Что такое мощность и тяга двигателя

Что такое крутящий момент и почему его показатель важнее лошадиных сил?

Подавляющее большинство автопроизводителей в маркировке своих двигателей использует мощность или объем камер сгорания. Обе этих характеристики уже устарели. Если 50 лет назад тяга карбюраторных моторов зависела от расточки цилиндров, то сейчас на первый план выходят новые технологии. При одинаковом объеме камер сгорания мощность вырастает в два-три раза. К примеру, сейчас небольшие 2,0-литровые рядные моторы BMW или Volvo могут иметь мощность свыше 400 лс. Тем самым бензиновые 4-цилиндровые турбированные моторы небольшого объема сейчас располагают такой же мощностью и тягой, как 8-цилиндровые атмосферники 15-летней давности, потому как оснащены, помимо ступенчатого наддува, еще и сложной системой впрыска.

Но и « лошадиные силы » уже недостаточно адекватно описывают существующие характеристики двигателя. Автомобиль с небольшой мощностью может казаться значительно резвее и интереснее на дороге, чем другой более мощный собрат. К примеру, дизельные агрегаты намного опережают бензиновые по тяге, а значит, показывают лучшую динамику.

В общем, потребовалась иная характеристика, которая бы могла адекватно описывать возможности современного мотора. И автопроизводители видят ее в крутящем моменте.

vulkan_avia

Авиационный инженер, частный пилот, руководитель проекта восстановления Ил-14, директор АОПА-Россия

Мощность — скорость совершения работы!

Ликбез для себя, или заметки на полях ЖЖ доходчиво объясняющие суть физики.

Что такое МОЩНОСТЬ?

Мощность — это скорость совершения работы.
Все, что может совершать работу, — человек, животное, падающая вода, двигатель, — обладает определенной мощностью.
Человек поднял на крышу дома груз в 25 кг за 12 секунд, а кран — за 1 секунду. Работа одна и та же, но кран сделал ее в 12 раз быстрее, следовательно, его мощность в 12 раз больше, чем мощность человека.

О мощности же двигателя или другого источника энергии судят не по количеству совершаемой работы, а по быстроте, с какой она совершается.

Чем же измеряется мощность?
Лошадиными силами. Лошадиная сила (л. с.) — это единица мощности. Она составляет примерно такую мощность, которую может развить очень сильная лошадь.
В механике лошадиная сила определяется точно: это способность за 1 секунду совершить 75 килограммометров работы, например, поднять за 1 секунду 75 килограммов на высоту 1 метра.

На рисунке показана работа моторов двух самолетов за 1 сек.

Первый самолет пролетает за 1 сек. 30 метров (108 километров в час), причем тяга винта составляет 250 кг.Следовательно, работа мотора за 1 сек. равна 250×30=7500 кг·м, что соответствует мощности 7500/75 = 100л.с.
Такова мощность, которая требуется самолету, чтобы лететь с данной скоростью.
Но так как часть мощности мотора затрачивается кроме полезной тяги, идущей на продвижение самолета, еще на различные непроизводительные и вредные потери винта, то полная мощность должна быть больше 100 л. с. На рисунке мощность мотора указана равной 140 л. с. Это значит, что потери винта составляют 40л.с.
Второй самолет (истребитель) пролетает в секунду 150 м (540 км/час). Тяга винта равна 400 кг. Следовательно, работа мотора за 1 сек. равна 400×150=60000 кг·м, что соответствует мощности: 60000/75 = 800 л.с.
При мощности мотора 1000 л. с. В данном случае потери составляют 200 л. с.

От чего же зависит мощность, развиваемая данным мотором?
От количества поступающего в цилиндры и сгорающего там в 1 секунду горючего (которое регулируется дроссельной заслонкой, управляемой сектором газа). Это понятно — ведь источником энергии для мотора является только горючее. Двигая сектором газа, мы можем заставить мотор работать с различной мощностью — от самой большой до самой малой. Положение сектора газа определяет в основном режим работы мотора.

