Konie mechaniczne

Moc
Moc
	Jeden mechaniczny koń mechaniczny podnosi 550 funtów (250 kg) na 1 stopę w ciągu 1 sekundy .
Informacje ogólne
Jednostką	moc
Symbol	hp

Konie mechaniczne ( KM ) to jednostka miary mocy lub szybkości, z jaką wykonywana jest praca , zwykle w odniesieniu do mocy wyjściowej silników. Istnieje wiele różnych standardów i rodzajów mocy. Dwie powszechnie stosowane definicje to moc mechaniczna (lub moc imperialna ), która wynosi około 745,7 watów , oraz moc metryczna , która wynosi około 735,5 watów.

Termin ten został przyjęty pod koniec XVIII wieku przez szkockiego inżyniera Jamesa Watta w celu porównania mocy silników parowych z mocą koni pociągowych . Później została rozszerzona o moc wyjściową innych typów silników tłokowych , a także turbin , silników elektrycznych i innych maszyn. Definicja jednostki różniła się w zależności od regionów geograficznych. jednostka SI używa obecnie wata do pomiaru mocy. Wraz z wdrożeniem Dyrektywy UE 80/181/EWG z dnia 1 stycznia 2010 r. użycie koni mechanicznych w UE jest dozwolone tylko jako jednostka uzupełniająca.

Historia

Zespół sześciu koni koszących siano w hrabstwie Lancaster w Pensylwanii

Rozwój silnika parowego dał powód do porównania mocy koni z silnikami, które mogłyby je zastąpić. W 1702 roku Thomas Savery napisał w Przyjacielu górnika :

Tak, że silnik, który podniesie tyle wody, ile dwa konie pracujące jednocześnie w takiej pracy, może wykonać, i dla którego musi być stale utrzymywanych dziesięć lub dwanaście koni do wykonywania tej samej pracy. Następnie mówię, że taka maszyna może być wystarczająco duża, aby wykonać pracę wymaganą przy zatrudnianiu ośmiu, dziesięciu, piętnastu lub dwudziestu koni, które mają być stale konserwowane i utrzymywane do wykonywania takiej pracy ...

Pomysł został później wykorzystany przez Jamesa Watta do pomocy w sprzedaży jego ulepszonego silnika parowego. Wcześniej zgodził się pobierać tantiemy w wysokości jednej trzeciej oszczędności na węglu ze starszych parowozów Newcomen . Ten system opłat licencyjnych nie działał z klientami, którzy nie mieli istniejących silników parowych, ale zamiast tego używali koni.

Watt ustalił, że koń może obrócić koło młyńskie 144 razy w ciągu godziny (lub 2,4 razy na minutę). Koło miało promień 12 stóp (3,7 m); dlatego koń przebył 2,4 × 2π × 12 stóp w ciągu jednej minuty. Watt ocenił, że koń może ciągnąć z siłą 180 funtów (800 N). Więc:

{\ Displaystyle P = {\ Frac {W} {t}} = {\ Frac {Fd} {t}} = {\ Frac {180 ~ {\ tekst {lbf}} \ razy 2,4 \ razy 2 \, \ pi \times 12~{\text{ft}}}{1~{\text{min}}}}=32{,}572~{\frac {{\text{ft}}\cdot {\text{lbf} }}{\text{min}}}.}

Watt zdefiniował i obliczył moc jako 32 572 ft⋅lbf/min, którą zaokrąglono do parzystej 33 000 ft⋅lbf/min.

Inżynieria w historii opowiada, że John Smeaton początkowo oszacował, że koń może wytworzyć 22 916 stóp-funtów (31 070 J) na minutę. John Desaguliers sugerował wcześniej 44 000 stóp-funtów (59 656 J) na minutę, a Tredgold zasugerował 27 500 stóp-funtów (37 285 J) na minutę. „Watt odkrył eksperymentalnie w 1782 r., Że„ koń browarniczy ”może wyprodukować 32 400 stóp-funtów [43 929 J] na minutę”. James Watt i Matthew Boulton ustandaryzowali tę liczbę na 33 000 stóp-funtów (44 742 J) na minutę w następnym roku.

Powszechna legenda głosi, że jednostka powstała, gdy jeden z pierwszych klientów Watta, piwowar, zażądał silnika, który pasowałby do konia, wybrał najsilniejszego konia, jakiego miał, i doprowadzał go do granic możliwości. Watt przyjął wyzwanie i zbudował maszynę, która była nawet mocniejsza niż liczba osiągnięta przez piwowara, a moc wyjściowa tej maszyny stała się mocą.

