 ньютон-метров. Чтобы переместить объект вверх, роботу необходимо приложить к нему крутящий момент, значение которого будет превышать 0,25 ньютон-метров, так как необходимо преодолеть силу гравитации. Чем больше крутящий момент робота, тем больше силы он прикладывает к объекту, тем больше ускорение объекта, и тем быстрее рука поднимет объект.

Пример 7.2

Пример 7.3

Для данных примеров, мы можем рассчитать крутящий момент, необходимый для подъем этих объектов.

Пример 7.2 — Крутящий момент = Сила х Расстояние = 1 ньютон х 0,125 метра = 0,125 ньютон-метров.

Для данного примера, длина рука равна половине длины руки из Примера 1, поэтому значение требуемого крутящего момента также в два раза меньше. Значение длины руки пропорционально значению требуемого крутящего момента. При равных исходных характеристиках объекта, чем короче рука, тем меньший крутящий момент необходим для подъема.

Пример 7.3 — Крутящий момент = Сила * Расстояние = 1 ньютон х 0,5 метра = 0,5 ньютон-метров.

Для данного примера, длина рука равна удвоенной длине руки из Примера 1, поэтому значение требуемого крутящего момента также в два раза больше.

Еще одна точка зрения относительно ограниченного крутящего момента в соединении руки робота заключается в следующем: более короткая рука сможет поднять объект большей массы, чем более длинная рука; однако, для первой доступная высота подъема объекта будет меньше, чем для второй.

Пример 7.4

Пример 7.5

Эти примеры иллюстрируют руку робота, поднимающую объекты разной массы. Какова взаимосвязь с требуемым количеством крутящего момента?

Пример 4 — Крутящий момент = Сила х Расстояние = ½ ньютона х 0,25 метра = 0,125 ньютон-метров.

Пример 5 — Крутящий момент = Сила х Расстояние = 2 ньютона х 0,25 метра = 0,5 ньютон-метров.

Эти примеры иллюстрируют уменьшение значения требуемого крутящего момента по мере снижения массы объекта. Масса пропорциональна крутящему моменту, необходимому для ее подъема. Чем тяжелее объект, тем больше крутящий момент, требуемый для его подъема.

Проектировщики роботов должны обратить внимание на ключевые взаимосвязи между значениями крутящего момента, длины руки и массы объекта.

РАБОТА – Мера силы, приложенной на расстоянии, называется работой. Например, для удерживания объекта необходимо 10 фунтов силы. Далее, чтобы поднять этот объект на высоту 10 дюймов, требуется определенное количество работы. Количество работы, требуемое для подъема объекта на высоту 20 дюймов, удваивается. Работа также понимается как изменение энергии.

МОЩНОСТЬ — Большинство людей полагает, что мощность является термином из области электрики, но мощность также относится и к механике.

Мощность — это количество работы в единицу времени. Насколько быстро кто-то может выполнить работу?

В робототехнике принято понимать мощность как ограничение, так как соревновательные робототехнические системы имеют ограничения в части выходной мощности. Если роботу требуется поднять массу в 2 ньютона (прилагая 2 ньютона силы), скорость подъема будет ограничиваться количеством выходной мощности робота. Если робот способен произвести достаточное количество мощности, он сможет быстро поднять объект.

Если он способен произвести лишь малое количество энергии, подъем объекта будет производиться медленно (либо не будет производиться вообще!).

Мощность определяется как Сила, умноженная на Скорость (насколько быстро выполняется толчок при постоянной скорости), и обычно выражается в Ваттах.

Мощность [Ватты] = Сила [Ньютоны] х Скорость [Метры в секунду]

1 Ватт = 1 (Ньютон х Метр) / Секунда

Как это применяется в соревновательной робототехнике? К проектам роботов применяются определенные ограничения. Проектировщики соревновательных роботов, использующие систему проектирования VEX Robotics Design, также должны учитывать физические ограничения, связанные с применением электромоторов. Электромотор обладает ограниченной мощностью, поэтому он может производить только определенное количество работы с заданной скоростью.

Примечание: все перспективные концепции имеют базовое описание. Более глубоко обсуждать эти физические свойства учащиеся будут в процессе обучения в ВУЗах, если выберут область STEM в качестве направления обучения.

 

Метод приложения крутящего момента

Самый распространенный и, вероятно, самый простой метод затяжки резьбовых соединений. Он заключается в создании на гайке крутящего момента, обеспечивающего необходимое усилие предварительной затяжки. А главное его преимущество в том, что он очень прост, занимает минимум времени и используемый инструмент сравнительно не дорог.

Крутящий момент (Мкр, в Нм) – это момент силы, приложенной к гайке на определенном расстоянии от её центра (произведение силы на плечо), действие которого вызывает поворот гайки вокруг оси.

Болт в резьбовом соединении находится под постоянным механическим напряжением и устойчив к усталости. Однако, если первоначальное усилие слишком мало, под действием изменяющихся нагрузок болт быстро будет повреждаться. Если первоначальное усилие слишком велико, процесс затяжки может привести к разрушению болта. Следовательно, надежность зависит от правильности выбора первоначального усилия и, соответственно, необходим контроль крутящего момента на гайке.

 

 

Метод заключается в создании на гайке крутящего момента, в результате чего гайка закручивается по резьбе, создавая усилие затяжки	Расход приложенного усилия	Расположение трущихся поверхностей

Критичным фактором при затяжке резьбового соединения является усилие предварительной затяжки соединяемых деталей. Крутящий момент косвенно характеризует величину усилия предварительной затяжки.

Усилие предварительной затяжки (Q, в H), на которое производится затяжка резьбового соединения, обычно принимается в пределах 75-80%, в отдельных случаях 90%, от пробной нагрузки.

Пробная нагрузка (N, в H) является контрольной величиной, которую стержневая крепежная деталь должна выдержать при испытаниях. Пробная нагрузка приблизительно, на 5%-10% меньше, произведения предела текучести стержневой крепежной детали на номинальную площадь сечения.