Зависит или не зависит мощность мотора от оборотов?
Вот самолет Cessna-150 набирает высоту. Дроссель полностью открыт, мотор работает несомненно на полной мощности и дает, скажем, 2500 об/мин. Набрав высоту, летчик перешел в горизонтальный полет и убавил газ, т.е. уменьшил мощность мотора. Но обороты не падают и могут даже возрасти. Дальше летчик перешел в пикирование и полностью убрал газ. Мотор работает на самой малой мощности — всего каких-нибудь 1–2 л.с., а обороты не только не падают, но продолжают расти — 2300–2400 об/мин и т.д., и если не выйти из пикирования, обороты увеличатся так, что мотор выйдет из строя.
Мы видим, что у одного и того же мотора бóльшие обороты вовсе не означают большей мощности.
Но можно ли поэтому сказать, что мощность вовсе не зависит от оборотов?
Нет, нельзя. Это тоже будет неверно.
Итак, зависит или не зависит мощность мотора от оборотов? Давайте разберёмся.

Из чего складывается мощность мотора
Сила — это то, что действует в прямом направлении — тянет, толкает или давит. А вал мотора не тянет и не толкает свой маховик или винт, а поворачивает его с большим или меньшим усилием. Вот это вращающее или поворотное усилие называется вращающим, крутящим моментом или просто моментом.
Когда мы наворачиваем гайку на болт, мы прикладываем к ней момент — сначала небольшой (при помощи пальцев), пока гайка идет легко, а дальше, когда силы пальцев нехватает, пользуемся ключом для увеличения момента.

Точно так же для проворачивания воздушного винта при запуске мотора к винту прикладывают вращающий момент — руками или при помощи стартера. Поворачивая выключатель, рукоятку настройки приемника, кремальеру шкалы высотомера, педали велосипеда, — во всех случаях мы прикладываем не силу (как при подъеме гири), а момент.
Все двигатели — электрические, внутреннего сгорания — имеют вал, которому они сообщают свою энергию в виде крутящего момента различной величины. И чем сильнее двигатель, тем больший момент он создает на своем валу.

Итак, от чего зависит мощность, или, точнее: в чем выражается мощность двигателя?
Мы готовы ответить:
— В моменте на валу!
Раньше мы на тот же вопрос ответили, не задумываясь:
— В оборотах!
Тогда выяснилось, что мы ошиблись. Но разве мощность на самом деле не зависит от оборотов?

Мощность мотора зависит от двух величин:
1) от крутящего момента на валу и
2) от оборотов.

Если два двигателя имеют одинаковые моменты, т. е. вращают свои валы с одинаковой силой, то тот, который дает большие обороты, развивает большую мощность. И наоборот: если два двигателя дают одни и те же обороты, то тот, который дает больший момент на валу, имеет большую мощность.
Тогда мощность, которая зависит и от момента и от оборотов, выражается следующей формулой:
мощность = M · n, т. е. момент, умноженный на обороты.

Мощность есть произведение двух множителей: М и n

Используемая литература: В.Л. Теуш “Работа воздушного винта”, 1944г

Топливная система

Бесперебойная подача топлива важна не меньше, чем своевременная подача искры в камеру сгорания. Если в топливной есть какие-то проблемы, а их может быть большое множество (забитые фильтры, неисправный топливный насос, электроника, форсунки и т. д.), то у вас гарантированно ухудшится динамика. Выяснить, что именно «барахлит», поможет внутренняя система самодиагностики двигателя, достаточно подключиться к диагностическому разъему авто и найти в журнале ошибок соответствующую запись. Расшифровав код ошибки, можно безошибочно определить, что именно работает не так и требует внимания.

Выводы

При проектировании современных образцов электротранспорта для подбора электродвигателя среди готовых решений требуется рассматривать карту эффективности мотора, кривую изменения оборотов под нагрузкой, а также характеристики: КПД, обороты, сопротивления рабочего движителя. В случае когда готовое решение подобрать не удается (не устраивают габариты, масса, избыточная мощность или не подходят обороты), возможно заказное изготовление электродвигателя с заданными характеристиками.

Источник https://bzr-atv.ru/dvigatel/chto-takoe-moshhnost-i-tyaga-dvigatelya.html

Источник

Источник

Источник