W 1993 roku RD Stevenson i RJ Wassersug opublikowali korespondencję w Nature podsumowującą pomiary i obliczenia szczytowej i trwałej szybkości pracy konia. Powołując się na pomiary wykonane na targach Iowa State Fair w 1926 r., poinformowali, że szczytowa moc w ciągu kilku sekund wyniosła aż 14,9 KM (11,1 kW), a także zaobserwowali, że przy ciągłej aktywności tempo pracy wynosi około 1 KM ( 0,75 kW) na konia jest zgodne z poradami rolniczymi z XIX i XX wieku, a także jest zgodne z tempem pracy około czterokrotności dawki podstawowej wydatkowane przez inne kręgowce na długotrwałą aktywność.

Biorąc pod uwagę sprzęt napędzany przez człowieka , zdrowy człowiek może wytworzyć około 1,2 KM (0,89 kW) krótko (patrz rzędy wielkości ) i utrzymywać około 0,1 KM (0,075 kW) w nieskończoność; wytrenowani sportowcy mogą uzyskać do około 2,5 KM (1,9 kW) krótko i 0,35 KM (0,26 kW) przez kilka godzin. Jamajski sprinter Usain Bolt wyprodukował maksymalnie 3,5 KM (2,6 kW) w 0,89 sekundy do swojego 9,58 sekundy rekordu świata w biegu na 100 metrów (109,4 jarda) w 2009 roku.

Moc obliczeniowa

Gdy moment obrotowy $T$ jest w jednostkach funtonostopowych , prędkość obrotowa $N$ jest w obr./min , a wynikowa moc w koniach mechanicznych wynosi

{\ Displaystyle P [{\ tekst {hp}}] = {\ Frac {T [{\ tekst {ft}}} {\ cdot} {\ tekst {lbf}}] \ razy N [{\ tekst {rpm}} ]}{5252}}.}

Stała 5252 to zaokrąglona wartość (33 000 ft⋅lbf/min)/(2π rad/obr).

Kiedy moment obrotowy $T$ jest w calach-funtach,

{\ Displaystyle P [{\ tekst {hp}}] = {\ Frac {T [{\ tekst {w}}} {\ cdot} {\ tekst {lbf}}] \ razy N [{\ tekst {rpm}} ]}{63{,}025}}.}

Stała 63 025 jest przybliżeniem

{\ Displaystyle 33 {,} 000 ~ {\ Frac {{\ tekst {ft}} {\ cdot}} {\ tekst {lbf}}} {\ tekst {min}}} \ razy {\ Frac {12 ~ {\ frac {\text{in}}{\text{ft}}}}{2\pi ~{\text{rad}}}}\około 63{,}025{\frac {{\text{in}}{ \cdot }{\text{lbf}}}{\text{min}}}.}

Definicje

Następujące definicje były lub są szeroko stosowane: ^{[ potrzebne źródło ]}

Moc mechaniczna KM(I)	≡ 33 000 stóp·funtów siły /min = 550 ft⋅lbf/s ≈ 17696 lbm⋅ft ² /s ³ = 745,69987 W ≈ 76,04 kgf ⋅m/s ≈ 76,04 kg ⋅ 9,80665 m/s ² ⋅ 1 m/s
Moc metryczna hp(M) – także PS , KM , cv , hk , pk , ks lub ch	≡ 75 kgf⋅m /s ≡ 75 kg ⋅ 9,80665 m/s ² ⋅ 1 m/s ≡ 735,49875 W ≈ 542,476038840742 ft⋅lbf/s
Moc elektryczna KM(E)	≡ 746 W
Moc kotła KM(S)	≡ 33 475 BTU /godz = 9812,5 W
Moc hydrauliczna	= natężenie przepływu ( US gal / min ) × ciśnienie ( lbf/in ² ) × 7/12 000 lub = natężenie przepływu ( galon amerykański / min ) × ciśnienie (lbf/in ² ) / 1714 = 550 ft⋅lbf/s = 745,69987 W
Moc powietrza	=natężenie przepływu (stopy sześcienne na minutę) × ciśnienie (cale słupa wody) / 6356 lub = 550 ft⋅lbf/s = 745,69987 W

W pewnych sytuacjach konieczne jest rozróżnienie różnych definicji mocy, dlatego dodaje się przyrostek: hp(I) dla mechanicznej (lub imperialnej) mocy, hp(M) dla metrycznej mocy, hp(S) dla kotła (lub pary ) moc i hp(E) dla mocy elektrycznej.