Пробная нагрузка, в соответствии с ГОСТ 1759.4, для крепежных деталей с классом прочности 6.8 и выше составляет 74-79% от минимальной разрушающей нагрузки (P, в H).

Минимальная разрушающая нагрузка соответствует произведению предела прочности (временному сопротивлению разрыву) стержневой крепежной детали на номинальную площадь сечения.

Соответственно, усилие предварительной затяжки не должно приводить к переходу стержневой крепежной детали из области упругой в область пластической деформации материала.

Нередко возникает вопрос почему «предварительной». Дело в том, что затяжка соединений подразумевает создание во всех деталях — и крепежных, и соединяемых, некоторых напряжений. При этом в упруго напряженных телах проявляются некоторые механизмы пластических деформаций, ведущие к убыванию напряжений во времени (явление релаксации напряжений). Поэтому по истечении некоторого времени усилие затяжки соединения несколько снижается без каких либо дополнительных силовых воздействий на него.

Требуемый крутящий момент затяжки конкретного соединения зависит от нескольких переменных:

1. Коэффициент трения между гайкой и стержневой крепежной деталью;
2. Коэффициент трения между поверхностью гайки и поверхностью соединяемой детали;
3. Качество и геометрия резьбы.

Наибольшее значение имеет трение в резьбе между гайкой и стержневой крепежной деталью, а также гайкой и поверхностью соединяемой детали, которые зависят от таких факторов как, состояние контактных поверхностей, вид покрытия, наличие смазочного материала, погрешности шага и угла профиля резьбы, отклонение от перпендикулярности опорного торца и оси резьбы, скорость завинчивания и др.

Потери на трение могут быть достаточно большими. При практически сухом трении, грубой поверхности и усадке материала, потери могут быть такими большими, что при затяжке на непосредственно напряжение соединения останется не более 10% момента (см. рисунок выше). Остальные 90% уходят на преодоление сопротивления трения и усадку.

Для иллюстрации покажем следующий пример: когда оборудование установлено, соединения новые и чистые. Через несколько лет работы они становятся загрязненными, перекодированными и т.п. Таким образом, при откручивании и затяжке, «паразитное» трение больше. И хотя гайковерт будет показывать требуемый момент, требуемое сжатие соединения не будет достигнуто. И когда при эксплуатации, на резьбовое соединение будет воздействовать нагрузки или вибрация, велик риск самоослабления соединения и как результат — аварии.

Коэффициент трения можно снизить, используя масло, но не чрезмерно, поскольку при этом велика опасность чрезмерного падения сопротивления, и превышения силы напряжения соединения, что может привести к разрушению стержневой крепежной детали.

Значения коэффициента трения в реальных условиях сборки можно лишь прогнозировать. Как показывают многочисленные эксперименты, они не стабильны. В табл. приведены их справочные значения.

 

Таблица Значения коэффициентов трения в резьбе стержневой крепежной детали из стали µ_р и между поверхностью гайки и поверхностью соединяемой детали µ_т

 

Вид покрытия	Коэффициент трения	Без смазочного материала	Машинное масло	Солидол синтетический	Машинное масло с МоS2
Без покрытия	µр	0,32-0,52	0,19-0,24	0. 16-0,21	0,11-0,15
	µт	0,14-0,24	0,12-0.14	0,11-0,14	0,07-0,10
Цинкование	µр	0,24-0,48	0,15-0,20	0,14-0,19	0,14-0,19
	µт	0,07-0.10	0.09-0,12	0,08-0,10	0,06-0,09
Фосфатирование	µр	0,15-0,50	0,15-0,20	0,15-0. 19	0.14-0,16
	µт	0,09-0,12	0,10-0,13	0,09-0,13	0,07-0,13
Оксидирование	µр	0.50-0,84	0,39-0.51	0,37-0,49	0.15-0,21
	µт	0,20-0,43	0,19-0.29	0.19-0,29	0,07-0,11

Для крепежа из нержавеющей стали А2 и А4 коэффициенты трения:

1. Без смазочного материала:
   µ_р– 0,23- 0,50
   µ_т — 0,08-0,50
2. Со смазкой, включающей хлоропарафин:
   µ_р– 0,10- 0,23
   µ_т — 0,08-0,12

Номинальный крутящий момент рассчитывается по формуле:

М_кр = 0,001 Q*(0,16*Р + µ_р *0 ,58* d₂ + µ_т *0,25*(d_т + d₀)),

где µ_р– коэффициент трения в резьбе между гайкой и стержневой крепежной деталью;

µ_т — коэффициент трения между поверхностью гайки и поверхностью соединяемой детали;

d_т – диаметр опорной поверхности головки болта или гайки, мм;

d₀ – диаметр отверстия под крепёжную деталь, мм;

Р – шаг резьбы, мм;

d₂– средний диаметр резьбы, мм;

Q – усилие предварительной затяжки.

Для упрощения расчетов М_кр коэффициенты трения усредняют. Средние коэффициенты трения крепежных соединений из стали соответствуют следующим состояниям поверхности:

— 0,1 – фосфатированный или оцинкованный болт, хорошо смазанная поверхность
-0,14 – химически оксидированный или оцинкованный болт, плохое качество смазки
-0,2 – болт без покрытия, нет смазки

Усилие предварительной затяжки определяются требованиями к соединению, поэтому наши рекомендации выбора усилий предварительной затяжки и крутящего момента, приведенные в таблицах, являются справочными и не могут быть приняты как руководство к действию, учитывая множество факторов оказывающих роль на качество соединения.

Для выбора усилия предварительной затяжки резьбовых соединений и крутящего момента различного класса прочности можно использовать приведенные ниже таблицы. Таблицы приведены для соединений, имеющих средний коэффициент трения 0,14.
 

