Лошадиная сила

Единица мощности с разными значениями

Лошадиная сила ( л. с. ) — единица измерения мощности или скорости выполнения работы , обычно по отношению к выходной мощности двигателей или моторов. Существует множество различных стандартов и типов лошадиной силы. Два распространенных определения, используемых сегодня, — это имперская лошадиная сила , как в «hp» или «bhp», которая составляет около 745,7 Вт , и метрическая лошадиная сила , как в «cv» или «PS», которая составляет около 735,5 Вт.

Термин был принят в конце 18 века шотландским инженером Джеймсом Уаттом для сравнения мощности паровых двигателей с мощностью тягловых лошадей . Позднее он был расширен, чтобы включить выходную мощность других энергетических машин, таких как поршневые двигатели , турбины и электродвигатели . ^{[1] [2]} Определение единицы различалось в зависимости от географических регионов. Большинство стран теперь используют единицу СИ ватт для измерения мощности. С введением Директивы ЕС 80/181/EEC 1 января 2010 года ^[3] использование лошадиной силы в ЕС разрешено только в качестве дополнительной единицы.

История

Команда из шести лошадей косит сено в поселке Ист-Лампетер, штат Пенсильвания , США.

Развитие парового двигателя дало повод сравнить производительность лошадей с производительностью двигателей, которые могли бы их заменить. В 1702 году Томас Савери написал в «Друге шахтера» : ^[4]

Так что двигатель, который поднимет столько воды, сколько могут сделать две лошади, работающие вместе в одно и то же время на такой работе, и для которого постоянно должно быть десять или двенадцать лошадей для выполнения того же самого. Тогда я говорю, такой двигатель может быть сделан достаточно большим, чтобы выполнять работу, требуемую при использовании восьми, десяти, пятнадцати или двадцати лошадей, которые должны постоянно обслуживаться и содержаться для выполнения такой работы...

Эта идея была позже использована Джеймсом Уаттом для продвижения на рынок его усовершенствованного парового двигателя. Ранее он согласился получать роялти в размере одной трети экономии угля от старых паровых двигателей Ньюкомена . ^[5] Эта схема роялти не работала с клиентами, у которых не было существующих паровых двигателей, но которые использовали лошадей.

Уатт определил, что лошадь может повернуть мельничное колесо 144 раза в час (или 2,4 раза в минуту). ^[6] Колесо имело радиус 12 футов (3,7 м); следовательно, лошадь проходила 2,4 × 2π × 12 футов за одну минуту. Уатт рассудил, что лошадь могла тянуть с силой 180 фунтов-силы (800 Н). ^[7] Итак:

P = W t = F d t = 180 фунтов силы × 2,4 × 2 π × 12 футов 1 мин = 32 572 фута ⋅ фунт силы мин . {\displaystyle P={\frac {W}{t}}={\frac {Fd}{t}}={\frac {180~{\text{lbf}}\times 2,4\times 2\,\pi \times 12~{\text{ft}}}{1~{\text{min}}}}=32{,}572~{\frac {{\text{ft}}\cdot {\text{lbf}}}{\text{min}}}.}

Engineering in History рассказывает, что Джон Смитон первоначально оценил, что лошадь может производить 22 916 футо-фунтов (31 070 Дж) в минуту. ^[8] Джон Дезагюлье ранее предполагал 44 000 футо-фунтов (59 656 Дж) в минуту, а Томас Тредголд предполагал 27 500 футо-фунтов (37 285 Дж) в минуту. «Ватт обнаружил экспериментально в 1782 году, что « пивоварня лошадь » может производить 32 400 футо-фунтов [43 929 Дж] в минуту». ^[9] Джеймс Уатт и Мэтью Болтон стандартизировали эту цифру на уровне 33 000 футо-фунтов (44 742 Дж) в минуту в следующем году. ^[9]

Распространенная легенда гласит, что единица была создана, когда один из первых клиентов Уатта, пивовар, специально потребовал двигатель, который соответствовал бы лошади, и выбрал самую сильную лошадь, которая у него была, и погнал ее до предела. В этой легенде Уатт принял вызов и построил машину, которая была даже сильнее цифры, достигнутой пивоваром, и выход этой машины стал лошадиной силой. ^[10]