Moc mechaniczna

Zakładając, że trzecia definicja CGPM (1901, CR 70) standardowej grawitacji , g _n = 9,80665 m/s ² , jest używana do określenia funta-siły, jak również siły kilograma oraz międzynarodowego funta avoirdupois (1959), jeden mechaniczny moc to:

1 KM	≡ 33 000 stóp·funtów siły/min	zgodnie z definicją
	= 550 stóp⋅lbf/s	od	1 minuta = 60 sekund
	= 550 × 0,3048 × 0,45359237 m⋅ kgf /s	od	1 stopa ≡ 0,3048 mi 1 funt ≡ 0,45359237 kg
	= 76,0402249 kg _f ⋅m/s
	= 76,0402249 × 9,80665 kg⋅m ² /s ³	od	g = 9,80665 m/ ^s2
	≈ 745,700 W	od	1 W ≡ 1 J /s = 1 N ⋅m/s = 1 (kg⋅m/s ² )⋅(m/s)

Lub biorąc pod uwagę, że 1 KM = 550 ft⋅lbf/s, 1 ft = 0,3048 m, 1 lbf ≈ 4,448 N, 1 J = 1 N⋅m, 1 W = 1 J/s: 1 KM ≈ 746 W

Metryczna moc (PS, cv, hk, pk, ks, ch)

Jedna moc metryczna jest potrzebna do podniesienia 75 kilogramów na 1 metr w ciągu 1 sekundy .

Różne jednostki użyte do wskazania tej definicji ( PS , KM , cv , hk , pk , ks i ch ) wszystkie przekładają się na moc koni mechanicznych w języku angielskim. Brytyjscy producenci często mieszają moc metryczną i moc mechaniczną w zależności od pochodzenia danego silnika.

Norma DIN 66036 definiuje jedną moc metryczną jako moc podniesienia masy 75 kilogramów wbrew sile grawitacji Ziemi na odległość jednego metra w ciągu jednej sekundy: 75 kg × 9,80665 m / s ² × 1 m / 1 s = 75 kgf ⋅m /s = 1 PS. Odpowiada to 735,49875 W, czyli 98,6% imperialnej mocy mechanicznej. W 1972 roku PS został zastąpiony przez kilowat jako oficjalna jednostka pomiaru mocy w dyrektywach EWG.

Inne nazwy mocy metrycznej to włoskie cavallo vapore (cv) , holenderskie paardenkracht (pk) , francuskie cheval-vapeur (ch) , hiszpańskie caballo de vapor i portugalskie cavalo-vapor (cv) , rosyjskie лошадиная сила (л с.) , szwedzki hästkraft (hk) , fiński hevosvoima (hv) , estoński hobujõud (hj) , norweski i duński hestekraft (hk) , węgierski lóerő (LE) , czeski koňská síla i słowacki konská sila (k lub ks ), bośniacki/chorwacki/serbski konjska snaga (KS) , bułgarski конска сила , macedoński коњска сила (KC) , polski koń elektryczny (KM) , słoweński konjska moč (KM) , ukraiński кінська сила (к. с.) , rumuński cal-putere (CP) i niemiecki Pferdestärke (PS) .

W XIX wieku Francuzi mieli własną jednostkę, której używali zamiast CV lub koni mechanicznych. Opierając się na standardzie 100 kgf ⋅m / s, nazwano go ponceletem i w skrócie p .

Moc podatkowa

Moc podatkowa lub fiskalna to nieliniowa ocena pojazdu silnikowego do celów podatkowych. Podatkowe wskaźniki mocy były pierwotnie mniej lub bardziej bezpośrednio związane z wielkością silnika; ale od 2000 r. wiele krajów przeszło na systemy oparte na emisji CO2 _, więc nie można ich bezpośrednio porównywać ze starszymi ocenami. Citroën 2CV został nazwany na cześć francuskiej fiskalnej oceny mocy „deux chevaux” (2CV).

Moc elektryczna

Tabliczki znamionowe na silnikach elektrycznych pokazują ich moc wyjściową, a nie moc wejściową (moc dostarczana na wale, a nie moc pobierana do napędzania silnika). Ta moc wyjściowa jest zwykle podawana w watach lub kilowatach. W Stanach Zjednoczonych moc wyjściową podaje się w koniach mechanicznych, co w tym celu definiuje się jako dokładnie 746 W.

Moc hydrauliczna

Moc hydrauliczna może reprezentować moc dostępną w maszynach hydraulicznych , moc przez dyszę wiertniczą lub może być wykorzystana do oszacowania mocy mechanicznej potrzebnej do wytworzenia znanego natężenia przepływu hydraulicznego.

Można to obliczyć jako

{\ Displaystyle {\ tekst {moc hydrauliczna}} = {\ Frac {{\ tekst {ciśnienie}} \ razy {\ tekst {objętościowe natężenie przepływu}}} {1714}}, }

gdzie ciśnienie jest w psi, a natężenie przepływu w galonach amerykańskich na minutę.