Усилие предварительной затяжки и крутящий момент резьбового соединения с крупным шагом резьбы и коэффициентом трения 0,14

 

Номинальный диаметр резьбы	Шаг резьбы, P	Номинальная площадь сечения As, мм²	Усилие предварительной затяжки Q, H					Крутящий момент Мкр Нм
			4.6	5.6	8.8	10.9	12.9	4.6	5.6	8.8	10.9	12.9
М4	0,7	8,78	1280	1710	4300	6300	7400	1,02	1,37	3,3	4,8	5,6
М5	0,8	14,2	2100	2790	7000	10300	12000	2,0	2,7	6,5	9,5	11,2
М6	1,0	20,1	2960	3940	9900	14500	17000	3,5	4,6	11,3	16,5	19,3
М8	1,25	36,6	5420	7230	18100	26600	31100	8,4	11	27,3	40,1	46,9
М10	1,5	58	8640	11500	28800	42200	49400	17	22	54	79	93
М12	1,75	84,3	12600	16800	41900	61500	72000	29	39	93	137	160
М14	2,0	115	17300	23100	57500	84400	98800	46	62	148	218	255
М16	2,0	157	23800	31700	78800	115700	135400	71	95	230	338	395
М18	2,5	193	28900	38600	99000	141000	165000	97	130	329	469	549
М20	2,5	245	37200	49600	127000	181000	212000	138	184	464	661	773
М22	2,5	303	46500	62000	158000	225000	264000	186	250	634	904	1057
М24	3,0	353	53600	71400	183000	260000	305000	235	315	798	1136	1329
М27	3,0	459	70600	94100	240000	342000	400000	350	470	1176	1674	1959
М30	3,5	561	85700	114500	292000	416000	487000	475	635	1597	2274	2662
М33	3,5	694	107000	142500	363000	517000	605000	645	865	2161	3078	3601
М36	4,0	817	125500	167500	427000	608000	711000	1080	1440	2778	3957	4631
М39	4,0	976	151000	201000	512000	729000	853000	1330	1780	3597	5123	5994

 

Усилие предварительной затяжки и крутящий момент резьбового соединения с мелким шагом резьбы и коэффициентом трения 0,14

 

Номинальный диаметр резьбы	Шаг резьбы, P	Номинальная площадь сечения As, мм²	Усилие предварительной затяжки Q, H			Крутящий момент Мкр Нм
			8.8	10.9	12.9	8.8	10.9	12.9
М8	1	39,2	19700	28900	33900	29,2	42,8	50,1
М10	1,25	61,2	30800	45200	52900	57	83	98
М12	1,25	92,1	46800	68700	80400	101	149	174
М14	1,5	125	63200	92900	108700	159	234	274
М16	1,5	167	85500	125500	146900	244	359	420
М18	1,5	216	115000	163000	191000	368	523	613
М20	1,5	272	144000	206000	241000	511	728	852
М22	1,5	333	178000	253000	296000	692	985	1153
М24	2	384	204000	290000	339000	865	1232	1442
М27	2	496	264000	375000	439000	1262	1797	2103
М30	2	621	331000	472000	552000	1756	2502	2927

ОТКРУЧИВАНИЕ

При откручивании гаек требуется крутящий момент большей величины, чем при затяжке. Это объясняется коррозией резьбового соединения, взаимным проникновением материалов болта и гайки в зоне резьбы под действием длительной нагрузки.

Общее правило – при откручивании требуется момент в 1,3-1,5 раза больший, чем при затяжке!

При откручивании прокорродированных и закрашенных соединений часто требуется инструмент с моментом в 2 раза больше, чем при затяжке. Но лучше в таких случаях использовать специальные средства для разрушения продуктов коррозии. Это снизит трение и, соответственно, силы воздействующие на упорную часть инструмента, продлевая срок его жизни.

Выполненная работа и переданная мощность

Выполненная работа

Выполненная работа равна сила, умноженная на расстояние, перемещенное на силу , и может быть выражена как

W = F s (1)

где

W = проделанная работа (Дж, Нм)

F = сила (Н)

s = расстояние, перемещенное силой (с)

Для углового перемещения

выполненная работа может быть выражено как

W = F θ r

= T θ (2)

где

W = работа (Джоуль)

θ = угол (радианы)

r = радиус (м)

T = крутящий момент или момент (Нм)

Передаваемая мощность

Мощность — это соотношение между рабочими k и затраченное время могут быть выражены как

P = W / dt

= T θ / dt

= T ω

= 2 π n T

= 2 π (n _{об / мин} /60) T

= 0.105 n _{об / мин} T (3)

где

P = мощность (Вт)

dt = затраченное время (с)

ω = θ / dt = 2 π n = угловая скорость (рад / с)

n = скорость (об / с)

n _{об / мин} = скорость (об / мин, об / мин)

Примечание! — машина должна вращаться, чтобы производить энергию! Машина без вращения может передавать крутящий момент, как электродвигатель, но поскольку расстояние не перемещается силой, мощность не производится.Как только машина начинает вращаться, вырабатывается мощность.

Пример — требуемый крутящий момент для производства мощности

Машина вращается со скоростью 3000 об / мин (об / мин) и потребляет 5 кВт . Крутящий момент на валу можно рассчитать, изменив (3) на

T = P / 2 π n

= (5 кВт) (1000 Вт / кВт) / 2 π (3000 об / мин) / (60 сек / мин)

= 15,9 Нм

Электродвигатели — мощность и крутящий момент по сравнению сСкорость

Движущая сила электродвигателя крутящий момент — не лошадиные силы.

Крутящий момент — это крутящая сила, которая заставляет двигатель работать, а крутящий момент активен от 0% до 100% рабочей скорости.

Мощность, производимая двигателем, зависит от скорости двигателя и составляет

• ноль при 0% скорости и
• обычно на максимуме при рабочей скорости

Примечание ! — полный крутящий момент с нулевой скорости является большим преимуществом для электромобилей.

Для полного стола — поворот экрана!