В 1993 году Р. Д. Стивенсон и Р. Дж. Вассерсуг опубликовали переписку в журнале Nature, в которой суммировали измерения и расчеты пиковой и постоянной производительности лошади. ^[11] Ссылаясь на измерения, проведенные на Ярмарке штата Айова в 1926 году , они сообщили, что пиковая мощность в течение нескольких секунд достигала 14,88 л. с. (11,10 кВт) ^[12] , а также отметили, что для постоянной активности производительность около 1 л. с. (0,75 кВт) на лошадь соответствует сельскохозяйственным рекомендациям как XIX, так и XX веков, а также производительности, примерно в четыре раза превышающей базовую производительность, затрачиваемую другими позвоночными для постоянной активности. ^[11]

При рассмотрении оборудования, приводимого в действие силой человека , здоровый человек может производить около 1,2 л. с. (0,89 кВт) кратковременно (см. порядки величин ) и поддерживать около 0,1 л. с. (0,075 кВт) бесконечно; тренированные спортсмены могут выдерживать до 2,5 л. с. (1,9 кВт) кратковременно ^[13] и 0,35 л. с. (0,26 кВт) в течение нескольких часов. ^[14] Ямайский спринтер Усэйн Болт выработал максимум 3,5 л. с. (2,6 кВт) за 0,89 секунды из своего мирового рекорда в беге на 100 метров (109,4 ярда) в 2009 году. ^{[15] [ проверка не удалась ]}

В 2023 году группа инженеров модифицировала динамометр , чтобы иметь возможность измерять, сколько лошадиных сил может выдавать лошадь. Эта лошадь была измерена до 5,7 л.с. (4,3 кВт). ^[16]

Расчетная мощность

Если крутящий момент T выражен в фунт-футах , а скорость вращения N — в об/мин , то результирующая мощность в лошадиных силах равна

${\displaystyle \{P\}_{\mathrm {hp} }={\frac {\{T\}_{\mathrm {ft{\cdot }lbf} }\{N\}_{\mathrm {rpm} }}{5252}}.}$^[17]

Константа 5252 представляет собой округленное значение (33 000 фут-фунт-сил/мин)/(2π рад/об).

Когда крутящий момент T выражен в дюйм-фунтах,

${\displaystyle \{P\}_{\mathrm {hp} }={\frac {\{T\}_{\mathrm {in{\cdot }lbf} }\{N\}_{\mathrm {rpm} }}{63{,}025}}.}$

Константа 63,025 является приближением

${\displaystyle 33{,}000~{\frac {{\text{ft}}{\cdot }{\text{lbf}}}{\text{min}}}\times {\frac {12~{\frac {\text{in}}{\text{ft}}}}{2\pi ~{\text{rad}}}}\approx 63{,}025{\frac {{\text{in}}{\cdot }{\text{lbf}}}{\text{min}}}.}$

Определения

Имперская лошадиная сила

Если предположить, что третье определение стандартной силы тяжести CGPM (1901, CR 70) , g _n = 9,80665 м/с ² , используется для определения фунта-силы, а также килограмма-силы и международного фунта эвердьюпойса (1959), то одна имперская лошадиная сила равна:

Или, учитывая, что 1 л.с. = 550 фут-фунт-сила/с, 1 фут = 0,3048 м, 1 фунт-сила ≈ 4,448 Н, 1 Дж = 1 Н⋅м, 1 Вт = 1 Дж/с: 1 л.с. ≈ 745,7 Вт

Метрическая лошадиная сила (PS, KM, cv, hk, pk, k, ks, ch)

Одна лошадиная сила необходима для подъема 75  килограммов на 1  метр за 1  секунду .