Wiertnice napędzane są mechanicznie poprzez obracanie rury wiertniczej od góry. Nadal jednak potrzebna jest moc hydrauliczna, ponieważ do przepchnięcia błota przez wiertło w celu oczyszczenia skały płonnej potrzeba od 1500 do 5000 W. Dodatkowa moc hydrauliczna może być również wykorzystana do napędzania silnika płuczkowego w odwiercie w celu napędzania wiercenia kierunkowego .

Podczas używania jednostek SI równanie staje się spójne i nie ma stałej dzielenia.

{\ Displaystyle {\ tekst {moc hydrauliczna}} = {\ tekst {ciśnienie}} \ razy {\ tekst {objętościowe natężenie przepływu}}}

gdzie ciśnienie jest w paskalach (Pa), a natężenie przepływu w metrach sześciennych na sekundę (m ³ ).

Moc kotła

Moc kotła to zdolność kotła do dostarczania pary do silnika parowego i nie jest to ta sama jednostka mocy, co definicja 550 ft · lb/s. Jedna moc kotła jest równa ilości energii cieplnej potrzebnej do odparowania 34,5 funta (15,6 kg) świeżej wody o temperaturze 212 ° F (100 ° C) w ciągu jednej godziny. We wczesnych latach używania pary moc kotła była z grubsza porównywalna z mocą silników zasilanych przez kocioł.

Termin „moc kotła” został pierwotnie opracowany na Wystawie Stulecia w Filadelfii w 1876 roku, gdzie testowano najlepsze silniki parowe tamtego okresu. Średnie zużycie pary przez te silniki (na moc wyjściową) określono jako odparowanie 30 funtów (14 kg) wody na godzinę, w oparciu o wodę zasilającą o temperaturze 100 ° F (38 ° C) i parę nasyconą wytwarzaną przy 70 psi (480 kPa). Ta oryginalna definicja odpowiada mocy cieplnej kotła 33 485 Btu / h (9,813 kW). Kilka lat później, w 1884 roku, ASME ponownie zdefiniował moc kotła jako moc cieplną równą odparowaniu 34,5 funta na godzinę wody „z i przy” 212 ° F (100 ° C). To znacznie uprościło testowanie kotłów i zapewniło dokładniejsze porównania kotłów w tamtym czasie. Ta poprawiona definicja odpowiada mocy cieplnej kotła 33 469 Btu/h (9,809 kW). Obecna praktyka przemysłowa definiuje „moc kotła” jako moc cieplną kotła równą 33 475 Btu / h (9,811 kW), co jest bardzo zbliżone do pierwotnych i poprawionych definicji.

Moc kotła jest nadal używana do pomiaru mocy kotła w inżynierii kotłów przemysłowych w USA. Moc kotła to skrót BHP, którego nie należy mylić z mocą hamulca poniżej, która jest również określana skrótem BHP.

Moc dyszla

Moc dyszla (dbp) to moc, jaką lokomotywa kolejowa ma do ciągnięcia pociągu lub ciągnika rolniczego do ciągnięcia narzędzia. Jest to liczba mierzona, a nie obliczona. Specjalny wagon kolejowy, zwany wagonem dynamometrycznym, sprzęgnięty za lokomotywą, prowadzi ciągłą rejestrację wywieranego uciągu i prędkości. Na ich podstawie można obliczyć generowaną moc. Aby określić maksymalną dostępną moc, wymagane jest sterowane obciążenie; zwykle jest to druga lokomotywa z zaciągniętymi hamulcami, oprócz obciążenia statycznego.

Jeśli siła pociągu ( $F$ ) jest mierzona w funtach-siła (lbf), a prędkość ( $v$ ) jest mierzona w milach na godzinę (mph), to moc pociągu ( $P$ ) wyrażona w koniach mechanicznych (KM) wynosi

{\ Displaystyle P [{\ tekst {hp}}] = {\ Frac {F [{\ tekst {lbf}}] \ razy v [{\ tekst {mph}}]} {375}}.}

Przykład: Jaka moc jest potrzebna do ciągnięcia ładunku o sile 2025 funtów przy prędkości 5 mil na godzinę?

{\ Displaystyle P [{\ tekst {hp}}] = {\ Frac {2025 \ razy 5} {375}} = 27.}

Stała 375 wynika z tego, że 1 KM = 375 lbf⋅mph. Jeśli używane są inne jednostki, stała jest inna. W przypadku używania spójnych układu SI (waty, niutony i metry na sekundę) żadna stała nie jest potrzebna, a wzór przyjmuje postać $P = Fv$ .

Ten wzór może być również użyty do obliczenia mocy silnika odrzutowego, wykorzystując prędkość odrzutowca i ciąg wymagany do utrzymania tej prędkości.