9226 9226 9228522 (фунт _на дюйм) 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 3 41 9033 3 142 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 903 76 9033 9033 9034 9033 9034 9 0333 210 9033 9033 9033 9033 9034 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9034 675

Мощность		Скорость двигателя (об / мин)
		3450			2000			1750			1000			500
		Крутящий момент															(фунт фут дюйм)	(фунт фут фут)	(Нм)	(фунт фунт дюйм)			f фут)	(Нм)	(фунт f дюйм)	(фунт f фут)		(фунт на фут)	(Нм)	(фунт на дюйм) 90 200	(фунт на фут)	(Нм)
1	0.75	18	1,5	2,1	32	2,6	3,6	36	3,0	4,1	63	5,3	7,1	126 10 903		1,5	1,1	27	2,3	3,1	47	3,9	5,3	54	4,5	6,1	95	7.9	10,7	189	15,8	21,4
2	1,5	37	3,0	4,1	63	5,3		9033 3,0 126	10,5	14,2	252	21,0	28,5
3	2,2	55	4,6	6,2	95	7.9	10,7	108	9,0	12	189	15,8	21,4	378	31,5	42,7				903 158	13,1	18	180	15	20	315	26,3	36	630	52,5	71
5	5,6	137	11	15	236	20	27	270	23	31	473	39		9033 903 934
10	7,5	183	15	21	315	26	36	360	30	41	630			41 5334	630				142
15	11	274	23	31	473	39	53	540	45	61 903 903 9034 9033 9033 9033 9033 9033 9034	158	214
20	15	365	30	630	53	71	720	60	81	1260	105	142	2521	210	285 903 903 9034	210	285 903 903 9034	38	52	788	66	89	900	75	102	1576	131	178	3151	263 9033 9033 9034 9033 9033 903	548	46	62	945	79	107	1080	90	122	1891	158	214	9033 9034 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903	30	731	61	83	1260	105	1441	120	163	2521	210	285	5042	420	570	131	178	1801	150	204	3151	263	356	6302	525	712
712
1891	158	214	2161	180	244	3781	315	427	7563	630	853 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903	145	2206	184	249	2521	285	4412	368	499	8823	735	997
80	60	1461		9033 9034 9033 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 162 9034	2881	240	326	5042	420	570	10084	840	1140
	67	9033 9034 9034 903 137	321	3241	270	366	5672	473	641	11344	945	1282	945	1282
100		9034 9034	263	356	3601	300	407	6302	525	712	12605	1050	1425
125	93	2283	1	9033 9033 9033 9034 9034 9034 9033 9033 9033 9033 9034 903 903 9034	509	7878	657	891	15756	1313	1781
150	112	2740	223 9034 9034 9034 9034 9033 2740	228 903 9034	450	611	9454	788	1069	18907	1576	2137
175	131	3197 263 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9034	6302	525	712	1 1029	919	1247	22058	1838	2494
200	149	3654	9033 9034 9034 9033 9034	413	9034 9033 9034 9034 9034 814	12605	1050	1425	25210	2101	2850
225	168	916	14180	1182	1603	28361	2363	3206
250		9033 9034 9033 9034 9033 9033 4567	9034 383 9003	750	1018	15756 90 334	1313	1781	31512	2626	3562
275	205	5024	419	568	86625 9034 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9034 9033 9034	17332	1444	1959	34663	2889	3918
300	224	5480	457	9034 9034 9034 9034 9034 9034	1221	18907	1576	2137	37814	3151	4275
350		9034 9033 9034 9033 9034 9033 9034 9033 9033 9034	1050	1425	22058	1838	2494	44117	3676	4987
400	298	7307	609	826	9033 9034 9034 9034 9034 9033 9034 9034 9033 9033 9034 9033 9033 9034	25210	2101	2850	50419	4202	5699
450	336		8221	685	9033 9034 9033 9033 9033 9034 9033 9034 9033 9033 9034 9034 9034 903 903 903 903 903 9034 9034	1832	28361	2363	3206	56722	4727	6412
550		9034 9343 9034 9343 9034 9343 9034 9343 9034 9373		1651	2239	34663	2889	3918	69326	5777	7837
600	448	10961	913	12393 903 9034 9033 9033 913	12393 903	2443	37814	3151	4275	75629	6302	8549

Мощность электродвигателя, скорость и крутящий момент в уравнениях 9009

Момент _{дюйм-фунт} = P _л.с. 63025 / n (1)

где

T _{дюйм фунт} = крутящий момент (фунт _f )

P _л.с. = мощность, передаваемая электрическим двигатель (л.с.)

n = число оборотов в минуту (об / мин)

Альтернативно

T _{фут-фунт} = P _л.с. 5252 / n (1b)

где

T _{фут-фунт} = крутящий момент (фунт _f фут)

Крутящий момент в единицах СИ можно рассчитать как

T _Нм = P _W 9.549 / n (2)

где

T _Нм = крутящий момент (Нм)

P _W = мощность (ватты)

n = число оборотов в минуту (об / мин)

Электродвигатель — зависимость крутящего момента от мощности и скорости

мощность (кВт)

скорость (об / мин)

Электродвигатель — мощность от крутящего момента и скорости

крутящий момент (Нм)

скорость (об / мин)

Электродвигатель — Зависимость скоростиМощность и крутящий момент

мощность (кВт)

крутящий момент (Нм)

Пример — крутящий момент от электродвигателя

Крутящий момент, передаваемый электродвигателем мощностью 0,75 кВт (750 Вт) при скорости 2000 об / мин можно рассчитать как

T = (750 Вт ) 9,549 / (2000 об / мин)

= 3,6 (Нм)

Пример — крутящий момент от электродвигателя

Крутящий момент, передаваемый электродвигателем мощностью 100 л.с. при скорости 1000 об / мин можно рассчитать как

T = (100 л.с.) 63025 / (1000 об / мин)

= 6303 (фунт _f дюйм)

Для преобразования в фунт-сила-фут — разделите крутящий момент на 12 .

Зависимость мощности от крутящего момента — x-engineer.org

В этой статье мы собираемся понять, как создается крутящий момент двигателя , как рассчитывается мощность двигателя и что такое крутящий момент и кривая мощности . Также мы собираемся взглянуть на карты крутящего момента и мощности двигателя (поверхности).

К концу статьи читатель сможет понять разницу между крутящим моментом и мощностью, как они влияют на продольную динамику автомобиля и как интерпретировать кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке.

