Полезное Измерение мощности на Dynamometer. Какая разница между мощностью с колес и на маховике?

Измерение мощности на Dynamometer. Какая разница между мощностью с колес и на маховике?

937b462s-960
Измерение мощности на Dynamometer. Какая разница между мощностью с колес и на маховике?
Владимир Шарандин
Автор Владимир Шарандин / Автожурналист портала autotest.pro

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 Греческое – измерение. Можно просто назвать «Дайно» (часто называют Дино) – фактически машина (стенд) для измерения мощности в движении.

Существует два типа Дайно (стендов) – моторный стенд (engine dynamometers) и роликовый, барабанный, колесный стенд ( chassis dynamometers).

10

На фото — двигатель, закреплённый на моторном стенде

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. Процедура, занимающая много времени. Этот вид стендов в основном используют разработчики моторов. И это ЕДИНСТВЕННЫЙ МЕЖДУНАРОДНО ПРИЗНАНЫЙ МЕТОД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ.
Для тюнинга автомобилей такой вид стендов редко используется, из-за сложности подключения, больших трудозатрат и т.д. Для этих целей более эффективен (в ценовом плане) колесный стенд, вот о них мы сегодня и поговорим.
b63d2s-960

На фото: автомобиль стоящий на колёсном стенде

Колесный стенд – специально спроектирован для измерения мощности С КОЛЕС. Двигатель, генерирующий мощность на маховике, которая передается в КПП через сцепление. КПП в свою очередь передает мощность через дифференциалы, привода, карданный вал на колеса. Все эти девайсы, механизмы поглощают часть мощности и как результат, мощность, поставляемая к колесам – оказывается меньше чем на маховике двигателя. Потери варьироваться между 18%-28%. Мощность; на колесах это то, что определяет характеристику, эффективность автомобиля. Основная проблема заключается в том, что все производители машин определяют, указывают, измеряют мощность на маховике, а не на колесах. При этом много Дайно (колесных стендов) пытаются определить мощность мотора (на маховике) измеряя ее на колесах.
Количество потерь варьируется от автомобиля к автомобилю, очень много зависит от типа трансмиссии, размера шин, температуры КПП, подшипников и т.д.

ЧТО ДАЙНОМЕТЕР ИЗМЕРЯЕТ?

Любой дайнометер измерят момент и скорость, и исходя из этого рассчитывает мощность. Вот здесь и начинается большая неразбериха. Попытаемся разобраться.
Давайте представим, что мы хотим растолкать автомобиль. Когда мы начинаем толкать авто, мы прилагаем усилие (момент) на колеса. Если машина слишком тяжелая для нас, чтобы сдвинуть её с места, но мы при этом прилагаем определенное усилие (момент), даже если не произведена никакая работа (машина продолжает стоять на месте). Только когда мы сдвинем с места авто, будет произведена работа. Время в течении которого мы толкаем — определяет мощность, которую мы имеем.
Давайте представим, что у машины нет аэродинамического сопротивления, трения и т.д. Попросим 120-килограммового штангиста растолкать машину начиная с 0 км/час и пока он не достигнет своей максимальной скорости (где-то 20 км/час), в этот точке он больше не будет прилагать усилие (момент), а просто будет бежать с машиной, не забывайте (в нашем эксперименте нет сопротивления, потерь и т.д.) Скорее всего, он разовьет 20 км/час (свой максимум) через 50 метров.

Если мы попросим растолкать машину 90-килограммового чемпиона мира в беге на 100 метром, то он скорее всего через 50 метров достигнет только 15 км/час, но будет продолжать разгонять (ускорять) машину. Когда он достигнет скорости 20 км/час — он будет продолжать ускоряться (прилагать момент для ускорения машины), скажем до 30 км/час.

Для того, чтобы протолкать машину на 100 метров — штангист и бегун затратят одинаковое количество времени, точки 100 метров они достигнут в один момент времени. Это значит, что у штангиста и бегуна одинаковая мощность.

Если мы представим, что 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 при достижении скорости 20 км/ч (в точке 50 метров) и соответственно затратит меньше времени на 100 метров, он реально мощнее значит.