Различные единицы, используемые для указания этого определения ( PS , KM , cv , hk , pk , k , ks и ch ), все переводятся в лошадиные силы на английском языке. Британские производители часто смешивают метрическую лошадиную силу и механическую лошадиную силу в зависимости от происхождения рассматриваемого двигателя. ^{[ необходима цитата ]}

DIN 66036 определяет одну метрическую лошадиную силу как мощность, необходимую для подъема массы в 75 килограммов против силы тяготения Земли на расстояние в один метр за одну секунду: ^[18] 75 кг × 9,80665 м/с ² × 1 м / 1 с = 75  кгс ⋅м/с = 1 PS. Это эквивалентно 735,49875 Вт, или 98,6% от имперской лошадиной силы. В 1972 году PS был заменен на киловатт в качестве официальной единицы измерения мощности в директивах ЕЭС. ^[19]

Другие названия метрической единицы лошадиных сил — итальянское cavallo Vapore (cv) , голландское paardenkracht (pk) , французское cheval-vapeur (ch) , испанское caballo de Vapor и португальское cavalo-vapor (cv) , русская лошадиная сила (л). . с.) , шведское hästkraft (hk) , финское hevosvoima (hv) , эстонское hobujõud (hj) , норвежское и датское hestekraft (hk) , венгерское loerő (LE) , чешское koňská síla и словацкое konská sila. (к или кс ), сербо-хорватская коньска снага (КС) , болгарская конска сила , македонская коњска сила (КС) , польская конь механицны (КМ) ( букв. « механическая лошадь » ), словенское konjska moč (КМ) , украинское кінська сила (к. с.) , румынское «cal-putere» (CP) и немецкое «Pferdestärke» (PS) . 

В XIX веке во Франции эпохи революции существовала своя собственная единица измерения, заменившая cheval vapeur (лошадиную силу); она была основана на стандарте 100 кгс ⋅м/с и называлась poncelet и имела сокращенное обозначение p .

Налоговая мощность

Налоговая или фискальная мощность — это нелинейная оценка транспортного средства для целей налогообложения. ^[20] Первоначально налоговые рейтинги лошадиных сил были более или менее напрямую связаны с размером двигателя; но с 2000 года многие страны перешли на системы, основанные на выбросах CO2 _, поэтому их нельзя напрямую сравнивать со старыми рейтингами. ^{[ необходима цитата ]} Citroën 2CV назван в честь своего французского фискального рейтинга лошадиных сил, «deux chevaux» (2CV). ^{[ необходима цитата ]}

Электрическая мощность в лошадиных силах

На заводских табличках электродвигателей указана их выходная мощность, а не входная (мощность, выдаваемая на валу, а не потребляемая для привода двигателя). Эта выходная мощность обычно указывается в ваттах или киловаттах. В Соединенных Штатах выходная мощность указывается в лошадиных силах, которые для этой цели определяются как ровно 746 Вт. ^[21]

Гидравлическая мощность

Гидравлическая мощность в лошадиных силах может представлять собой мощность, доступную в гидравлическом оборудовании , мощность через скважинное сопло буровой установки [ ^22] или может использоваться для оценки механической мощности, необходимой для создания известного расхода гидравлической жидкости.

Его можно рассчитать как ^[22]

${\displaystyle {\text{hydraulic power}}={\frac {{\text{pressure}}\times {\text{volumetric flow rate}}}{1714}},}$

где давление указано в фунтах на квадратный дюйм, а расход — в галлонах США в минуту.

Буровые установки приводятся в действие механически, вращая бурильную трубу сверху. Гидравлическая мощность все еще необходима, так как для проталкивания бурового раствора через буровое долото для очистки пустой породы требуется от 1 500 до 5 000 Вт. Дополнительная гидравлическая мощность может также использоваться для приведения в действие забойного двигателя для направленного бурения . ^[22]

При использовании единиц СИ уравнение становится связным и делительная константа отсутствует.

${\displaystyle {\text{hydraulic power}}={\text{pressure}}\times {\text{volumetric flow rate}}}$

где давление измеряется в паскалях (Па), а расход — в кубических метрах в секунду (м ³ ).