Przykład: jaka moc jest generowana przy ciągu 4 000 funtów przy prędkości 400 mil na godzinę?

{\ Displaystyle P [{\ tekst {hp}}] = {\ Frac {4000 \ razy 400} {375}} = 4266,7.}

Moc RAC (moc podlegająca opodatkowaniu)

Miara ta została ustanowiona przez Royal Automobile Club i była używana do określenia mocy brytyjskich samochodów z początku XX wieku. Wiele samochodów wzięło swoje nazwy od tej liczby (stąd Austin Seven i Riley Nine), podczas gdy inne miały nazwy takie jak „40/50 KM”, które wskazywały liczbę RAC, po której następowała rzeczywista zmierzona moc.

Moc podlegająca opodatkowaniu nie odzwierciedla rozwiniętej mocy; jest to raczej liczba obliczona na podstawie rozmiaru otworu silnika, liczby cylindrów i (obecnie archaicznego) założenia dotyczącego sprawności silnika. Ponieważ nowe silniki były projektowane z coraz większą wydajnością, nie był to już użyteczny środek, ale był nadal używany przez przepisy brytyjskie, które wykorzystywały ocenę do celów podatkowych . Wielka Brytania nie była jedynym krajem, który zastosował rating RAC; wiele stanów w Australii używało RAC hp do określania podatków. Formuła RAC była czasami stosowana również w koloniach brytyjskich, takich jak Kenia (Brytyjska Afryka Wschodnia) .

{\ Displaystyle {\ tekst {RAC hp}} = {\ Frac {D \ razy D \ razy n} {2,5}}}

Gdzie

D to średnica (lub otwór ) cylindra w calach,

n to liczba cylindrów.

Ponieważ moc podlegająca opodatkowaniu została obliczona na podstawie średnicy cylindra i liczby cylindrów, a nie rzeczywistej pojemności skokowej, doprowadziło to do powstania silników o wymiarach „pod kwadratem” (otwór mniejszy niż skok), które miały tendencję do narzucania sztucznie niskiego ograniczenia prędkości obrotowej , utrudniając potencjalna moc wyjściowa i sprawność silnika.

Sytuacja utrzymywała się przez kilka generacji cztero- i sześciocylindrowych silników brytyjskich: na przykład 3,4-litrowy silnik XK Jaguara z lat pięćdziesiątych miał sześć cylindrów o średnicy otworu 83 mm (3,27 cala) i skoku 106 mm (4,17 cala ), gdzie większość amerykańskich producentów samochodów już dawno przeszła na oversquare (duże otwory, krótki skok) silniki V8 . Zobacz na przykład wczesny silnik Chryslera Hemi .

Pomiar

Moc silnika można zmierzyć lub oszacować w kilku punktach przenoszenia mocy od jego wytworzenia do zastosowania. Używa się wielu nazw dla mocy rozwijanej na różnych etapach tego procesu, ale żadna nie jest wyraźnym wskaźnikiem zastosowanego systemu miar lub definicji.

Ogólnie:

nominalna moc pochodzi z wielkości silnika i prędkości tłoka i jest dokładna tylko przy ciśnieniu pary 48 kPa (7 psi); moc

wskazana lub moc brutto to teoretyczna wydajność silnika [PLAN/33000]; moc

hamulca / netto / wału korbowego (moc dostarczana bezpośrednio do wału korbowego silnika i mierzona na nim) jest równa

wskazanej mocy pomniejszonej o straty spowodowane tarciem w silniku (opór łożysk, straty na korbowodzie i wale korbowym, opór filmu olejowego itp.);

wał moc (moc dostarczana i mierzona na wale wyjściowym przekładni, jeżeli występuje w układzie) równa się mocy na wale

korbowym pomniejszonej o straty tarcia w przekładni (łożyska, koła zębate, opór oleju, wiatr itp.);

efektywna, rzeczywista (thp) lub powszechnie określana jako moc na kołach (whp) równa się

mocy na wale pomniejszonej o straty wynikające z tarcia w przegubach uniwersalnych, mechanizmie różnicowym, łożyskach kół, oponie i łańcuchu (jeśli występuje).

Wszystko to przy założeniu, że do żadnego z odczytów nie zastosowano współczynników inflacji mocy.

Projektanci silników używają wyrażeń innych niż moc, aby określić obiektywne cele lub osiągi, takie jak średnie skuteczne ciśnienie hamowania (BMEP). Jest to współczynnik teoretycznej mocy hamowania i ciśnień w cylindrach podczas spalania.

Nominalna moc

praktyczna zasada z początku XIX wieku używana do szacowania mocy silników parowych. Przyjęto ciśnienie pary 7 psi (48 kPa).

