Как рассчитать объем двигателя по лошадиным силам. Что значит лошадиная сила в машине? Метрическая лошадиная сила

Для расчета мощности двигателя применяется параметр, именуемый лошадиной силой. Каждый человек, приближенный к автомобильной тематике, знает, что в документах на транспортное средство обязательно указывается данный параметр. Однако далеко не всегда мощность определяют лошадиными силами. Так, мощность мотора можно измерить в киловаттах в час. Для получения точных расчетов понадобится кое-что знать.

Понадобится следующее:

• транспортное средство;
• станция ТО.

Для четкого понимания процесса измерения мощности двигателя автомобиля ниже приведен последовательный алгоритм шагов, позволяющий максимально быстро понять интересующий процесс.

Порядок действий:

Интересно знать! В 1789 году в Шотландии Джеймс Уатт первым применил понятие «лошадиная сила» для определения мощности двигателя автомобиля.

Вот так, пользуясь знаниями, полученными в средней школе на уроках математики, а также потратив немного времени, можно определить важный параметр своего транспортного средства – мощность двигателя.

На практике, и это очевидно. Но как рассчитать мощность двигателя автомобиля другим способом? Всё очень просто: если Вы хотите узнать, сколько лошадиных сил в двигателе машины, Вы подключите двигатель к специальному динамометру. Динамометр создаёт нагрузку на двигатель и измеряет количество энергии, которое может развить двигатель против нагрузки. Но, тем не менее, чтобы рассчитать мощность двигателя, есть ещё один шаг, который необходимо преодолеть, и об этом мы сейчас поговорим.

Крутящий момент

Представьте себе, что у Вас есть большой торцевой гаечный ключ с ручкой на нём в 1 метр длиной, и Вы надавите на него весом 100 грамм. То, что Вы делаете, называется применением , у которого также есть своя единица измерения, и в данном случае она рассчитывается как 1 ньютон*метр (Н*м), потому что Вы давите 100 граммами (что примерно равно 1 Ньютону) с "плечом" в 1 метр. Вы сможете получить тот же 1 Н*м, если, к примеру, надавите весом в 1 кг на торцевой ключ с длиной ручки в 10 см.

Аналогично, если Вы вместо торцевого ключа приложите вал двигателя, то двигатель даст некоторый показатель крутящего момента на вал. Динамометр измеряет этот крутящий момент. А далее Вы можете легко конвертировать крутящий момент в лошадиные силы путём простой формулы и, таким образом, рассчитать мощность машины. Формула эта выглядит следующим образом:

Мощность двигателя = (Обороты в минуту * Крутящий момент)/5252 .

Вы можете получить представление о том, как динамометр работает, следующим образом: представьте, что Вы включаете двигатель автомобиля при включенной нейтральной передачей и жмёте педаль акселератора "в пол". Двигатель будет работать так быстро, что может взорваться. Это не есть хорошо, но так, при помощи динамометра Вы можете измерить крутящий момент двигателя на разных оборотах. Вы можете подключить двигатель к динамометру, нажать на педаль газа и создать в динамометре достаточное количество нагрузки на двигатель, чтобы сохранить его работу, скажем, на 7 000 оборотов в минуту. Вы записываете при это на бумагу, с какой максимальной нагрузкой двигатель может справиться. Тогда Вы начинаете применять дополнительную нагрузку, чтобы сбить скорость двигателя до 6 500 оборотов в минуту и снова записать нагрузку в новом режиме. Тогда Вы сбросите нагрузкой двигатель до 6 000 оборотов в минуту, и так далее. Вы можете сделать то же самое вплоть до критически низких 500 или 1 000 оборотов в минуту. Что динамометры делают - так это фактически измеряют крутящий момент и далее конвертируют крутящий момент в лошадиные силы, рассчитывая мощность.