Мощность котла

Мощность котла — это мощность котла, необходимая для подачи пара в паровой двигатель , и это не та же единица мощности, что и определение 550 фут-фунтов/с. Одна мощность котла равна тепловой энергии, необходимой для испарения 34,5 фунтов (15,6 кг) пресной воды при температуре 212 °F (100 °C) за один час. На заре использования пара мощность котла была примерно сопоставима с мощностью двигателей, питаемых котлом. ^[23]

Термин «лошадиная сила котла» был первоначально разработан на выставке Philadelphia Centennial Exhibition в 1876 году, где были испытаны лучшие паровые двигатели того периода. Средний расход пара этими двигателями (на выходную лошадиную силу) был определен как испарение 30 фунтов (14 кг) воды в час, на основе питательной воды при 100 °F (38 °C) и насыщенного пара, полученного при 70 фунтах на квадратный дюйм (480 кПа). Это первоначальное определение эквивалентно тепловой мощности котла 33 485 БТЕ/ч (9,813 кВт). Несколько лет спустя, в 1884 году, ASME переопределило лошадиную силу котла как тепловую мощность, равную испарению 34,5 фунтов в час воды «от и при» 212 °F (100 °C). Это значительно упростило испытания котлов и обеспечило более точное сравнение котлов того времени. Это пересмотренное определение эквивалентно тепловой мощности котла 33 469 БТЕ/ч (9,809 кВт). В современной промышленной практике «мощность котла в лошадиных силах» определяется как тепловая мощность котла, равная 33 475 БТЕ/ч (9,811 кВт), что очень близко к исходным и пересмотренным определениям.

Мощность котла до сих пор используется для измерения производительности котла в промышленном котлостроении в США. Мощность котла сокращенно обозначается как BHP, что также используется во многих местах для обозначения мощности тормоза.

Мощность тягового усилия

Мощность тяги (dbp) — это мощность, которой располагает железнодорожный локомотив для буксировки поезда или сельскохозяйственного трактора для тяги орудия. Это измеренная, а не расчетная величина. Специальный железнодорожный вагон , называемый динамометрическим вагоном, прицепленный позади локомотива, ведет непрерывную запись прилагаемой тяги тяги и скорости. Из этих данных можно рассчитать вырабатываемую мощность. Для определения максимальной доступной мощности требуется контролируемая нагрузка; обычно это второй локомотив с включенными тормозами в дополнение к статической нагрузке.

Если сила тяги ( F ) измеряется в фунтах-силах (lbf), а скорость ( v ) измеряется в милях в час (mph), то мощность тяги ( P ) в лошадиных силах (л.с.) равна

$${\displaystyle \{P\}_{\mathrm {hp} }={\frac {\{F\}_{\mathrm {lbf} }\{v\}_{\mathrm {mph} }}{375}}.}$$

Пример: Какая мощность необходима, чтобы тянуть на сцепном устройстве груз массой 2025 фунтов-силы со скоростью 5 миль в час?

$${\displaystyle \{P\}_{\mathrm {hp} }={\frac {2025\times 5}{375}}=27.}$$

Константа 375 возникает, поскольку 1 л.с. = 375 фунт-сила-миль/ч. Если используются другие единицы, константа будет другой. При использовании согласованных единиц СИ (ватты, ньютоны и метры в секунду) константа не нужна, и формула становится P = Fv .

Эту формулу можно также использовать для расчета мощности реактивного двигателя, используя скорость струи и тягу, необходимую для поддержания этой скорости.

Пример: какая мощность генерируется при тяге в 4000 фунтов на скорости 400 миль в час?

$${\displaystyle \{P\}_{\mathrm {hp} }={\frac {4000\times 400}{375}}=4266.7.}$$

RAC лошадиная сила (налогооблагаемая лошадиная сила)

Эта мера была введена Королевским автомобильным клубом и использовалась для обозначения мощности британских автомобилей начала 20-го века. Многие автомобили получили свои названия от этой цифры (отсюда Austin Seven и Riley Nine), в то время как другие имели такие названия, как "40/50 л. с.", что указывало на цифру RAC, за которой следовала истинная измеренная мощность.