Переведя на язык машин, можно сказать, что штангист — это американский 5-литровый Chevy, бегун – Honda Integra 1.8, а здоровенный мужик – Porsche 911 turbo. Теперь мы понимаем, что мощность это – момент, умноженный на скорость.
fcb63d2s-960

Если мы измеряем момент на маховике, то мы умножаем результат на обороты двигателя, для вычисления мощности. На хорошем дайнометре мы измеряем момент на роликах и умножаем на скорость на колесах (или роликов). Правильнее будет в данном случае использовать не слово момент, а приложенное усилие tractive effort, но суть от этого не меняется, пусть будет момент.
Как только мы измерили момент и умножили его на скорость — получим мощность, она измеряется в лошадиных силах или киловаттах.

Когда-то лошадиные силы измерялись исходя из рабочего объема двигателя. Это было нужно для определения налога, который владелец машины должен был платить.

Но со временем появились умные парни которые научились получать большую мощность из такого же мотора (скажем с двух литров кто-то снимал 90 л.с., а кто-то 115 л.с.). После этого появился новый термин Brake horsepower (BHP). Он показывает — какая мощность необходима, чтобы затормозить двигатель в ФИКСИРОВАННЫХ ОБОРОТАХ (это очень важно, ниже поясню).

Точнее это значит, какое усилие (момент) необходимо приложить, чтобы двигатель держал определенные обороты (конкретные, фиксированные) при 100% открытом дросселе и умноженное это на обороты или скорость. 1 лошадиная сила по SAE (Society of Automotive Engineers) Brake horsepower равняется 0.746 Киловатт, а в метрической системе 0.736. Все теории я думаю достаточно. Теперь мы определились, что такое момент, мощность (я знаю, что многие это помнят еще со школы, просто хотел напомнить тем, кто забыл).

e8b63d2s-960
Существует 2 разных типа колесных стендов (дайнометров). Одни называются loading dynamometer — такие измеряют мощность при загрузке по принципу steady state, а именно — измеряют момент (усилие) приложенное для того, чтобы тормозить колеса, тем самым давая нам реальные данные. Это дорогие стенды, используются тюнерами для настройки моторов во всех режимах, т.к. позволяют тюнеру настраивать двигатель при константой скорости, при различных нагрузках (от 0 до 100% открытой дроссельной заслонки).
А другой вид (тип) стендов — Inertia dynamometer (инерционные дайнометры) – измеряют скорость, динамику разгона роликов (не приложенное усилие) и потом динамику остановки роликов. Это дешевые стенды, применяются для измерения мощности на моторе (маховике).
Несколько слов о Steady State тесте.
Этот метод измерения единственный, который признается во всем мире. Используется он как на моторных стендах, так и на загрузочных роликовых дайнометрах. Принцип такой – измерения только при постоянной скорости, 100% открытой дроссельной заслонке (полный газ), в течении минимум 3 секунд (это необходимо, для того чтобы получить информацию о возможностях системы охлаждения двигателя engine cooling capacity). Обычно измерения производятся через каждые 500 оборотов (может быть и через 100 об/мин).
Выглядит это так:

На электронном табло в видео: сверху показана — мощность, а снизу — скорость автомобиля. В данном случае замер происходит на 6000 об/мин.

ИЗМЕРЕНИЯ НА Inertia dynamometer

Измерения на инерционном дайнометре основаны на принципе измерения акселерации и дикселерации роликов (барабанов) стенда. Машина устанавливается на стенд, даётся полный газ и раскручивается до максимальных оборотов, потом выключается передача (или выжимается сцепление) — и измеряется дикселерация колес. После этого компьютер на основе этих данных выдает мощность на маховике мотора (при правильной настройке — достаточно точно).

И вот здесь, как я понял большая путаница с этим графиком. Он выглядит так.

