Метри, еластичні коні та Ньютони з двигунами. При покупці автомобіля багато хто звертає увагу на кількість "конячок" в ньому, деякі, правда, більше дивляться на колір і наявність дзеркал в сонцезахисному козирку.
Будь-який автомобіліст вам скаже, що середнє значення "конячок" для бюджетного седана в наші дні – в районі 100-120. Але що таке момент, що крутить, навіщо він потрібен і як Ньютон впливає на коней - знають не багато.
Сьогодні ми спробуємо в цьому розібратися.
Як часто, натискаючи на газ, ви помічали, що машина "не їде", хоча під капотом начебто причаївся "табун у 150 голів чистокровних японських (німецьких/корейських чи інших) коней? Доводилося спостерігати наскільки ліниво стрілка тахометра починає рух з 2000 А досягаючи позначки в 3000-3200 у машини з'являються крила і динаміка розгону різко зростає?
Зазвичай, виробники вказують максимальну потужність своїх автомобілів. Максимальна – тому що вона доступна далеко не завжди. При звичайній їзді у міському режимі використовується лише частина кінських сил автомобіля. Максимальні "коні" досягаються за досить високих оборотів. У чотирьох циліндрів "цивільних" авто цей показник в межах 5-6 тисяч оборотів, проте потужність впливає більше на максимальну швидкість, а ось динаміка розгону залежить від моменту, що крутить, і від еластичності двигуна.

Крутний момент - це добуток сили на плече важеля, до якого вона прикладена, Мкр = F х L. Сила вимірюється в ньютонах, важіль - у метрах. 1 Нм - момент, що крутить, який створює сила в 1 Н, прикладена до кінця важеля довжиною 1 м. У двигуні внутрішнього згоряння роль важеля виконує кривошип колінчастого валу. Сила, що народжується при згорянні палива, діє на поршень, через який і створює момент, що крутить. Що важливо для автомобіліста, так це те, що момент, що крутить, - це величина, що визначає наскільки швидко двигун може набрати максимальну потужність, а це значить, досягне максимальної динаміки розгону. Також як і потужність, максимальний момент, що крутить, вказується для конкретних оборотів двигуна. При цьому важливим параметром є не так величина моменту, скільки обороти, на яких він досягається. Наприклад, для різкого прискорення при спокійній їзді (2500-3000 об./хв.) кращий той двигун, крутний момент якого досягається на низьких оборотах - натиснув на педаль і машина вистрілила.

На малюнку показано динаміку автомобіля BMW 318i.

На графіку видно, що потужність постійно зростає, аж до 6500 оборотів, проте максимальний момент, що крутить, знаходиться в діапазоні 3400-4000 оборотів в хвилину, що здається не зовсім логічним, адже обороти в двигуні все ще зростають.
Однак, якщо розібратися уважніше, то жодних протиріч у цьому графіку немає. Справа в тому, що момент, що крутить, в циліндрі дійсно продовжує зростати, проте виміри моменту вимірюються на виході з двигуна, а стандартний чотиритактний двигун цивільного авто найчастіше має чотири циліндри. Виходить, що частина моменту, що крутить, першого циліндра витрачається на такт випуску другого циліндра, а третьому циліндру потрібно пройти такт стиснення паливної суміші, що досить важко зробити зі збільшенням швидкості роботи циліндрів, а в четвертому - такт впуску, на який теж витрачається енергія.
Отже, ми бачимо, що при великих оборотах ми матимемо достатньо потужності для досягнення максимальної швидкості, проте для цього буде потрібно багато часу. Щоб скоротити час розгону і зробити його плавним і комфортним, потрібно врахувати еластичність двигуна, тобто той відрізок графіка моменту, що крутить, де показники найбільш наближені до максимальних. У нашому випадку це 3400-3800 обертів за хвилину. Таким чином, дійшовши до позначки в 4000-4200 слід перемикатися на підвищену, тоді обороти впадуть до 3000-3200 оборотів в хвилину, що при натисканні на газ досить швидко виведе двигун в зону максимального моменту, що крутить. Ця ж схема у зворотному порядку працює при зниженні швидкості та перемиканні "вниз".