Тем не менее, крутящий момент, хоть и растёт вместе с мощностью при росте оборотов, тем не менее, не всегда значение мощности прямо пропорционально крутящему моменту. Так, если Вы построите график мощности и крутящего момента по оборотам вращения двигателя, делая отметки с шагом в 500 оборотов, то, что Вы в конечном итоге получите, является кривой мощности двигателя. Типичная кривая мощности для высокопроизводительного двигателя может выглядеть следующим образом (в примере 300-сильный мотор Mitsubishi 3000):

Данный график указывает на то, что любой двигатель имеет пиковую мощность, которую можно рассчитать динамометром - значение оборотов в минуту, при которых мощность двигателя достигает своего максимума. Двигатель также имеет максимальный крутящий момент в определённом диапазоне оборотов в минуту. Вы можете часто видеть в технических характеристиках автомобилей указание наподобие "123 л.с. при 4 600 об./мин., 155 Нм при 4 200 об./мин. ". А ещё, когда люди говорят, что двигатель "низкооборотистый" или "высокооборотистый", то они имеют в виду, что максимальный крутящий момент двигателя достигается на довольно низкой или высокой величине оборотов соответственно (например, по своей природе являются низкооборотистыми, и потому (но не только поэтому) их часто используют на грузовых автомобилях и тракторах, а вот бензиновые двигатели, напротив , высокооборотистые).

Раньше и деревья были больше, и солнце ярче, и машины тянули лучше — вспомните, еще 20 лет назад 115 л.с. хватало, чтобы сердце уходило в пятки, а машина - за горизонт. Теперь иной раз и 200-сильные моторы не производят впечатления мощных. «Не тянет» — сокрушается владелец нового авто. И невдомек ему, что дело не в мощности и не в объеме — а, возможно, в том, что цифры на бумаге не соответствуют реальным показателям. Написано — 100 лошадиных сил, а в реальности — меньше 100. Написано, что разгон — 9 секунд с места до «сотни», а на деле больше 13. Как такое может быть? Сейчас расскажем.

Сначала были слухи: на автомобильных форумах периодически проскакивала информация о том, что у отдельных брендов, а точнее — у конкретных производителей, мощность мотора не всегда соответствует заявленным показателям. Затем были факты: обратившись к специалистам, мы получили четкий ответ: да, такие факты имеют место. Естественно, мы решили разобраться и либо подтвердить, либо опровергнуть эту информацию.

Ну а потом началась интрига: сразу несколько дилеров, узнав, зачем мы берем автомобиль, в последний момент отказались предоставить его. Пришлось пойти на хитрость: вместо тех брендов, о которых ходят слухи, мы взяли их «клоны», с теми же моторами. И отправили на стенд замера мощности. Если вы подумаете, сможете догадаться, о каких брендах идет речь, если «клонами» у нас выступили Skoda и KIA.

Skoda Rapid оснащается «всефольксвагеновским» мотором, который можно встретить на машинах разных брендов
Rio «в базе» оснащается очень мощным мотором: среди «бюджетников» 123 л. с., снятые с объема 1,6, являются почти рекордом

Безумству храбрых поем мы песню: дилеры Skoda и Kia понимали, на что шли. Осознавали, к каким последствиям может привести информация о том, что в моторе новенького, еще только прошедшего обкатку авто, не хватает пары-тройки, а то и десятка «лошадей». Но автомобили предоставили без каких-либо условий. И ждали — с телефоном в одной руке и с валидолом в другой.

Для замеров мы отправились в одну из старейших и авторитетных в Беларуси компаний. Ее владелец, Андрей Батечко, хорошо известен в белорусском автоспорте, особенно в ралли. А через его диностенд прошли практически все мощные автомобили в республике — как серийные, так и созданные для автоспорта. Инерционный динамометрический стенд DynaVtech позволяет производить замеры на автомобилях с любым типом привода — передним, задним, полным, в скоростном диапазоне до 260 км/ч.

Процесс замера происходит так: авто выставляет на инерционных барабанах, и фиксируется ремнями спереди и сзади. К решетке радиатора подводятся два мощных вентилятора, чтобы обеспечить необходимый приток воздуха. Далее запускается мотор, и начинает раскручивать барабаны до максимальной скорости, которая достигается на предпоследней, прямой передаче. Барабаны обладают определенной инерционностью — именно по тому, как быстро двигатель сможет раскрутить их до определенной скорости, определяется его реальный крутящий момент. А после разгона до максимума включается нейтраль, и замеряется выбег — по тому, насколько долго барабаны своей инерцией будут вращать ведущие колеса, определяются трансмиссионные потери. По итогам испытаний оба параметра сопоставляются специальной программой, и высчитывается мощность двигателя «на маховике» — то есть те данные, которые все автопроизводители указывают в технических данных.