Определение крутящего момента

Крутящий момент можно рассматривать как силу поворота , приложенную к объекту. Крутящий момент (вектор) — это произведение между силой (вектором) и расстоянием (скаляр). Расстояние, также называемое плечом рычага , измеряется между силой и точкой поворота. Подобно силе, крутящий момент является вектором и определяется амплитудой и направлением вращения.

Изображение: Момент затяжки на колесном болте

Представьте, что вы хотите затянуть / ослабить болты колеса.Нажатие или вытягивание ручки гаечного ключа, соединенного с гайкой или болтом, создает крутящий момент (усилие поворота), который ослабляет или затягивает гайку или болт.

Крутящий момент T [Нм] является произведением силы F [Н] и длины плеча рычага a [м] .

\ [\ bbox [# FFFF9D] {T = F \ cdot a} \]

Чтобы увеличить величину крутящего момента, мы можем либо увеличить силу, либо длину плеча рычага, либо и то, и другое.

Пример : Рассчитайте крутящий момент, полученный на болте, если рычаг гаечного ключа имеет 0.25 м , а приложенная сила составляет 100 Н (что примерно эквивалентно толкающей силе 10 кг )

\ [T = 100 \ cdot 0,25 = 25 \ text {Нм} \]

Тот же крутящий момент можно было бы получить, если бы плечо рычага было 1 м и усилие только 25 Н .

Тот же принцип применяется к двигателям внутреннего сгорания. Крутящий момент на коленчатом валу создается силой, прикладываемой к шейке шатуна через шатун.

Изображение: Крутящий момент на коленчатом валу

Крутящий момент T будет создаваться на коленчатом валу на каждой шейке шатуна каждый раз, когда поршень находится в рабочем ходе.Плечо рычага и в данном случае является радиусом кривошипа (смещение) .

Величина силы F зависит от давления сгорания внутри цилиндра. Чем выше давление в цилиндре, чем выше сила на коленчатом валу, тем выше выходной крутящий момент.

Изображение: функция вычисления крутящего момента двигателя для давления в цилиндре

Длина плеча рычага влияет на общий баланс двигателя . 2} {4} = \ frac {\ pi \ cdot 0.2 \]

Во-вторых, мы рассчитаем силу, приложенную к поршню. Чтобы получить силу в Н (Ньютон), мы будем использовать давление, преобразованное в Па (Паскаль).

\ [F = p \ cdot A_p = 120000 \ cdot 0,0056745 = 680.94021 \ text {N} \]

Предполагая, что вся сила в поршне передается на шатун, крутящий момент рассчитывается как:

\ [T = F \ cdot a = 680.94021 \ cdot 0.062 = 42.218293 \ text {Нм} \]

Стандартная единица измерения крутящего момента — Н · м (Ньютон-метр).Особенно в США единицей измерения крутящего момента двигателя является фунт-сила · фут (фут-фунт). Преобразование между Н · м и фунт-сила · фут :

\ [\ begin {split}
1 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} & = 1.355818 \ text {N} \ cdot \ text {m} \\
1 \ text {N} \ cdot \ text {m} & = 0.7375621 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft}
\ end {split} \]

Для нашего конкретного примера крутящий момент в имперских единицах (США):

\ [T = 42.218293 \ cdot 0.7375621 = 31.138615 \ text {lbf} \ cdot \ text {ft} \]

Крутящий момент T [Н] также может быть выражен как функция среднее эффективное давление двигателя.

\ [T = \ frac {p_ {me} V_d} {2 \ pi n_r} \]

где:
p _me [Па] — среднее эффективное давление
V _d [м ³ ] — рабочий объем двигателя
n _r [-] — количество оборотов коленчатого вала за полный цикл двигателя (для 4-тактного двигателя n _r = 2 )

Определение мощности

В физике степень — это работа, выполненная во времени, или, другими словами, — скорость выполнения работы .В системах вращения мощность P [Вт] является произведением крутящего момента T [Нм] и угловой скорости ω [рад / с] .

\ [\ bbox [# FFFF9D] {P = T \ cdot \ omega} \]

Стандартная единица измерения мощности — Вт, (ватт) и скорости вращения — рад / с, (радиан в секунду) . Большинство производителей транспортных средств обеспечивают мощность двигателя л.с. (мощность торможения) и скорость вращения об / мин (оборотов в минуту).Поэтому мы будем использовать формулы преобразования как скорости вращения, так и мощности.

Чтобы преобразовать об / мин в рад / с , мы используем:

\ [\ omega \ text {[rad / s]} = N \ text {[rpm]} \ cdot \ frac {\ pi} { 30} \]

Чтобы преобразовать рад / с в об / мин , мы используем:

\ [N \ text {[rpm]} = \ omega \ text {[rad / s]} \ cdot \ frac {30 } {\ pi} \]

Мощность двигателя также может быть измерена в кВт вместо Вт для более компактного значения.Для преобразования с кВт в л.с. и наоборот, мы используем:

\ [\ begin {split}
P \ text {[bhp]} & = 1.36 \ cdot P \ text {[kW]} \\
P \ text {[кВт]} & = \ frac {P \ text {[bhp]}} {1.36}
\ end {split} \]

В некоторых случаях вы можете найти л.с. (лошадиная сила) вместо л.с. как единица измерения мощности.

Имея скорость вращения, измеренную в об / мин , и крутящий момент в Нм , формула для расчета мощности выглядит так:

\ [\ begin {split}
P \ text {[кВт]} & = \ frac {\ pi \ cdot N \ text {[об / мин]} \ cdot T \ text {[Nm]}} {30 \ cdot 1000} \\
P \ text {[HP]} & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot N \ text {[rpm]} \ cdot T \ text {[Nm]}} {30 \ cdot 1000}
\ end {split} \]

Пример . Рассчитайте мощность двигателя как в кВт , так и в л.с. , если крутящий момент двигателя 150 Нм и частота вращения двигателя 2800 об / мин .