Moc nominalna = 7 × powierzchnia tłoka w calach kwadratowych × równoważna prędkość tłoka w stopach na minutę/33 000.

W przypadku statków wiosłowych Admiralicja przyjęła zasadę, że prędkość tłoka w stopach na minutę wynosiła 129,7 × (skok) ^1/3,38 . W przypadku parowców śrubowych zastosowano zamierzoną prędkość tłoka.

Skok (lub długość skoku) to odległość przebyta przez tłok mierzona w stopach.

Aby moc nominalna była równa mocy rzeczywistej, konieczne byłoby, aby średnie ciśnienie pary w cylindrze podczas suwu wynosiło 7 psi (48 kPa), a prędkość tłoka była taka, jak generowana przez założoną zależność dla statków wiosłowych.

Francuska marynarka wojenna stosowała tę samą definicję nominalnej mocy, co marynarka królewska.

Porównanie mocy nominalnej i wskazanej
Statek	Podana moc w koniach mechanicznych (ihp)	Moc nominalna (nhp)	Stosunek ihp do nhp	Źródło
Dee	272	200	1.36
Szarańcza	157	100	1,57
Radamantys	400	220	1,82
Albakora	109	60	1,82
Jeżozwierz	285	132	2.16
Harpia	520	200	2.60
Choleryk	380	140	2,70
Złośliwy	796	280	2,85
Szakal	455	150	3.03
Dostarczać	265	80	3.31
Samum	1576	400	3,94
Zabijaka	3256	800	4.07
Azincourt	6867	1350	5.08
Bellerofont	6521	1000	6.52
Monarcha	7842	1100	7.13
Penelopa	4703	600	7,84

Wskazana moc

Podana moc (KM) to teoretyczna moc silnika tłokowego, jeśli jest on całkowicie beztarciowy podczas przekształcania energii rozprężającego się gazu (ciśnienie tłoka × przemieszczenie) w cylindrach. Oblicza się go na podstawie ciśnień powstających w cylindrach, mierzonych przez urządzenie zwane wskaźnikiem silnika – stąd wskazywana moc. Gdy tłok przesuwa się w całym swoim skoku, ciśnienie działające na tłok generalnie maleje, a urządzenie wskaźnikowe zwykle generuje wykres ciśnienia w funkcji skoku w cylindrze roboczym. Z tego wykresu można obliczyć ilość pracy wykonanej podczas suwu tłoka.

Wskazana moc była lepszą miarą mocy silnika niż moc nominalna (Nhp), ponieważ uwzględniała ciśnienie pary. Ale w przeciwieństwie do późniejszych pomiarów, takich jak moc wału (shp) i moc hamulca (bhp), nie uwzględniał on strat mocy spowodowanych wewnętrznymi stratami tarcia maszyny, takimi jak ślizganie się tłoka w cylindrze, a także tarcie łożyska, przekładnia i przekładnia tarcie skrzyni itp.

Moc hamulca

Moc hamowania (KM) to moc mierzona za pomocą dynamometru typu hamulca (obciążenia) w określonym miejscu, takim jak wał korbowy, wał wyjściowy przekładni, oś tylna lub tylne koła.

W Europie norma DIN 70020 testuje silnik wyposażony we wszystkie urządzenia pomocnicze oraz układ wydechowy stosowany w samochodzie. Starszy standard amerykański ( moc brutto SAE , określana jako bhp) wykorzystywał silnik bez alternatora, pompy wodnej i innych elementów pomocniczych, takich jak pompa wspomagania układu kierowniczego, tłumiony układ wydechowy itp., więc liczby były wyższe niż europejskie wartości dla ten sam silnik. Nowsza norma amerykańska (określana jako moc netto SAE ) testuje silnik ze wszystkimi elementami pomocniczymi (patrz „Standardy testowania mocy silnika” poniżej).

Hamulec odnosi się do urządzenia, które służy do zapewnienia równej siły hamowania / obciążenia w celu zrównoważenia / wyrównania siły wyjściowej silnika i utrzymania go na żądanej prędkości obrotowej. Podczas testów mierzony jest wyjściowy moment obrotowy i prędkość obrotowa w celu określenia mocy hamulca. Moc była pierwotnie mierzona i obliczana za pomocą „wykresu wskaźników” (wynalazek Jamesa Watta z końca XVIII wieku), a później za pomocą hamulca Prony podłączonego do wału wyjściowego silnika. Nowoczesne dynamometry użyj dowolnej z kilku metod hamowania, aby zmierzyć moc hamowania silnika, rzeczywistą moc samego silnika, przed stratami w układzie napędowym.