Налогооблагаемая мощность в лошадиных силах не отражает развиваемую мощность в лошадиных силах; скорее, это расчетная цифра, основанная на диаметре цилиндра двигателя, количестве цилиндров и (теперь архаичной) презумпции эффективности двигателя. Поскольку новые двигатели проектировались с постоянно растущей эффективностью, это больше не было полезной мерой, но она использовалась британскими правилами, которые использовали рейтинг для целей налогообложения . Соединенное Королевство было не единственной страной, которая использовала рейтинг RAC; многие штаты в Австралии использовали RAC hp для определения налогообложения. ^{[24] [25]} Формула RAC иногда применялась и в британских колониях, таких как Кения (Британская Восточная Африка) . ^[26]

${\displaystyle {\text{RAC h.p.}}={\frac {D\times D\times n}{2.5}}}$

где

D — диаметр (или отверстие ) цилиндра в дюймах,

n — количество цилиндров. ^[27]

Поскольку налогооблагаемая мощность рассчитывалась на основе диаметра цилиндра и количества цилиндров, а не фактического рабочего объема, это привело к появлению двигателей с «неквадратными» размерами (диаметр цилиндра меньше хода поршня), что, как правило, накладывало искусственно низкий предел на скорость вращения , что препятствовало потенциальной выходной мощности и эффективности двигателя.

Такая ситуация сохранялась на протяжении нескольких поколений четырех- и шестицилиндровых британских двигателей: например, 3,4-литровый двигатель XK компании Jaguar 1950-х годов имел шесть цилиндров с диаметром цилиндра 83 мм (3,27 дюйма) и ходом поршня 106 мм (4,17 дюйма), ^[28] тогда как большинство американских автопроизводителей уже давно перешли на двигатели V8 с увеличенным диаметром цилиндра и коротким ходом поршня . См., например, ранний двигатель Chrysler Hemi .

Измерение

Мощность двигателя может быть измерена или оценена в нескольких точках передачи мощности от ее генерации до ее применения. Для мощности, вырабатываемой на различных этапах этого процесса, используется ряд названий, но ни одно из них не является четким индикатором используемой системы измерения или определения.

В общем:

Номинальная мощность в лошадиных силах определяется размером двигателя и скоростью поршня и точна только при давлении пара 48 кПа (7 фунтов на квадратный дюйм); ^[29]

указанная или полная мощность — теоретическая мощность двигателя [ПЛАН/33000];

Мощность тормоза/полезная/на коленчатом валу (мощность, подаваемая непосредственно на коленчатый вал двигателя и измеряемая на нем) равна

указанная мощность в лошадиных силах за вычетом потерь на трение внутри двигателя (сопротивление подшипников, потери на вращение штока и коленчатого вала, сопротивление масляной пленки и т. д.);

Мощность на валу (мощность, подаваемая и измеряемая на выходном валу трансмиссии, если она присутствует в системе) равна

мощность на коленчатом валу за вычетом потерь на трение в трансмиссии (подшипники, шестерни, сопротивление масла, сопротивление воздуха и т. д.);

Эффективная или истинная (thp), обычно называемая мощностью на колесе (whp), равна

Мощность на валу за вычетом потерь на трение в карданном шарнире/ах, дифференциале, подшипниках колес, шине и цепи (если имеются).

Все вышесказанное предполагает, что ни к одному из показаний не применялись коэффициенты инфляции мощности.

Разработчики двигателей используют выражения, отличные от лошадиных сил, для обозначения объективных целей или производительности, например, среднее эффективное давление тормозов (BMEP). Это коэффициент теоретической мощности тормозов и давления в цилиндрах во время сгорания.

Номинальная мощность

Номинальная лошадиная мощность (н. л. с.) — это эмпирическое правило начала 19 века, которое использовалось для оценки мощности паровых двигателей. ^[29] Оно предполагало давление пара 7 фунтов на квадратный дюйм (48 кПа). ^[30]

Номинальная мощность в лошадиных силах = 7 × площадь поршня в квадратных дюймах × эквивалентная скорость поршня в футах в минуту/33 000.

Для колесных судов правило Адмиралтейства гласило, что скорость поршня в футах в минуту принималась равной 129,7 × (ход) ^1/3,38 . ^{[29] [30]} Для винтовых пароходов использовалась предполагаемая скорость поршня. ^[30]

Ход (или длина хода) — это расстояние, пройденное поршнем, измеряемое в футах.