Кінська сила (к. с.) – це позасистемна одиниця виміру потужності. В даний час в Росії вона офіційно виведена із вживання (стандартною одиницею СІ для вираження потужності є ват), але все одно продовжує широко використовуватися в автоіндустрії як показник потужності двигунів.

У 1789 році шотландський інженер і винахідник Джеймс Уатт ввів термін «кінська сила», щоб показати роботу кількох коней здатні замінити його парові машини.

Слід знати, що кінська сила – це не максимальний, а усереднений показник потужності коня, який він може підтримувати тривалий час. Короткочасно середньостатистичний кінь може розвивати потужність близько 1000 кг*м/с, тобто потужність одного коня дорівнює 13,3 кінських сил.

Основні одиниці вимірювання потужності двигунів та їх позначення

1. Кінська сила(735,49875 Вт). Позначається як: hp (це netto потужність двигуна, що вимірюється з використанням допоміжних агрегатів двигуна, таких як: глушник, генератор), bhp (це брутто потужність двигуна, вимірюється без використання додаткових агрегатів).

Також можна зустріти й інші позначення: PS (нім.), CV (фр.), pk (нід.).

В англомовних країнах найчастіше досі прирівнюють кінські сили до 745,6999 Вт, що приблизно дорівнює 1,014 європейської кінської сили.

2. Ватт

Оскільки опис вата виходить за рамки цієї статті, то тут ми його не торкатимемося.

Кінська сила є умовною та неоднозначною одиницею вимірювання потужності.

У Росії її майже в усіх європейських країнах кінська сила визначається як 75 кг*м/с (метрична кінська сила), тобто, як потужність, достатня для підняття вантажу масою 75 кг на висоту 1 метр за 1 секунду. У такому разі 1 л. с. складає рівно 735,49875 Вт.

Максимальну потужність, яку здатна розвивати кінь, прийнято називати котловою кінською силою. Ви можете легко розрахувати і свою максимальну потужність. Для цього потрібно заміряти час t, за який ви вбіжите на сходи заввишки h і підставити у формулу: m*h/t, де m – маса вашого тіла.

Для визначення потужності двигуна використовують спеціальні стенди, докладніше про це написано нижче.

Потужність двигуна вимірюють в основному для оцінки ефективності тюнінгу.

Для визначення потужності двигуна існує лише один точний спосіб: зняти його з автомобіля та встановити на спеціальний стенд. Зняття та встановлення двигуна - досить трудомісткий і дорогий процес, який під силу тільки автовиробникам та серйозним гоночним командам.

Для менш точного виміру потужності використовують динамометричні стенді потужності (такі як на фото), що дозволяють зняти показання «з коліс». Вплив на результат можуть вплинути: тиск у шинах, їх зчіпні властивості, температура шин (під час виміру протектор сильно нагрівається) і навіть ступінь притягування автомобіля страховими стропами.

Методика виміру

Прогрітий автомобіль рушає на першій передачі, розганяється до 40-50 км/год, після чого включається остання передача, педаль газу натискається до упору і починається імітація розгону. Після досягнення максимальних обертів (з початку падіння потужності, видимого на моніторі), включається нейтральна передача.

Результат виміру виводиться у вигляді графіка, на якому відображена залежність потужності від оборотів двигуна (синя крива - в кінських силах).

Для того, щоб мати уявлення про діапазон потужності двигунів, ознайомтеся з наступним малюнком:

• 0-100 л. с. - Малолітражні автомобілі;
• 100-200 л. с. - автомобілі із двигуном середньої потужності;
• 200-500 л. с. - Спортивні автомобілі;
• 500 л. с. і більше - гоночні боліди та суперкари.

