Измерения мощности двигателей

Существуют различные системы измерения мощности двигателя, не всегда сравнимые напрямую, хотя есть четкие взаимосвязи между отдельными единицами измерения.

Киловатт (кВт) 1 кВт = 1,35962 л.с. = 1,34102 hp
Лошадиная сила (л.с.) 1 hp = 1,0139 л.с.
Лошадиная сила США (hp) 1 л.с. = 0,9862 hp

Давно и прочно вошел в обиход киловатт, но мощность определяют по разным стандартам и испытательным инструкциям по испытаниям. Есть несколько контор, разработавших свои методы измерения. От отдельных методов уже отказались.

Стандарты определения мощности двигателя

DIN Германский институт стандартизации
ECE Европейская экономическая комиссия ООН, ЕЭК ООН
EG Европейское экономическое сообщество, EЭC
ISO Международная организация по стандартизации, ИСО
JIS Японский промышленный стандарт
SAE Общество инженеров автомобильной промышленности (США)

В теории мощность двигателя (Р) рассчитывают из крутящего момента двигателя (Мд) и частоты вращения двигателя (n):
P = Мд· n

Крутящий момент двигателя (Мд) выражается через силу (F), которая действует на плечо рычага (I):
P= F·I·n

Для определения мощности эти показатели меряют на стенде, используя гидравлические тормоза или электрогенераторы. При этом произведенная двигателем работа преобразуется в тепло. Чтобы определить мощность мотора при полной нагрузке, измерения проводятся, как правило, через 250-500 об/мин.

При этом различают 2 метода:

Мощность Нетто (Реальная)

Испытываемый двигатель оборудован всеми вспомогательными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами - генератором, глушителем, вентилятором и пр.

Мощность Брутто (лабораторная или стендовая мощность)

Двигатель не оборудован всеми дополнительными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами. Эта мощность соответствует системе SAE; мощность брутто выше мощности нетто на 10-20%.

В обоих случаях ее называют эффективной мощностью:
Рэфф - измеряемая установленная мощность двигателя

Рприв = Рэфф · к

Рприв - приведенная мощность, или пересчитанная на определенное эталонное состояние
к - поправочный коэффициент.

Эталонное состояние

В связи с различной плотностью воздуха (из-за атмосферного давления, температуры и влажности воздуха) всасываемый двигателем воздух бывает тяжелее или легче; при этом количество топливно-воздушной смеси, поступающей в двигатель, будет больше или меньше. Поэтому измеряемая мощность двигателя будет выше или ниже.

Колебания атмосферных условий при испытании учитывают с помощью поправочного коэффициента, пересчитывая измеряемую мощность на определенное эталонное состояние. Например, мощность двигателя снижается примерно на 1% на каждые 100 м увеличения высоты, а 100 м высоты соответствуют примерно 8 мбар атмосферного давления.

Различные стандарты и инструкции по испытаниям предусматривают различные эталонные состояния и методы пересчета мощности, измеренной при фактических атмосферных условиях в момент испытаний:

Р - атмосферное давление воздуха
Ps - атмосферное давление воздуха в сухую погоду (за вычетом парциального давления водяного пара)
t - температура, Co
T - температура, К

Но такой пересчет приемлем только для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием (бензиновых). Для дизелей применяются более сложные формулы. Мощность двигателя по стандарту DIN на 1-3% меньше мощности, пересчитанной по стандарту ЕЭС или по стандартам ИСО/ЕЭК ООН, из-за различных методов расчета поправочных коэффициентов. Прежние довольно существенные отличия в показателях мощности по японскому стандарту JIS или по SAE от германского стандарта DIN объяснялись использованием мощности брутто или смешанных форм мощности брутто/нетто.

Однако действующие современные стандарты все больше соответствуют переработанному стандарту ИСО 1585 (мощность нетто), поэтому прежние существенные различия (до 25%) в настоящее время уже не встречаются.