\ [\ begin {split}
P & = \ frac {\ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 44 \ text {kW} \\
P & = \ frac {1.36 \ cdot \ pi \ cdot 2800 \ cdot 150} {30 \ cdot 1000} = 59,8 \ text {HP}
\ end {split} \]

Динамометр двигателя

Скорость двигателя измеряется с помощью датчика на коленчатом валу (маховике).В идеале, чтобы рассчитать мощность, мы должны также измерить крутящий момент на коленчатом валу с помощью датчика. Технически это возможно, но не применяется в автомобильной промышленности. Из-за условий эксплуатации коленчатого вала (температуры, вибрации) измерение крутящего момента двигателя с помощью датчика не является надежным методом. Также довольно высока стоимость датчика крутящего момента. Следовательно, крутящий момент двигателя измеряется во всем диапазоне скорости и нагрузки с помощью динамометра (испытательный стенд) и отображается (сохраняется) в блоке управления двигателем.

Изображение: Схема динамометра двигателя

Динамометр — это, по сути, тормоз (механический, гидравлический или электрический), который поглощает мощность, производимую двигателем. Самый используемый и лучший тип динамометра — электрический динамометр . Фактически это электрическая машина , которая может работать как генератор или двигатель . Изменяя крутящий момент нагрузки генератора, двигатель может быть переведен в любую рабочую точку (скорость и крутящий момент).Кроме того, при отключенном двигателе (без впрыска топлива) генератор может работать как электродвигатель для вращения двигателя. Таким образом можно измерить трение двигателя и потери крутящего момента насоса.

В электрическом динамометре ротор соединен с коленчатым валом. Связь между ротором и статором электромагнитная. Статор закреплен через плечо рычага на датчике нагрузки . Чтобы сбалансировать ротор, статор будет прижиматься к датчику нагрузки. Крутящий момент T рассчитывается путем умножения силы F , измеренной в датчике нагрузки, на длину плеча рычага a .

\ [T = F \ cdot a \]

Параметры двигателя: тормозной момент, тормозная мощность (л.с.) или удельный расход топлива при торможении (BSFC) содержат ключевое слово «тормоз», поскольку для их измерения используется динамометр (тормоз). .

В результате динамометрического испытания двигателя получается карт крутящего момента (поверхности), которые дают значение крутящего момента двигателя при определенных оборотах двигателя и нагрузке (стационарные рабочие точки). Нагрузка двигателя эквивалентна положению педали акселератора.

Пример карты крутящего момента для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :

919 об / мин. 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9034

Двигатель крутящий момент [Нм]		Положение педали акселератора [%]
		5 10	20	30	40	50	60	100
45	90	107	109	110	111	114	116
1300	60	105	132 903	105	132 903 60	105	132 903 138	141
1800	35	89	133	141	1 42	144	145	149
2300	19	70	133	147		9013 9013 9034 9033 9034 903 903 903 903 903 903 9034 9034 903 3	55	133	153	159	161	163	165
3300	0	41		9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034	9034 9034 9034 9034	171
3800	0	33	116	150	160	167	170	175
155	169	176	180	184
4800 9033 4	0	18	106	155	174	179	185	190
5300	0	12 903 903 9033	175	181	187
5800	0	4	84	136	161	170	175	183 903 903 903 903 903 903 903 903	72	120	145	153	159	171

Пример карты мощности для бензинового двигателя с искровым зажиганием (SI) :

Двигатель

35

35

Л.с.]

9033 9033 9033 9033 1800 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 72

Положение педали акселератора [%]
5	10	20 9 0334	30	40	50	60	100
1034 Скорость вращения двигателя [об / мин]		903	12	13	13	13	13
	1300	11	19	24	25	25	9	23	34	36	36	37	37	38
	2300	6 903 903 9034 9034 9034	49	49	51
	2800	1	22	53	61	63	64	65	66
	3300	0	19	59	71	76	78	9013 903 903	0	18	63	81	87	90	92	95
	4300	0	16	9033 9033 9034 110	113
	4800	0	12	72	106	119	122	126	130
	111	126	132	137	141
	5800	0 90 334	3	69	112	133	140	145	151
	6300	0	0	65 903 903 903 903 9033 9033 9033	153

Электронный блок управления (ЕСМ) ДВС имеет карту крутящего момента, хранящуюся в памяти.Он вычисляет (интерполирует) функцию крутящего момента двигателя от текущих оборотов двигателя и нагрузки. В ECM нагрузка выражается как давление во впускном коллекторе для бензиновых двигателей (искровое зажигание, SI) и время впрыска или масса топлива для дизельных двигателей (воспламенение от сжатия, CI). Стратегия расчета крутящего момента двигателя имеет поправки на основе температуры и давления всасываемого воздуха.

График данных крутящего момента и мощности, функции частоты вращения и нагрузки двигателя дает следующие поверхности:

Изображение: Поверхность крутящего момента двигателя SI

Изображение: Поверхность мощности двигателя SI

Для Для лучшей интерпретации карт крутящего момента и мощности можно построить двухмерную линию крутящего момента для фиксированного значения положения педали акселератора.

Изображение: кривые крутящего момента двигателя SI

Изображение: кривые мощности двигателя SI

Крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке

Как вы видели, крутящий момент и мощность внутреннего сгорания двигатель зависит как от частоты вращения двигателя, так и от нагрузки. Обычно производители двигателей публикуют характеристики крутящего момента и кривых (кривые) при полной нагрузке (100% положение педали акселератора). Кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке подчеркивают максимальный крутящий момент и распределение мощности во всем диапазоне оборотов двигателя.

Изображение: параметры крутящего момента и мощности двигателя при полной нагрузке

Форма приведенных выше кривых крутящего момента и мощности не соответствует реальному двигателю, их целью является объяснение основных параметров. Тем не менее, формы аналогичны реальным характеристикам искрового зажигания (бензин), левого впрыска, атмосферного двигателя.

Частота вращения двигателя Н _e [об / мин] характеризуется четырьмя основными моментами:

Н _мин — минимальная стабильная частота вращения двигателя при полной нагрузке
Н _Tmax — частота вращения двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
N _Pmax — частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности; также называется номинальная частота вращения двигателя
N _max — максимальная стабильная частота вращения двигателя

На минимальной частоте вращения двигатель должен работать плавно, без колебаний и остановок.Двигатель также должен обеспечивать работу на максимальной скорости без каких-либо повреждений конструкции.