Moc wału

Moc na wale (shp) to moc dostarczana do wału napędowego, wału turbiny lub wału wyjściowego przekładni samochodowej. Moc na wale to typowa ocena dla silników turbowałowych i turbośmigłowych, turbin przemysłowych i niektórych zastosowań morskich.

Równoważna moc na wale (eshp) jest czasami używana do oceny silników turbośmigłowych . Obejmuje równoważną moc pochodzącą z resztkowego ciągu odrzutowego ze spalin turbiny. Szacuje się, że resztkowa siła ciągu odrzutowego wynosi 2,5 funta (11 N) z jednej jednostki mocy.

Standardy testowania mocy silnika

Istnieje wiele różnych norm określających sposób pomiaru i korygowania mocy i momentu obrotowego silnika samochodowego. Współczynniki korekcyjne służą do dostosowania pomiarów mocy i momentu obrotowego do standardowych warunków atmosferycznych, aby zapewnić dokładniejsze porównanie między silnikami pod wpływem ciśnienia, wilgotności i temperatury otaczającego powietrza. Poniżej opisano niektóre standardy.

Towarzystwo Inżynierów Motoryzacyjnych / SAE International

Wczesna „moc SAE” (patrz wzór na moc RAC )

Na początku XX wieku w samochodach amerykańskich podawana była czasami tak zwana „moc SAE”. To długo poprzedza Society of Automotive Engineers (SAE) i było inną nazwą dla standardowej w branży liczby koni mechanicznych ALAM lub NACC i jest taka sama, jak brytyjska moc RAC używana również do celów podatkowych. Alliance for Automotive Innovation jest obecnym następcą ALAM i NACC.

Moc brutto SAE

Przed rokiem modelowym 1972 amerykańscy producenci samochodów oceniali i reklamowali swoje silniki pod względem mocy hamowania, bhp , która była wersją mocy hamowania zwaną mocą brutto SAE, ponieważ była mierzona zgodnie ze standardami Society of Automotive Engineers (SAE) (J245 i J1995) które wymagają standardowego silnika testowego bez akcesoriów (takich jak dynamo / alternator, wentylator chłodnicy, pompa wodna), a czasami są wyposażone w długie rurowe głowice testowe zamiast kolektorów wydechowych OEM . Kontrastuje to zarówno z mocą netto SAE, jak i normą DIN 70020 normy, które uwzględniają wyposażenie silnika (ale nie straty na skrzyni biegów). Standardy korekcji atmosferycznej dla ciśnienia barometrycznego, wilgotności i temperatury dla testów mocy brutto SAE były stosunkowo idealistyczne.

Moc netto SAE

W Stanach Zjednoczonych termin bhp wyszedł z użycia w latach 1971–1972, kiedy producenci samochodów zaczęli podawać moc w postaci koni mechanicznych netto SAE zgodnie ze standardem SAE J1349. Podobnie jak SAE brutto i inne protokoły mocy hamowania, moc SAE netto jest mierzona na wale korbowym silnika, a zatem nie uwzględnia strat przekładni. Jednakże, podobnie jak w DIN 70020 , protokół testowania mocy netto SAE wymaga standardowych akcesoriów z napędem pasowym typu produkcyjnego, filtra powietrza, kontroli emisji, układu wydechowego i innych energochłonnych akcesoriów. Daje to wartości znamionowe bardziej zbliżone do mocy wytwarzanej przez silnik, który jest faktycznie skonfigurowany i sprzedawany.

Moc z certyfikatem SAE

W 2005 roku SAE wprowadził „SAE Certified Power” z SAE J2723. Aby uzyskać certyfikat, test musi być zgodny z daną normą SAE, odbywać się w ISO 9000/9002 i być obserwowany przez stronę trzecią zatwierdzoną przez SAE.

Kilku producentów, takich jak Honda i Toyota, natychmiast przeszło na nowe oceny. Ocena Toyoty Camry 3.0 L 1MZ-FE V6 spadła z 210 do 190 KM (160 do 140 kW). Firmowe Lexus ES 330 i Camry SE V6 (3,3 l V6) miały wcześniej moc 225 KM (168 kW), ale ES 330 spadł do 218 KM (163 kW), podczas gdy Camry spadł do 210 KM (160 kW). Pierwszym silnikiem certyfikowanym w ramach nowego programu był 7,0 l LS7 używany w Chevrolet Corvette Z06 z 2006 roku. Certyfikowana moc nieznacznie wzrosła z 500 do 505 KM (373 do 377 kW).

