Метры, эластичные лошади и Ньютоны с двигателями. При покупке автомобиля почти все обращают внимание на количество "лошадок" в нем, некоторые, правда, больше смотрят на цвет и наличие зеркал в солнцезащитном козырьке.
Любой автомобилист вам скажет, что среднее значение "лошадок" для бюджетного седана в наши дни - в районе 100-120. Но что такое крутящий момент, зачем он нужен и как Ньютон влияет на лошадей - знают не многие.
Сегодня мы попробуем во всем этом разобраться.
Как часто, нажимая на газ, вы замечали, что машина "не едет", хотя под капотом вроде бы притаился "табун в 150 голов чистокровных японских (немецких/корейских или других) лошадей? Приходилось наблюдать на сколько лениво стрелка тахометра начинает движение с 2000, а достигая отметки в 3000-3200 у машины появляются крылья и динамика разгона резко возрастает?
Обычно производители указывают максимальную мощность своих автомобилей. Максимальная - потому что она доступно далеко не всегда. При обычной езде в городском режиме используется только часть лошадиных сил автомобиля. Максимальные "лошади" достигаются при достаточно высоких оборотах. У четырех цилиндров "гражданских" авто этот показатель в пределах 5-6 тысяч оборотов, однако мощность влияет больше на максимальную скорость, а вот динамика разгона зависит от крутящего момента и от эластичности двигателя.

Крутящий момент - это произведение силы на плечо рычага, к которому она приложена, Мкр = F х L. Сила измеряется в ньютонах, рычаг - в метрах. 1 Нм - крутящий момент, который создает сила в 1 Н, приложенная к концу рычага длиной 1 м. В двигателе внутреннего сгорания роль рычага исполняет кривошип коленчатого вала. Сила, рождаемая при сгорании топлива, действует на поршень, через который и создает крутящий момент. Что важно для автомобилиста, так это то, что крутящий момент - это величина, определяющая насколько быстро двигатель может набрать максимальную мощность, а это значит, достигнет максимальной динамики разгона. Также как и мощность, максимальный крутящий момент указывается для конкретных оборотов двигателя. При этом важным параметром является не столько величина момента, сколько обороты, на которых он достигается. Например, для резкого ускорения при спокойной езде (2500-3000 об./мин.) более предпочтителен тот двигатель, крутящий момент которого достигается на низких оборотах - нажал на педаль и машина выстрелила.

На рисунке показана динамика автомобиля BMW 318i.

На графике видно, что мощность постоянно растет, вплоть до 6500 оборотов, однако максимальный крутящий момент находится в диапазоне 3400-4000 оборотов в минуту, что кажется не совсем логичным, ведь обороты в двигателе все еще растут.
Однако, если разобраться внимательнее, то никаких противоречий в этом графике нет. Дело в том, что крутящий момент в цилиндре действительно продолжает расти, однако замеры момента измеряются на выходе из двигателя, а стандартный четырехтактный двигатель гражданского авто чаще всего имеет четыре цилиндра. Получается, что часть крутящего момента первого цилиндра тратится на такт выпуска второго цилиндра, а третьему цилиндру нужно пройти такт сжатия топливной смеси, что достаточно трудно сделать с увеличением скорости работы цилиндров, а в четвертом - такт впуска, на который тоже тратится энергия.
Итак, мы видим, что при больших оборотах мы будем иметь достаточно мощности для достижения максимальной скорости, однако для этого потребуется много времени. Чтобы сократить время разгона и сделать его плавным и комфортным, нужно учесть эластичность двигателя, то есть тот отрезок графика крутящего момента, где показатели наиболее приближены к максимальным. В нашем случае это 3400-3800 оборотов в минуту. Таким образом, дойдя до отметки в 4000-4200 следует переключаться на повышенную, тогда обороты упадут до 3000-3200 оборотов в минуту, что при нажатии на газ достаточно быстро выведет двигатель в зону максимального крутящего момента. Эта же схема в обратном порядке работает при понижении скорости и переключении "вниз".

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.

• 

Мощность в автомобиле является одним из главных критериев. Сегодня можно подыскать машины с разными показателями мощности, но какие решения выбрать для наиболее качественной поездки? Иногда в компании предложения двигателей настолько обширные, что одна и та самая модель предлагает с силовыми агрегатами от 100 до 250 лошадиных сил. Так, к примеру, происходит в британской корпорации Mini. Но эксперты и опытные водители называют это нонсенсом и нехорошей идеей. Поскольку каждый автомобиль обладает достаточно большим количеством преимуществ в конкретном исполнении. Вся подвеска, кузов, элементы салона - все рассчитывается под конкретную мощность, динамику и скорость. А также важен вес двигателя и прочие параметры. Поэтому при большом разбросе сложно сделать хорошее авто для каждого агрегата одновременно с учетом всех характеристик.