• 

Потужність в автомобілі є одним із головних критеріїв. Сьогодні можна знайти машини з різними показниками потужності, але які рішення вибрати для найбільш якісної поїздки? Іноді в компанії пропозиції двигунів настільки великі, що та сама модель пропонує з силовими агрегатами від 100 до 250 кінських сил. Так, наприклад, відбувається у британській корпорації Mini. Але експерти та досвідчені водії називають це нонсенсом та поганою ідеєю. Оскільки кожен автомобіль має досить велику кількість переваг у конкретному виконанні. Вся підвіска, кузов, елементи салону – все розраховується під конкретну потужність, динаміку та швидкість. А також важлива вага двигуна та інші параметри. Тому при великому розкиді складно зробити гарне авто для кожного агрегату одночасно з урахуванням усіх характеристик.

Тим не менш, у корпорації Mercedes є прецеденти, як один і той самий автомобіль може бути оптимальною пропозицією з двигуном на 120 і 350 кінських сил. Серія AMG трохи перероблена у всьому – підвіска, салон, органи управління. Тому найпотужніші автомобілі часто повністю виправдовують себе. Втім, так поводяться відверто одиниці представників транспорту. У більшості ситуацій є певна проблема, яка має бути вирішена. І автомобіль вирішує конкретне завдання. Тому часто ставити в звичайне міське авто двигун з трьома сотнями коней абсолютно марно. Це просто збільшує витрати палива і не приносить нічого хорошого покупцю. Так що варто уважніше ставитися до вибору двигуна та його технічних характеристик.

Малий клас міських хетчбеків – що таке «золота середина»?

Для малого класу оптимальним комплектом кінських сил вважається потужність від 80 до 110 конячок. Все, що знаходиться вище за цей показник, виявляється зайвим. Все, що нижче - дратує та напружує під час поїздки. Тому цей Матіз з його 52 конячками просто не потрапляє в хороші відгуки через малу потужність. Оптимальні якості для машини:

• розгін до 100 км/год не більше ніж за 11-12 секунд, інакше динаміка буде занадто малою для отримання більш менш якісної поїздки міськими вулицями;
• зручна коробка передач з короткими перемиканнями, яка не змусить водія працювати на перемикання та втомлюватися від цієї справи, все має бути чітко;
• при обгоні не повинно виникати проблем, які можуть призвести до ДТП та інших неприємних наслідків, завжди має залишатися певний запас потужності;
• витрата палива - центральне питання для багатьох покупців автомобілів сьогодні, це справді важливий показник, він не повинен перевищувати 7 л на 100 км у місті.

Такі параметри маленького міського автомобіля відкривають досить великий вибір. Є європейські, корейські, китайські автомобілі, які варті вашої уваги. Але слід звернути певну увагу і на якість складання, гідне виконання інтер'єру. Кожен покупець матиме свій комплект критеріїв, який варто враховувати.

Автомобілі C-класу - масовий сегмент у Росії

Порівняння в даному класі завжди було на VW Golf, тому часто він сприймається як єдиний правильний варіант для порівняння. Сьогодні Гольф поставляється у базі з двигуном на 110 кінських сил, і цього дуже мало. Є другий агрегат – 1.4 TSI на 122 конячки, і він виявляється оптимальним для цього автомобіля. Завдання машини такі:

• надати не просто гідну динаміку, а досить активну поїздку, якщо йдеться про автомобіль зі спортивною зовнішністю та іншими важливими перевагами;
• коробки передач повинні виконувати чіткі та швидкі перемикання, при цьому економити паливо, відмінно підходить німецька роботизована коробка 7DSG на Гольфі;
• при меншій потужності автомобіль залишається беззахисним на дорозі, і якщо відразу після покупки авто водій не відчуває, то після місяця експлуатації це наздоганяє;
• витрата палива – важливий, але не критичний момент для покупця автомобіля C-класу, тут важливо зберегти баланс між витратою грошей та отриманням якісної поїздки.