Крутящий момент двигателя при полной нагрузке Кривая T _e [Нм] характеризуется четырьмя точками:

T ₀ — крутящий момент двигателя при минимальной частоте вращения
T _max — максимальный двигатель крутящий момент (максимальный крутящий момент или номинальный крутящий момент )
T _P — крутящий момент двигателя при максимальной мощности двигателя
T _M — крутящий момент двигателя при максимальной частоте вращения двигателя

В зависимости от типа всасываемого воздуха (атмосферный или с турбонаддувом) максимальный крутящий момент может быть точечным или линейным.Для двигателей с турбонаддувом или наддувом максимальный крутящий момент может поддерживаться постоянным между двумя значениями частоты вращения двигателя.

Мощность двигателя при полной нагрузке Кривая P _e [л.с.] характеризуется четырьмя точками:

P ₀ — мощность двигателя при минимальных оборотах
P _max — максимальная мощность мощность (пиковая мощность или номинальная мощность )
P _T — мощность двигателя при максимальном крутящем моменте двигателя
P _M — мощность двигателя при максимальной частоте вращения двигателя

Область между минимальными оборотами двигателя N _мин и максимальная частота вращения двигателя Н _Tmax называется зоной нижнего конца крутящего момента.Чем выше крутящий момент в этой области, тем лучше возможности запуска / разгона автомобиля. Когда двигатель работает в этой области при полной нагрузке, если сопротивление дороги увеличивается, частота вращения двигателя будет уменьшаться, что приведет к падению крутящего момента двигателя и останову двигателя . По этой причине эта область также называется областью нестабильного крутящего момента .

Область между максимальной частотой вращения двигателя N _Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N _Pmax называется диапазоном мощности .Во время разгона автомобиля для достижения наилучших характеристик переключение передач (вверх) следует выполнять на максимальной мощности двигателя. В зависимости от передаточных чисел коробки передач после переключения на выбранной передаче частота вращения двигателя падает до максимального крутящего момента, что обеспечивает оптимальное ускорение. Переключение передач на максимальной мощности двигателя позволит поддерживать частоту вращения двигателя в пределах диапазона мощности.

Область между максимальной частотой вращения двигателя N _Pmax и максимальной частотой вращения двигателя N _max называется зоной верхнего конца крутящего момента.Более высокий крутящий момент приводит к более высокой выходной мощности, что означает более высокую максимальную скорость автомобиля и лучшее ускорение на высокой скорости.

Когда частота вращения двигателя поддерживается между максимальной частотой вращения двигателя N _Tmax и максимальной частотой вращения двигателя N _max , если сопротивление автомобиля дорожному движению увеличивается, частота вращения двигателя упадет, а выходной крутящий момент увеличится, таким образом компенсация увеличения дорожной нагрузки. По этой причине эта область называется областью стабильного крутящего момента .

Ниже вы можете найти несколько примеров кривых крутящего момента и мощности при полной нагрузке для различных типов двигателей. Обратите внимание на форму кривых в зависимости от типа двигателя (с искровым зажиганием или с компрессионным зажиганием) и типа воздухозаборника (атмосферный или с турбонаддувом).

Крутящий момент и мощность двигателя Honda 2.0 при полной нагрузке

P макс. Л.с.] 9019 8

Архитектура цилиндров	4-рядный	Изображение: Двигатель Honda 2.0 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо	бензин (SI)
Объем двигателя [см 3 ]	1998
впрыск топлива	порт клапана
9034 воздухозаборник	Выбор фаз газораспределения		регулируемый
T макс. [Нм]	190
N Tmax [об / мин]	4500		155
Н Pмакс [об / мин]	6000
N макс. [об / мин]	6800

Saab 2.Крутящий момент и мощность двигателя 0T при полной нагрузке

P

Архитектура цилиндров	4-рядный	Изображение: Двигатель Saab 2.0T SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо	бензин (SI)
Объем двигателя [см 3 ]	1998
впрыск топлива	патрубок клапана
				с турбонаддувом Выбор фаз газораспределения	фиксированный
T макс. [Нм]	265
N Tmax [об / мин]	2500
175
N Pmax [об / мин]	5500
N 9009 0 макс. [об / мин]	6300

Audi 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя TFSI при полной нагрузке

Л.с.] 9 0333 N _макс. [об / мин]

Архитектура цилиндров	4-рядный	Изображение: Двигатель Audi 2.0 TFSI SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо	бензин (SI)
Объем двигателя [см 3 ]	1994
впрыск топлива	прямой
	воздухозаборник турбина Выбор фаз газораспределения		фиксированный
T макс. [Нм]	280
N Tmax [об / мин]	1800-5000
200
Н Pмакс [об / мин]	5100 — 6000
6500

Toyota 2.0 Крутящий момент и мощность двигателя D-4D при полной нагрузке

[Л.с.]

Архитектура цилиндров	4-рядный	Изображение: Двигатель Toyota 2.0 CI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо Д. Выбор фаз газораспределения	фиксированный
T макс. [Нм]	300
N Tmax [об / мин]	2000–2800
126
Н Pмакс [об / мин]	3600
N макс. [об / мин]	5200

Mercedes-Benz 1.8 Крутящий момент и мощность двигателя Kompressor при полной нагрузке

синхронизация 900 ] 90 205

Архитектура цилиндров	4-рядный	Изображение: Двигатель Mercedes Benz 1.8 Kompressor SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо	бензин
Объем двигателя [см 3 ]	1796
впрыск топлива	патрубок клапана
впускной клапан
фиксированная
T макс. [Нм]	230
N Tmax [об / мин]	2800 — 4600
156
N Pmax [об / мин]	5200
Н макс. [об / мин]	6250

BMW 3.0 крутящий момент и мощность двигателя TwinTurbo при полной нагрузке

макс. [Л.с.]