Здесь показано на снимке два графика. На одном — мощность на маховике мотора (верхний), а на другом — скорость разгона роликов. Многие пытаются выдать значения с нижнего графика — за мощность на колесах. ЭТО НЕ ТАК – ЭТО НЕ МОЩНОСТЬ НА КОЛЕСАХ, ЭТО ВСЕГО ЛИШЬ ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ НА МАХОВИКЕ. На них вообще лучше не обращать внимание…

Из своего опыта, а я работал на всех видах стендов (включая моторный) эти значения (нижняя полоска графика) — очень часто отличаются от реальных колесных, измеренных на загрузочном стенде, по методу Steady State теста ( обычно на 10-15%). Это промежуточное значение, которое некоторые люди пытаются выдать за мощность на колесах, зависит от многих факторов (я не буду здесь писать об этом, это еще на несколько страниц). Один из факторов – передаточное значение в КПП должно быть равно единице. Но повторюсь, этот вид стендов достаточно точно может измерить только мощность на маховике (верхний график на приложенном снимке).

6963832s-960

Подытоживая вышесказанное. Официально признанный метод измерения во всем мире, только один — Steady State. Соответственно, если вы хотите знать мощность мотора своего авто – надо измерить его на моторном стенде (фото вначале поста, где двигатель стоит на таком, отдельно от машины).

Если нужна мощность на колесах – можно измерить только на загрузочном роликовом стенде, и только если всё делать по методу Steady State теста.

Возможно вы уже изучали известные во всем мире дайно датабазы. Так вот, очень серьезные тюнинговые компании указывают там мощность только с колес (если измеряют на роликовом или колесном стенде) и/или мощность на маховике, если она было получена с моторного стенда. У них могут быть большие судебные разбирательства, штрафные санкции если информация окажется некорректной или предоставлена при измерениях по каким-то другим, официально непризнанным методам измерения.

КОНКРЕТНЫЙ ПРИМЕР

Теперь немного картинок. Как-то настраивал автомобиль российскому клиенту. Машина — Мерседес C200, W204 (1.8 литра, турбо) мощность по тех.паспорту 184 л.с. Клиент уже произвел перед этим кое-какие модификации для поднятия мощности. Он производил замеры в Москве на дайно-стенде, которые якобы показали 210 сил на маховике. Нами были сделаны свои измерения. Вначале мощность на колесах – результат 160 л.с. (напомню, это с учётом потерь в трансмиссии, ходовой части и т.д.).

После того как мы поработали с машиной мощность на колесах стала 218 сил. Разница составляет 58 сил. Это значит, что машина (не двигатель, а именно машина в целом) реально получила прибавку в 36.2% мощности (в динамике и т.д.)
Ради эксперимента (для меня) и маленьких цифр для клиента (которые он увидел, с колес) был произведен замер динамичный, инерционный — результат 268 л.с. на маховике, а по паспорту напомним у этой модели 184 л.с.

Но я не остановился на этом и поэтому хочу Вам показать еще и этот график, в котором мы можем увидеть промежуточные значения (не имеющие ничего общего с реальной мощностью на колесах). Так там мы видим максимальное значение РАВНЯЕТСЯ 240. НО В РЕАЛЬНОСТИ У ЭТОЙ МАШИНЫ, МОЩНОСТЬ НА КОЛЕСАХ — 218 Л.С.

А про цифру 240 вообще лучше никому не говорите — чтобы не выглядеть глупо со стороны. Ещё раз повторюсь — это НЕ КОЛЁСНАЯ МОЩНОСТЬ.

А теперь небольшая часть — специально для субаристов: у Subaru WRX STI объёмом 2.5 литра 2008 года по паспорту 300 л.с.
В то же время в официальных дайно дата базах: 220-225 л.с. на колесах.

Т.е. пока мощность дойдёт от мотора до точек контакта шин с дорожным покрытием, то потеряется 75-80 л.с. в трансмиссии, ходовой и т.д.

У мирового лидера в настройках Subaru – СОВВ: 223 л.с. на колесах

Я придерживаюсь следующего принципа измерения. Приехала машина, скажем Subaru, измерили мощность перед модификациями и настройкой, получилось скажем 223 л.с. с колёс. После работ измерили ещё раз и  получили например 400 л.с. Прибавка составила 400-223=177 сил с колёс или 79%. А какова получилась прибавка на маховике мотора — не знаю, да и не хочу знать, ведь машина едет колесами. Но знаю одно, что мощность, которую я замерил — правильная, и указана реальная, и это мощность с колёс. Но если вам больше нравится оперировать мощностью мотора с маховика — ваше право. На примере этой статьи, надеюсь вы поняли разницу в видах измерений мощности, и как правильно их трактовать.