Первой на стенд заезжает Skoda Rapid со 110-сильным бензиновым двигателем и 5-ступенчатой механической коробкой передач. Кондиционер выключен, ESP — тоже, мотор прогрет до рабочей температуры, на улице — 20 градусов по Цельсию. Вперед.

Хоть Rapid и не звучит угрожающе, как суперкар, в процессе замера хочется отойти подальше и в сторонку. Передние колеса бешено вращают барабаны, покрышки уже визжат от скорости, стянутая ремнями машина подергивается, словно пытается сорваться, а скорость на табло растет неестественно быстро: до 200 км/ч Rapid разгоняется так шустро, будто это Ferrari. Но на самом деле это иллюзия: в реальных условиях до таких скоростей машина будет разгоняться гораздо дольше из-за аэродинамического сопротивления.

«Хороший выбег, у Skoda, скорее всего, будут очень небольшие трансмиссионные потери — комментирует Андрей — Ну и плюс шины явно с небольшим сопротивлением качению».

Итак, что там обещал производитель? Четырехцилиндровый атмосферный двигатель рабочим объемом 1598 см. куб. должен развивать мощность не менее 110 л. с. при 5800 об/мин, максимальное значение крутящего момента 155 ньютон-метров достигается при 3800 об/мин. А что на деле?

Испытания показали, что мощность двигателя оказалась даже чуть выше заявленной — 111,6 л. с. при 5701 об/мин. А вот пик крутящего момента чуть ниже заявленного: 151 вместо 155 ньютоно-метров, при 3989 об/мин. Что ж, скандала не случилось — 4 ньютон-метра вполне могли «потеряться» из-за топлива, да и в целом, такая разбежка вполне вписывается в погрешность. Посмотрим, что покажет Kia.

У Rio самый мощный в классе мотор: при объеме в 1591 см. куб. он развивает 123 л. с. на 6300 об/мин, а пик крутящего момента 155 ньютоно-метров приходится на 4300 об/мин. А что покажут замеры?

Поначалу чуть было не случилось сенсации: Rio не дотянул до заявленных показателей! Чуть-чуть, но не дотянул. В чем причина? Неужели слухи подтвердились? Нет: изучив характеристики Rio, Андрей пришел к выводу, что замер нужно проводить на не 4-й, а на 5-й передаче. Почему? Правильно, потому что у Rio с этим мотором коробка передач 6-ступенчатая.

И тут же все стало на свои места: стенд показал, что двигатель выдает 124,1 л. с. при 6304 об/мин, а пик крутящего момента 155,5 ньютоно-метров приходится на 4362 об/мин.

Что ж, сенсации не случилось: у обоих испытанных нами автомобилей «табун» под капотом соответствует заявленному. Однако нас насторожила реакция других дилеров, наотрез отказавшихся предоставить автомобили для замеров: чего они опасаются?

Мы решили выяснить это любым путем, поэтому в ближайшее время планируем пригнать на диностенд все «бюджетники». А затем — и модели других классов, в том числе и подержанные, чтобы узнать, сколько «лошадок» теряют моторы при пробегах 100, 150, 200 тысяч километров. И разобраться, кто изнашивается быстрее — турбированые или «атмосферники»? Бензиновые или дизели? И как вообще себя чувствует гибрид с пробегом под 300 тысяч километров? Надеемся, динамометрический стенд «расскажет» больше, чем любая диагностика! К вопросу реальной мощности мы еще вернемся, ведь тема интересная.

Предлагаем вашему вниманию видеоотчет об испытаниях от наших партнеров, канала Test-Drive.tv .

Внимание! У вас отключен JavaScript, ваш браузер не поддерживает HTML5, или установлена старая версия проигрывателя Adobe Flash Player.

Лошадиная сила (л. с.) - это внесистемная единица измерения мощности. В настоящее время в России она официально выведена из употребления (стандартной единицей СИ для выражения мощности является ватт), но все равно продолжает широко использоваться в автоиндустрии как показатель мощности двигателей.

В 1789 году шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт ввел термин «лошадиная сила», чтобы показать, работу скольких лошадей способны заменить его паровые машины.