Podczas gdy Toyota i Honda ponownie testują całą gamę swoich pojazdów, inni producenci samochodów generalnie ponownie testują tylko te ze zaktualizowanymi układami napędowymi. Na przykład Ford Five Hundred z 2006 roku ma moc 203 koni mechanicznych (151 kW), taką samą jak model z 2005 roku. Jednak ocena z 2006 r. nie odzwierciedla nowej procedury testowej SAE, ponieważ Ford nie zamierza ponosić dodatkowych kosztów ponownego testowania swoich istniejących silników. Z biegiem czasu oczekuje się, że większość producentów samochodów zastosuje się do nowych wytycznych.

SAE zaostrzyła swoje przepisy dotyczące mocy, aby wyeliminować możliwość manipulowania przez producentów silników czynnikami wpływającymi na osiągi, takimi jak ilość oleju w skrzyni korbowej, kalibracja układu sterowania silnikiem oraz to, czy silnik był testowany na paliwie wysokooktanowym. W niektórych przypadkach może to spowodować zmianę oceny mocy.

Deutsches Institut für Normung 70020 (DIN 70020)

DIN 70020 to niemiecka norma DIN dotycząca pomiaru mocy pojazdów drogowych. KM DIN jest mierzony na wale wyjściowym silnika jako forma metrycznej mocy , a nie mocy mechanicznej . Podobnie jak w przypadku mocy znamionowej netto SAE iw przeciwieństwie do mocy brutto SAE , testy DIN mierzą silnik zamontowany w pojeździe, z podłączonym układem chłodzenia, układem ładowania i fabrycznym układem wydechowym. KM DIN jest często skracane jako „ PS ”, pochodzące od niemieckiego słowa Pferdestärke (dosłownie „moc”).

KUNA

Standard testowy włoskiej CUNA ( Commissione Tecnica per l'Unificazione nell'Automobile , Komisja Techniczna ds. Zjednoczenia Samochodów), federacyjnej jednostki organizacji normalizacyjnej UNI , był wcześniej używany we Włoszech. CUNA zaleciła, aby silnik był testowany z zamontowanymi wszystkimi akcesoriami niezbędnymi do jego pracy (takimi jak pompa wodna), podczas gdy wszystkie inne - takie jak alternator / dynamo, wentylator chłodnicy i kolektor wydechowy - można pominąć. Cała kalibracja i akcesoria musiały być takie, jak w silnikach produkcyjnych.

Komisja Gospodarcza dla Europy R24

ECE R24 to norma ONZ dotycząca homologacji emisji z silników o zapłonie samoczynnym, instalacji i pomiaru mocy silnika. Jest podobny do normy DIN 70020, ale ma inne wymagania dotyczące podłączenia wentylatora silnika podczas testów, co powoduje, że pobiera on mniej mocy z silnika.

Komisja Gospodarcza dla Europy R85

ECE R85 to norma ONZ dotycząca homologacji silników spalinowych w zakresie pomiaru mocy netto.

80/1269/EWG

80/1269/EWG z dnia 16 grudnia 1980 r. jest normą Unii Europejskiej dotyczącą mocy silników pojazdów drogowych.

Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna

Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) publikuje kilka standardów pomiaru mocy silnika.

ISO 14396 określa dodatkowe wymagania i metodę określania mocy tłokowych silników spalinowych, gdy są one przedstawiane do badania emisji spalin ISO 8178 . Niniejsza norma ma zastosowanie do silników spalinowych tłokowych wewnętrznego spalania do użytku lądowego, kolejowego i morskiego, z wyłączeniem silników pojazdów silnikowych zaprojektowanych głównie do użytku drogowego.
ISO 1585 to kod testu mocy netto silnika przeznaczony dla pojazdów drogowych.
ISO 2534 to kod testu mocy brutto silnika przeznaczony dla pojazdów drogowych.
ISO 4164 to kod testu mocy netto silnika przeznaczony dla motorowerów.
ISO 4106 to kod testu mocy netto silnika przeznaczony dla motocykli.
ISO 9249 to kod testu mocy netto silnika przeznaczony dla maszyn do robót ziemnych.

Japoński standard przemysłowy D 1001

JIS D 1001 to japoński kod testu mocy netto i brutto dla samochodów osobowych lub ciężarowych z zapłonem iskrowym, silnikiem Diesla lub silnikiem z wtryskiem paliwa.

Zobacz też

Zużycie paliwa specyficzne dla hamulca – ile paliwa zużywa silnik na jednostkę produkcji energii
Badanie silnika na hamowni
Europejskie dyrektywy dotyczące jednostek miar
Konie mechaniczne-godzina
Średnie ciśnienie efektywne
Moment obrotowy

Linki zewnętrzne

Moc
Jeden mechaniczny koń mechaniczny podnosi 550 funtów (250 kg) na 1 stopę w ciągu 1 sekundy .
Informacje ogólne
Jednostką	moc
Symbol	hp