Всем удачи!
С уважением
Barik


6 Комментариев

  • Хорошая статья! Как в любом хорошем материале, желательно оставить НЕДОСКАЗАННОСТЬ. Чтоб появлялись вопросы!
    Собственно вопросы

    1) Заезжает на стенд электромобиль! Делается 10ть замеров. Все замеры одинаковые по мощности. Наличие и величина МОМЕНТА зависит от ваших настроек. Как таковых оборотов у электрокара и нету! Но мы сами произвольно можем привязать обороты к скорости и тогда мы получим кривую момента вычисленную от имеющейся МОЩНОСТИ.
    Это подкидывает мысль, что стенд мерит МОЩНОСТЬ. А момент высчитывается. НЕ может же при замере мотор электромобиля по разному крутить ролики!

    2) Оглядываться на мощность колесную нужно с оглядкой. Предположим стенд все таки замеряет не момент (как пишет автор статьи), а мощность! Причем замеряет мощность колесную. После достижения пика оборотов оператор производит выбег авто (замедление до полной остановки колес)... в этом процессе стенд определяет величину силы которая препятствовала раскручивать ролики. И эту силу он прибавляет к замеренной мощности колес... и собственно СУММУ называет мощность МОТОРА (будет не плохо если автор поправит описываемую мною не точность в понимании работы роликового стенда).
    Ну вот предположим стенд сильно проржавел и раскрутить эти ролики машине крайне тяжело! Предположим 100сильная приора (стандартный авто) при раскрутке на ржавом (но исправном) стенде показала мощность колесную 20л.с, а мехпотери составили 80л.с В итоге все честно... у мотора ориентировочно паспортные 100л.с.
    Делаем мини тест!... у приоры нашей спускаем давление в покрышках до 1атм. Замеряем. Вуаля... на колесах 15л.с, мехпотери 85л.с Все по честному . ... у мотора 100сил.
    Если Вы работаете с автомобилем и в разные дни он приезжает на разных покрышках и для Вас ориентир именно колесная мощность, то я бы все же выбрал мощность колесную + мех.потери. Вдруг за ночь в подшипники роликов стенда залезла дохлая крыса и тормозит там своим хвостом раскрутку роликов! (или залили в кпп масло с повышенной вязкостью и теперь ваши мех.потери стали несколько другими).

    3) И последний вопрос автору.
    Как выглядит прибор (полагаю, что у производителя стендов) который может протестировать стенд на его точность. Может есть фоточка подобного оборудования. Кто выдает бумагу (и после каких манипуляций), что стенд прошел точную колибровку и сертификацию? Именно колесный стенд.
    Моторный стенд показал после испытаний мотора предположим 500 л.с. После установки мотора в подкапотное пространство автомобиля мотор оказался в реальных условиях своего проживания и эксплуатации. Стоит понимать, что на моторном стенде могла быть другая система подачи свежего воздуха (без обдува встречным потоком воздуха), система охлаждения была не через радиатор, а по своему. И вот делается замер на исправном колесном стенде и мотор выдает 400л.с (меньше).
    Потребителю надо под капотом иметь 500л.с, а не на моторном стенде!!!! Посему как бы замер в окончательном виде (в подкапотном пространстве) потребителю может быть ВАЖНЕЕ!

Оставьте ваш комментарий и на него ответит лично автор статьи!
На нашем сайте размещены только авторские материалы от профессиональных журналистов и известных блоггеров, они с удовольствием вступают в диалог с нашими читателями :)

Об авторе

Владимир Шарандин

Владимир Шарандин

Основатель знаменитой тюнинговой компании Торгмаш, инженер, автогонщик, неоднократный победитель и призёр соревнований по автокроссу, кольцевым гонкам, чемпион России, мастер спорта, пишет диссертацию в University of Texas at Austin, о своих увлечениях: Focus on a new way of thinking about how the modern racing engine works