Японський флагман у цьому сегменті, Toyota Corolla, продається з базовим двигуном 99 кінських сил, але він не просто маленький, він крихітний для цього автомобіля. Зате агрегати на 122 та 140 конячок просто ідеально виконують свої функції. Цікаво, що малі агрегати не економлять паливо, витрата практично така сама, як на дорослих двигунах.

Елітні седани - чи важливий обсяг та параметри потужності?

У дорогих елітних седанах немає значення параметр витрати палива. Також не беруть до уваги цифри, що позначають об'єм силового агрегату та кількість кінських сил. Купують автомобіль за комфортом, швидкістю та прискоренням, динамікою та керованістю. Тим не менш, двигун відіграє певну роль при виборі транспорту та виконує такі функції:

• розгін - чим потужніший агрегат, тим значнішим буде прискорення на будь-якій ділянці дороги, це важливо для динамічної та комфортної поїздки у будь-яких ситуаціях;
• динаміка - іноді доводиться сильно поспішати, тому швидкі обгони на трасі стають важливим засобом збереження часу, тому обсяг виявляється важливим;
• надійність – не можна допустити, щоб автомобіль зламався в дорозі або підвів під час пересування на певні зустрічі та інші важливі події у житті бізнесмена;
• стиль і якість всіх деталей виявляються іноді важливішими, ніж усі характеристики двигуна, тому часто вибирають машину лише за дизайнерськими параметрами.

Так що об'єм двигуна часом виявляється не найважливішим фактором у такому автомобілі. Кількість коней в елітних седанах коливається від 120 до 500. Тут важливо розуміти сенс покупки машини. Можна віддати перевагу Пасату зі 122 коняками або купити Bentley з двигуном на 625 кінських сил. Вибір завжди нестиме певні наслідки.

Кросовери - вибираємо найкращий показник потужності

Для порівняння, ми візьмемо середньорозмірні кросовери, такі як Toyota RAV4. У цього представника класу базовий двигун розвиває 146 кінських сил, а також є агрегати на 150 та 180 коней. Це оптимальні показники, які підтримують усі лідери класу. Тому в діапазоні від 140 до 200 потрібно вибирати силовий агрегат. Такий двигун зможе виконати такі завдання:

• оптимальне переміщення будь-якою дорогою з досить високою якістю експлуатації, відсутність перевантажень і проблем з автомобілем, що випливають із цього;
• гарний розгін, пристойна динаміка на трасі для здійснення безпечних обгонів, чудова реакція на всі дорожні події та наявність запасу потужності;
• впевненість у пересуванні, що створює певні переваги для кожного покупця, надає важливі вигоди експлуатації автомобіля у будь-яких умовах;
• надійність та довговічність - саме в такому діапазоні потужності агрегати можуть ходити найбільшу кількість часу та отримати максимум приємних можливостей.

Для кросовера двигун на 105 кінських сил, як часто трапляється в китайських рішеннях, занадто слабкий. Він не зможе підняти автомобіль на круту гору та не дасть нормально обігнати попутний транспорт. Це закриває свободу пересування та робить покупку кросовера зовсім нецікавою ідеєю. Так що краще віддати перевагу потужнішим моторам.

Елітні позашляховики – вимірюємо ідеальну потужність

Знову варто глянути на лідерів ринку. У Toyota LC 200 двигуни починаються з 249 коней і закінчуються представником під 400 кінських сил. У Nissan Patrol лише один двигун на 405 конячок. Найбільший позашляховик Mercedes G-Клас пропонує двигуни на 245 і 422 кінські сили. Головні завдання агрегатів такі:

• возить простими дорогами покупця машини так, щоб не виникало відчуття громіздкості та неповороткості великого автомобіля, без проблем обганяти авто;
• надавати досить високу свободу на дорозі, свободу прийняття рішень щодо обгону, швидкості та прискорення, давати нормальну впевненість під час поїздки;
• бути надійним та довговічним рішенням для кожного автомобіліста, незважаючи на певні стилі пересування транспорту та інші особливості поїздки;
• витрата палива нехай і не є найголовнішим, але все ж таки певним чином впливає на вибір автомобіля з конкретним двигуном при покупці в салоні.