Тем не менее, у корпорации Mercedes есть прецеденты, как один и тот самый автомобиль может быть оптимальным предложением с двигателем на 120 и на 350 лошадиных сил. Серия AMG немного переделана во всем - подвеска, салон, органы управления. Поэтому самые мощные автомобили зачастую полностью оправдывают себя. Впрочем, так ведут себя откровенно единицы представителей транспорта. В большинстве ситуаций есть определенная проблема, которая должна быть решена. И автомобиль решает конкретную задачу. Поэтому зачастую ставить в обычное городское авто двигатель с тремя сотнями лошадей совершенно бесполезно. Это просто увеличивает расход топлива и не приносит ничего хорошего покупателю. Так что стоит внимательнее относится к выбору двигателя и его технических характеристик.

Малый класс городских хэтчбеков - что такое «золотая середина»?

Для малого класса оптимальным комплектом лошадиных сил считается мощность от 80 до 110 лошадок. Все, что находится выше этого показателя, оказывается излишним. Все, что ниже - раздражает и напрягает при поездке. Поэтому тот самый Матиз с его 52 лошадками просто не попадает в хорошие отзывы из-за малой мощности. Оптимальные качества для машины следующие:

• разгон до 100 км/ч не более чем за 11-12 секунд, иначе динамика будет слишком малой для получения более или менее качественной поездки по городским улицам;
• удобная коробка передач с короткими переключениями, которая не заставит водителя работать на переключения и уставать от этого дела, все должно быть четко;
• при обгоне не должно возникать проблем, которые могут привести к ДТП и другим неприятным последствиям, всегда должен оставаться определенный запас мощности;
• расход топлива - центральный вопрос для многих покупателей автомобилей сегодня, это действительно важный показатель, он не должен превышать 7 л на 100 км в городе.

Такие параметры маленького городского автомобиля открывают нам достаточно большой выбор. Есть европейские, корейские, китайские автомобили, которые достойны вашего внимания. Но следует обратить определенное внимание и на качество сборки, достойное исполнение интерьера. У каждого покупателя будет свой комплект критериев, который стоит учитывать.

Автомобили C-класса - массовый сегмент в России

Равнение в данном классе всегда было на VW Golf, поэтому часто он воспринимается, как единственный правильный вариант для сравнения. Сегодня Гольф поставляется в базе с двигателем на 110 лошадиных сил, и этого очень мало. Есть второй агрегат - 1.4 TSI на 122 лошадки, и он оказывается оптимальным для этого автомобиля. Задачи машины следующие:

• предоставить не просто достойную динамику, а достаточно активную поездку, если речь идет об автомобиле со спортивной внешностью и прочими важными преимуществами;
• коробки передач должны выполнять четкие и быстрые переключения, при этом экономить топливо, отлично подходит немецкая роботизированная коробка 7DSG на Гольфе;
• при меньшей мощности автомобиль остается беззащитным на дороге, и если сразу после покупки авто водитель этого не ощущает, то после месяца эксплуатации это догоняет;
• расход топлива - важный, но не критичный момент для покупателя автомобиля C-класса, здесь важно сохранить баланс между расходом денег и получением качественной поездки.

Японский флагман в этом сегменте, Toyota Corolla, продается с базовым двигателем 99 лошадиных сил, но он не просто маленький, он крохотный для этого автомобиля. Зато агрегаты на 122 и 140 лошадок просто идеально выполняют свои функции. Интересно, что малые агрегаты не экономят топливо, расход практически такой же, как на взрослых двигателях.

Элитные седаны - важен ли объем и параметры мощности?

В дорогостоящих элитных седанах не имеет значения параметр расхода топлива. Также не принимают во внимание цифры, обозначающие объем силового агрегата и количество лошадиных сил. Покупают автомобиль по комфорту, скорости и ускорению, динамике и управляемости. Тем не менее, двигатель играет определенную роль при выборе транспорта и выполняет такие функции:

• разгон - чем более мощный агрегат, тем значительнее будет ускорение на любом участке дороги, это важно для динамичной и комфортной поездки в любых ситуациях;
• динамика - иногда приходится сильно спешить, поэтому быстрые обгоны на трассе становятся важным средством сохранения времени, так что объем оказывается важным;
• надежность - нельзя допустить, чтобы автомобиль сломался в дороге или подвел во время передвижения на определенные встречи и прочие важные события в жизни бизнесмена;
• стиль и качество всех деталей оказываются иногда более важными, чем все характеристики двигателя, поэтому часто выбирают машину только по дизайнерским параметрам.