Следует знать, что лошадиная сила - это не максимальный, а усредненный показатель мощности лошади, которую она может поддерживать длительное время. Кратковременно среднестатистическая лошадь может развивать мощность около 1000 кг*м/с, то есть мощность одной лошади равна 13,3 лошадиных сил.

Основные единицы измерения мощности двигателей и их обозначение

1. Лошадиная сила (735,49875 Вт). Обозначается как: hp (это netto мощность двигателя, измеряется с использованием вспомогательных агрегатов двигателя, таких как: глушитель, генератор), bhp (это брутто мощность двигателя, измеряется без использования дополнительных агрегатов).

Также можно встретить и другие обозначения: PS (нем.), CV (фр.), pk (нид.).

В англоязычных странах чаще до сих пор приравнивают лошадиные силы к 745,6999 Вт, что примерно равно 1,014 европейской лошадиной силы.

2. Ватт

Поскольку описание ватта выходит за рамки данной статьи, то здесь мы его касаться не будем.

Лошадиная сила является условной и неоднозначной единицей измерения мощности.

В России и почти во всех европейских странах, лошадиная сила определяется как 75 кг*м/с (метрическая лошадиная сила), то есть, как мощность, достаточная для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. В таком случае 1 л. с. составляет ровно 735,49875 Вт.

Максимальную мощность, которую способна развивать лошадь, принято называть котловой лошадиной силой. Вы можете с легкостью рассчитать и свою максимальную мощность. Для этого нужно замерить время t, за которое вы вбежите на лестницу высотой h и подставить в формулу: m*h/t, где m - масса вашего тела.

Для определения мощности двигателя используются специальные стенды, подробнее об этом написано ниже.

Мощность двигателя замеряют в основном для оценки эффективности тюнинга.

Для определения мощности двигателя существует только один точный способ: снять его с автомобиля и установить на специальный стенд. Снятие и установка двигателя - довольно трудозатратный и дорогой процесс, который по силам только автопроизводителям и серьезным гоночным командам.

Для менее точного замера мощности используют динамометрические мощностные стенды (такие как на фото), позволяющие снять показания «с колес». Влияние на результат могут оказать: давление в шинах, их сцепные свойства, температура шин (во время замера протектор сильно нагревается) и даже степень притяжки автомобиля страховочными стропами.

Методика замера

Прогретый автомобиль трогается на первой передаче, разгоняется до 40–50 км/ч, после чего включается последняя передача, педаль газа нажимается до упора и начинается имитация разгона. По достижении максимальных оборотов (с момента начала падения мощности, видимого на мониторе), включается нейтральная передача.

Результат измерения выводится в виде графика, на котором отображена зависимость мощности от оборотов двигателя (синяя кривая - в лошадиных силах).

Для того, чтобы иметь представление о диапазоне мощности двигателей, ознакомьтесь со следующим рисунком:

• 0-100 л. с. - малолитражные автомобили;
• 100-200 л. с. - автомобили с двигателем средней мощности;
• 200-500 л. с. - спортивные автомобили;
• 500 л. с. и более - гоночные болиды и суперкары.

• 

Термин "лошадиная сила" был изобретён инженером Джеймсом Ваттом. Ватт жил с 1736 по 1819 годы и является одним из самых известных и заслуженных учёных за его работу по повышению эффективности паровых двигателей. Мы также произносим его фамилию почти каждый день, когда говорим о 60-ваттных лампочках.

История гласит, что Ватт работал на угольной шахте, где уголь поднимался из шахты с помощью пони. Ватт хотел найти способ утвердить и говорить о силе, производимой этим животным. Он обнаружил, что в среднем пони могла сделать 22 000 фут-фунтов работы за одну минуту. Затем он увеличил это число на 50 процентов и привязал измерение одной лошадиной силы к 33 000 фут-фунтам работы за одну минуту. Эта произвольная единица измерения проделала свой ​​путь в течение столетий, и теперь ей измеряется производительность Вашего автомобиля, газонокосилки, цепной пилы и даже в некоторых случаях пылесоса.