Практично всі лідери класу забезпечують такі умови навіть із базовими силовими агрегатами. У даному сегменті дуже складно виділити якийсь автомобіль, який став би безумовним лідером і зміг запропонувати набагато більше вигод, ніж усі суперники. Еталонне елітне авто складно вибрати через те, що кожен покупець захищатиме саме свій вибір. Пропонуємо невеликий огляд одного з представників елітних позашляховиків:

Підбиваємо підсумки

Як бачите, потужність справді важлива для автомобіліста. Часто ми купуємо автомобіль, звертаючи увагу лише на базові параметри транспорту, але потрібно передбачати набагато більше. Зокрема, є сенс переглянути параметри транспорту, які повністю підходять під ваш стиль подорожі. Потужність та об'єм двигуна - один із важливих показників, який варто завжди переглядати на предмет достатніх характеристик при покупці машини. Якщо не зважати на важливі параметри силового агрегату, ніяк не вдасться придбати гідний автомобіль з хорошими показниками.

Втім, для кожного покупця є певні критерії придбання машини, тому завжди знайдеться той, хто критикуватиме хороший вибір. Слід розуміти, що керування автомобілем та експлуатація транспорту – це речі суто індивідуальні. Тому не слід давати розумним експертам та досвідченим власникам транспорту збивати вас із наміченого шляху. Ви купуєте авто під свої вимоги і не вибачте собі, якщо купити найслабший двигун і відчуватимете надалі проблеми з його експлуатацією. А ви вибираєте найпотужніший або найбільш економічний варіант агрегату при покупці авто?

Для розрахунку потужності двигуна застосовується параметр, що називається кінською силою. Кожна людина, наближена до автомобільної тематики, знає, що в документах на транспортний засіб обов'язково вказується цей параметр. Проте які завжди потужність визначають кінськими силами. Так, потужність двигуна можна виміряти в кіловатах на годину. Для отримання точних розрахунків знадобиться дещо знати.

Знадобиться таке:

• транспортний засіб;
• станція ТО.

Для чіткого розуміння процесу вимірювання потужності двигуна автомобіля нижче наведено послідовний алгоритм кроків, що дозволяє максимально швидко зрозуміти процес, що цікавить.

Порядок дій:

Цікаво знати! У 1789 року у Шотландії Джеймс Уатт першим застосував поняття «кінська сила» визначення потужності двигуна автомобіля.

Ось так, використовуючи знання, отримані в середній школі на уроках математики, а також витративши трохи часу, можна визначити важливий параметр свого транспортного засобу - потужність двигуна.

Термін "кінська сила" був винайдений інженером Джеймсом Ваттом. Ватт жив з 1736 по 1819 роки і є одним з найвідоміших і найзаслуженіших вчених за його роботу з підвищення ефективності парових двигунів. Ми також вимовляємо його прізвище майже щодня, коли говоримо про 60-ватні лампочки.

Історія свідчить, що Ватт працював на вугільній шахті, де вугілля піднімалося із шахти за допомогою поні. Ватт хотів знайти спосіб затвердити і говорити про силу, що виробляється цією твариною. Він виявив, що в середньому поні могла зробити 22 тисячі фут-фунтів роботи за одну хвилину. Потім він збільшив це число на 50 відсотків і прив'язав вимір однієї кінської сили до 33 000 фут-фунтів роботи за одну хвилину. Ця довільна одиниця виміру зробила свій шлях протягом століть, і тепер їй вимірюється продуктивність Вашого автомобіля, газонокосарки, ланцюгової пилки і навіть у деяких випадках пилососа.