Так что объем двигателя порой оказывается не самым важным фактором в таком автомобиле. Количество лошадок в элитных седанах колеблется от 120 до 500. Здесь важно понимать смысл покупки машины. Можно отдать предпочтение Пассату со 122 лошадками или купить Bentley с двигателем на 625 лошадиных сил. Выбор всегда будет нести определенные последствия.

Кроссоверы - выбираем лучший показатель мощности

Для сравнения мы возьмем среднеразмерные кроссоверы, такие как Toyota RAV4. У этого представителя класса базовый двигатель развивает 146 лошадиных сил, а также есть агрегаты на 150 и 180 лошадок. Это оптимальные показатели, которые поддерживают все лидеры класса. Поэтому в диапазоне от 140 до 200 и нужно выбирать силовой агрегат. Такой двигатель сможет выполнить следующие задачи:

• оптимальное перемещение по любой дороге с достаточно высоким качеством эксплуатации, отсутствие перегрузок и вытекающих из этого проблем с автомобилем;
• хороший разгон, приличная динамика на трассе для совершения безопасных обгонов, прекрасная реакция на все дорожные события и наличие запаса мощности;
• уверенность в передвижении, что создает определенные преимущества для каждого покупателя, предоставляет важные выгоды эксплуатации автомобиля в любых условиях;
• надежность и долговечность - именно в таком диапазоне мощности агрегаты могут ходить наибольшее количество времени и получить максимум приятных возможностей.

Для кроссовера двигатель на 105 лошадиных сил, как часто случаестя в китайских решениях, слишком слаб. Он не сможет поднять автомобиль на крутую гору и не даст нормально обогнать попутный транспорт. Это закрывает свободу передвижения и делает покупку кроссовера совершенно неинтересной идеей. Так что лучше отдать предпочтение более мощным моторам.

Элитные внедорожники - измеряем идеальную мощность

Снова стоит взглянуть на лидеров рынка. У Toyota LC 200 двигатели начинаются с 249 лошадок и заканчиваются представителем под 400 лошадиных сил. У Nissan Patrol всего один двигатель на 405 лошадок. Самые крупный внедорожник Mercedes G-Класс предлагает двигатели на 245 и 422 лошадиные силы. Главные задачи агрегатов такие:

• возит по простым дорогам покупателя машины так, чтобы не возникало ощущение громоздкости и неповоротливости большого автомобиля, без проблем обгонять авто;
• предоставлять достаточно высокую свободу на дороге, свободу принятия решений по обгону, скорости и ускорению, давать нормальную уверенность при поездке;
• быть надежным и долговечным решением для каждого автомобилиста, несмотря на определенные стили передвижения транспорта и прочие особенности поездки;
• расход топлива пусть и не является самым главным, но все же определенным образом влияет на выбор автомобиля с конкретным двигателем при покупке в салоне.

Практически все лидеры класса обеспечивают такие условия даже с базовыми силовыми агрегатами. В данном сегменте очень сложно выделить какой-то автомобиль, который стал бы безусловным лидером и смог бы предложить намного больше выгод, чем все соперники. Эталонное элитное авто сложно выбрать из-за того, что каждый покупатель будет защищать именно свой выбор. Предлагаем небольшой обзор одного из представителей элитных внедорожников:

Подводим итоги

Как видите, мощность действительно важна для автомобилиста. Часто мы покупаем автомобиль, обращая внимание только на базовые параметры транспорта, но нужно предусматривать намного больше. В частности, есть смысл присмотреть параметры транспорта, которые полностью подходят под ваш стиль поездки. Мощность и объем двигателя - один из важных показателей, который стоит всегда просматривать на предмет достаточных характеристик при покупке машины. Если не учитывать важные параметры силового агрегата, никак не получится приобрести достойный автомобиль с хорошими показателями.

Впрочем, для каждого покупателя есть определенные критерии приобретения машины, поэтому всегда найдется тот, кто будет критиковать хороший выбор. Следует понимать, что управление автомобилем и эксплуатация транспорта - это вещи сугубо индивидуальные. Поэтому не следует давать умным экспертам и опытным владельцам транспорта сбивать вас с намеченного пути. Вы покупаете авто под свои требования и не простите себе, если купить самый слабый двигатель и будете испытывать в дальнейшем проблемы с его эксплуатацией. А вы выбираете самый мощный или наиболее экономичный варианта агрегата при покупке авто?

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.

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.