Если говорить проще, то лошадиная сила измеряется следующим образом: согласно измерениям Ватта, одна лошадь может делать 33 000 фут-фунтов работы каждую минуту. Итак, представьте себе лошадь, поднимающую уголь из угольной шахты, как показано на рисунке. Лошадь с мощностью в одну лошадиную силу может поднимать 330 фунтов (~150 кг) угля на высоту 100 футов (30,5 метров) каждую минуту, или 33 фунта (15 кг) угля на 1000 футов (305 метров) в минуту - Вы можете составить любую комбинацию веса к высоте на время, которая Вам понравится. Пока делается работа на 33 000 фут-фунтов в минуту, у Вас есть ровно одна лошадиная сила.

Вы, наверное, попробуете составить и такую комбинацию, чтобы, к примеру, загрузить 33 000 фунтов (15 тонн) угля в огромный контейнер и попросить лошадь поднимать его на 1 фут (30 сантиметров) в минуту, но поймёте, что лошадь физически не сможет сдвинуться с места с таким весом. Вы, вероятно, может также представить, что положите 1 фунт (450 грамм) угля в ведро и попросите лошадь поднимать его на 33 000 футов (около 838 метров) в минуту, развив, таким образом, скорость в 1183 км/ч, и лошадь, конечно же, не сможет развить такой скорости. Тем не менее, если Вы читали Архимеда, да и просто, если Вы старше 10-12 лет, то Вы знаете, что такое рычаг и что Вы легко можете изменить соотношение массы и скорости, используя рычаг. Таким образом, можно создать блок и решить систему, которая не ставит комфортное количество веса на коня или не позволяет ему (коню) двигаться с комфортной скоростью, независимо от того, сколько веса на самом деле Вам необходимо передвинуть.

Теперь мы с Вами знаем, что подразумевал Джеймс Ватт под лошадиной силой. Тем не менее, на сегодняшний день мощность измеряется несколько иным способом и может быть преобразована в другие единицы. Более того, в России официально термин "лошадиная сила" используется лишь при расчёте транспортного налога, а в других же сферах официальной единицей измерения принято считать Ватты. Сегодня также существует метрическое измерение лошадиной силы - не вдаваясь в подробности, она равна около 735,5 Ватт, или 75 кгс·м/с (работа, которая производится при поднятии груза массой 75 кг на высоту в 1 метр за 1 секунду, и всё это с учётом земного значения ускорения свободного падения).

А теперь немного о практике использования термина "лошадиная сила" и общей производительности автомобиля.

Автомобиль считается "высоко эффективным", если имеет под капотом большую мощность по отношению к общей массе автомобиля. Это имеет смысл, ведь чем меньше веса Вы имеете, тем больше мощность позволит ускорить машину. Для заданного количества энергии Вы хотите минимизировать вес, чтобы максимизировать ускорение.

В следующей таблице приведены соотношения лошадиных сил к весу у нескольких самых известных высокопроизводительных автомобилей. Вам уже понятно, что чем больше соотношение мощности к весу, тем это лучше, и Вам станет видно, что это не всегда прямо пропорционально влияет на цену автомобиля.

	Мощность (л.с.)	Полная масса (кг)	Соотношение мощность/вес	Разгон 0-100 км/ч (сек)	Цена
Dodge Viper	450	3 320	0.136	4.1	$66 000
Ferrari 355 F1	375	2 975	0.126	4.6	$134 000
Shelby Series 1	320	2 650	0.121	4.4	$108 000
Lotus Esprit V8	350	3 045	0.115	4.4	$83 000
Chevrolet Corvette	345	3 245	0.106	4.8	$42 000
Porsche Carrera	300	2 900	0.103	5.0	$70,000
Mitsubishi 3000GT	320	3 740	0.086	5.8	$45,000
Ford Escort	110	2 470	0.045	10.9	$12 000
Лада Калина (Норма 1.6)	81	1 555	0.052	13.3	335 000 руб.
УАЗ Patriot (Welcome 2.7)	128	2 650	0.048	19	580 000 рублей

Вы можете видеть очень определенную корреляцию между соотношением мощности к массе и временем разгона в большинстве случаев, более высокий коэффициент указывает на более быстрый автомобиль. Интересно, что значительно меньше корреляции между скоростью и ценой. Объясняется это огромным количеством факторов, начиная от бренда автомобиля и заканчивая комплектацией конкретной спецификации.

Если Вы хотите быстрый автомобиль, Вам необходимо хорошее соотношение мощности к весу.