Якщо говорити простіше, то кінська сила вимірюється наступним чином: відповідно до вимірювань Ватта, один кінь може робити 33 000 фут-фунтів роботи щохвилини. Отже, уявіть собі коня, що піднімає вугілля з вугільної шахти, як показано на малюнку. Кінь з потужністю в одну кінську силу може піднімати 330 фунтів (~150 кг) вугілля на висоту 100 футів (30,5 метрів) кожну хвилину, або 33 фунти (15 кг) вугілля на 1000 футів (305 метрів) за хвилину - Ви можете скласти будь-яку комбінацію ваги до висоти на час, що Вам сподобається. Поки працює на 33 000 фут-фунтів на хвилину, у Вас є рівно одна кінська сила.

Ви, напевно, спробуєте скласти і таку комбінацію, щоб, наприклад, завантажити 33 000 фунтів (15 тонн) вугілля у величезний контейнер і попросити коняка піднімати його на 1 фут (30 сантиметрів) за хвилину, але зрозумієте, що кінь фізично не зможе зрушити з місця з такою вагою. Ви, ймовірно, може також уявити, що покладіть 1 фунт (450 грам) вугілля у відро і попросіть коня піднімати його на 33 000 футів (близько 838 метрів) за хвилину, розвинувши таким чином швидкість 1183 км/год, і кінь , звичайно ж, не зможе розвинути таку швидкість. Тим не менш, якщо Ви читали Архімеда, та й просто, якщо Ви старше 10-12 років, то Ви знаєте, що таке важіль і що Ви можете легко змінити співвідношення маси і швидкості, використовуючи важіль. Таким чином, можна створити блок і вирішити систему, яка не ставить комфортну кількість ваги на коня або не дозволяє йому (коневі) рухатися з комфортною швидкістю, незалежно від того, скільки ваги насправді Вам необхідно пересунути.

Тепер ми з Вами знаємо, що мав на увазі Джеймс Ватт під кінською силою. Тим не менш, на сьогоднішній день потужність вимірюється дещо іншим способом і може бути перетворена на інші одиниці. Більше того, в Росії офіційно термін "кінська сила" використовується лише при розрахунку транспортного податку, а в інших сферах офіційною одиницею вимірювання прийнято вважати Ватти. Сьогодні також існує метричний вимір кінської сили - не вдаючись у подробиці, вона дорівнює близько 735,5 Ватт, або 75 кгс · м / с (робота, яка проводиться при піднятті вантажу масою 75 кг на висоту в 1 метр за 1 секунду, і все це з урахуванням земного значення прискорення вільного падіння).

А тепер трохи про практику використання терміна "кінська сила" та загальну продуктивність автомобіля.

Автомобіль вважається високо ефективним, якщо має під капотом велику потужність по відношенню до загальної маси автомобіля. Це має сенс, адже що менше ваги Ви маєте, то більше потужність дозволить прискорити машину. Для заданої кількості енергії Ви хочете мінімізувати вагу, щоб максимізувати прискорення.

У наступній таблиці наведено співвідношення кінських сил до ваги у кількох найвідоміших високопродуктивних автомобілів. Вам вже зрозуміло, що чим більше співвідношення потужності до ваги, тим краще, і Вам стане видно, що це не завжди прямо пропорційно впливає на ціну автомобіля.

	Потужність (к.с.)	Повна маса(кг)	Співвідношення потужність/вага	Розгін 0-100 км/год(Сік)	Ціна
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 Каліна (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 рублів

Ви можете бачити дуже певну кореляцію між співвідношенням потужності до маси та часом розгону у більшості випадків, більш високий коефіцієнт вказує на швидший автомобіль. Цікаво, що значно менше кореляції між швидкістю та ціною. Пояснюється це величезною кількістю факторів, починаючи від бренду автомобіля і до комплектації конкретної специфікації.

Якщо Ви хочете швидкий автомобіль, Вам потрібне хороше співвідношення потужності до ваги.