Архитектура цилиндров	6-рядный	Изображение: Двигатель BMW 3.0 TwinTurbo SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо	бензин
Объем двигателя [см 3 ]	2979
впрыск топлива	прямой
двойной турбонаддув Выбор фаз газораспределения	переменная
T макс. [Нм]	400
N Tmax [об / мин]	900 — 5000
306
Н Pмакс [об / мин]	5800
N макс. [об / мин]	7000

Mazda 2.Крутящий момент и мощность роторного двигателя 6 при полной нагрузке

9033

Архитектура цилиндров	2 Ванкель	Изображение: Двигатель Mazda 2.6 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо
Объем двигателя [см 3 ]	1308 (2616)
Впрыск топлива	порт клапана
Воздухозаборник			фиксированный
T макс. [Нм]	211
N Tmax [об / мин]	5500
03	03		231
Н Pмакс [об / мин]	8200
N макс. [об / мин]	9500

Porsche 3.6 крутящий момент и мощность двигателя при полной нагрузке

Архитектура цилиндров	6 плоских	Изображение: Двигатель Porsche 3.6 SI — кривые крутящего момента и мощности при полной нагрузке
Топливо	бензин
Объем двигателя [см 3 ]	3600
Впрыск топлива	порт клапана
Впуск воздуха	атмосферный 903 903
T макс. [Нм]	405
N Tmax [об / мин]	5500
P 13 макс 4
N Pmax [об / мин]	7600
N max [об / мин]	8400

Ключевые утверждения, которые следует учитывать в отношении мощности и крутящего момента двигателя:

Крутящий момент

• крутящий момент является составляющей мощности
• крутящий момент может быть увеличен путем увеличения среднего эффективного давление двигателя или за счет снижения потерь крутящего момента (трение, накачивание)
• с меньшим максимальным крутящим моментом, распределенным в диапазоне скоростей двигателя, с точки зрения тяги лучше, чем с более высокой точкой максимального крутящего момента
• нижний конечный крутящий момент очень важно для пусковых возможностей автомобилей
• высокий крутящий момент полезен в условиях бездорожья, когда транспортное средство эксплуатируется на больших уклонах дороги, но на низкой скорости

Мощность

• мощность двигателя зависит как от крутящего момента, так и от скорости
• мощность может быть увеличена за счет увеличения крутящего момента или частоты вращения двигателя
• высокая мощность важна для высоких скоростей автомобиля eds, чем выше максимальная мощность, тем выше максимальная скорость транспортного средства.
• Распределение мощности двигателя при полной нагрузке в диапазоне оборотов двигателя влияет на способность транспортного средства к ускорению на высоких скоростях
• для наилучших характеристик ускорения, транспортное средство должно работать в диапазоне мощности, между максимальным крутящим моментом двигателя и мощностью

По любым вопросам или наблюдениям относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Урок физики — Расчет крутящего момента и мощности из журналов данных

Урок физики — Расчет крутящего момента и мощности из журналов данных

By Khiem Dinh

9000 Технологии на момент написания этой статьи. Все утверждения и мнения, высказанные Кхием Дином, принадлежат исключительно Кхием Дину и не отражают Honeywell Turbo Technologies.

Движением автомобилей управляет физика, поэтому использование некоторых основ физики и данных позволяет нам вычислять классные вещи. Всем нравятся крутые вещи, верно? В современном автомобиле есть электроника, которая дает нам возможность собирать полезные данные, позволяя рассчитывать полезные вещи. В этом случае мы собираемся вычислить крутящий момент и мощность, превратив себя в виртуальный динамометрический стенд.

Недавно у меня была установлена ​​Hondata KPro, позволяющая получать необходимые данные. Для расчета крутящего момента и мощности необходимо регистрировать только частоту вращения двигателя и время.Имея только эти два параметра, мы можем применить хорошее значение F = ma (Сила = масса x ускорение). Нам действительно нужно знать другие параметры, характерные для автомобиля, чтобы выполнить расчеты: размер шин, вес автомобиля, передаточные числа, главную передачу, коэффициент лобового сопротивления, площадь лобовой поверхности и плотность воздуха.

Во-первых, нам нужно взглянуть на силы, действующие на автомобиль. У нас есть сила в колесах, толкающая автомобиль вперед, и сила аэродинамического сопротивления, толкающая автомобиль в противоположном направлении.Разница между ними — остающаяся сила, обеспечивающая ускорение. Конечная скорость — это ситуация, когда сила сопротивления равна силе на колесах, что приводит к нулевой силе ускорения. Я назвал силу, действующую на шину, чистой силой, поскольку есть также потери на трение; На самом деле нет хорошего способа отделить потери на трение от силы, приложенной к шинам (которую я назвал общей силой), поэтому я сложил их вместе в чистую силу. Это эквивалент измерения крутящего момента на колесах на динамометрическом стенде шасси, где автомобиль привязан к роликам.

Основное уравнение, необходимое для расчета крутящего момента и мощности: F = ma. Мы знаем массу автомобиля, поэтому нам нужно вычислить ускорение автомобиля, которое дает нам силу. Помните скорость двигателя и время, которое мы регистрировали? Мы собираемся использовать эту информацию для вычисления скорости, дающей нам ускорение и силу сопротивления. Знание этих двух вещей дает нам чистую силу на шинах.

Чтобы получить скорость, нам нужно знать, с какой скоростью вращается шина, а также окружность шины.Расчет длины окружности шины — это простой вопрос установки и изменения ширины шины, соотношения сторон и диаметра колеса. Скорость вращения шины вычисляется путем деления скорости двигателя на передачу. В случае S2000 он имеет редуктор первичной передачи в дополнение к каждому индивидуальному передаточному числу и главной передаче.

Теперь, когда мы знаем скорость, можно просто вычислить ускорение. За счет ускорения мы получаем чистую силу на шине. Используя значение чистой силы и радиус шины, мы можем рассчитать крутящий момент на шине.Для преобразования в крутящий момент на двигателе (измеряемый на колесах / шинах, таких как большинство динамометрических стендов), значение крутящего момента в шине делится на передачу.