Для того чтобы номинальная мощность была равна фактической мощности, необходимо, чтобы среднее давление пара в цилиндре во время хода составляло 7 фунтов на квадратный дюйм (48 кПа), а скорость поршня была такой же, как и при предполагаемом соотношении для гребных судов. ^[29]

Французский флот использовал то же определение номинальной мощности, что и Королевский флот. ^[29]

Индикаторная мощность

Указанная мощность в лошадиных силах (ihp) — это теоретическая мощность поршневого двигателя, если он полностью без трения преобразует энергию расширяющегося газа (давление поршня × смещение) в цилиндрах. Она рассчитывается на основе давлений, создаваемых в цилиндрах, измеряемых устройством, называемым индикатором двигателя , — отсюда и указанная мощность в лошадиных силах. По мере продвижения поршня по всему его ходу давление на поршень обычно уменьшается, и индикаторное устройство обычно генерирует график давления в зависимости от хода внутри рабочего цилиндра. Из этого графика можно рассчитать объем работы, выполненной во время хода поршня.

Указанная мощность в лошадиных силах была лучшим показателем мощности двигателя, чем номинальная мощность в лошадиных силах (н. л. с.), поскольку она учитывала давление пара. Но в отличие от более поздних показателей, таких как мощность на валу в лошадиных силах (ш. л. с.) и мощность в лошадиных силах на торможении (б. л. с.), она не учитывала потери мощности из-за внутренних потерь на трение в механизме, таких как скольжение поршня внутри цилиндра, а также трение подшипников, трансмиссии и коробки передач и т. д.

Мощность тормоза

Тормозная мощность ( л.с. ) — это мощность, измеренная с помощью динамометра тормозного типа (нагрузки) в определенном месте, например, на коленчатом валу, выходном валу трансмиссии, задней оси или задних колесах. ^[31]

В Европе стандарт DIN 70020 проверяет двигатель, оснащенный всеми вспомогательными устройствами и выхлопной системой, используемой в автомобиле. Старый американский стандарт (общая мощность SAE, называемая bhp ) использовал двигатель без генератора , водяного насоса и других вспомогательных компонентов, таких как насос гидроусилителя рулевого управления, заглушенная выхлопная система и т. д., поэтому цифры были выше европейских цифр для того же двигателя. Новый американский стандарт (называемый SAE чистая мощность) проверяет двигатель со всеми вспомогательными компонентами (см. «Стандарты испытаний мощности двигателя» ниже). ^{[ необходима цитата ]}

Тормоз относится к устройству, которое используется для обеспечения равной тормозной силы, нагрузки для балансировки или равной выходной силе двигателя и удержания ее на желаемой скорости вращения. Во время испытаний измеряются выходной крутящий момент и скорость вращения для определения тормозной мощности. Первоначально лошадиная сила измерялась и рассчитывалась с помощью «индикаторной диаграммы» (изобретение Джеймса Уатта конца 18 века), а позднее — с помощью тормоза Прони, соединенного с выходным валом двигателя. Современные динамометры используют любой из нескольких методов торможения для измерения тормозной мощности двигателя, фактической выходной мощности самого двигателя до потерь в трансмиссии. ^{[ необходима цитата ]}

Мощность на валу

Мощность на валу (л. с.) — это мощность, передаваемая на вал гребного винта, вал турбины или выходной вал автомобильной трансмиссии. ^[32] Мощность на валу — это общепринятая оценка для турбовальных и турбовинтовых двигателей, промышленных турбин и некоторых морских применений.

Эквивалентная мощность на валу (ЭВЛМ) иногда используется для оценки турбовинтовых двигателей. Она включает эквивалентную мощность, полученную от остаточной реактивной тяги от выхлопа турбины. ^[33] 2,5 фунт-силы (11 Н) остаточной реактивной тяги оцениваются как полученные от одной единицы лошадиной силы. ^[34]

Стандарты испытаний мощности двигателя

Существует ряд различных стандартов, определяющих, как измеряются и корректируются мощность и крутящий момент автомобильного двигателя. Поправочные коэффициенты используются для корректировки измерений мощности и крутящего момента в соответствии со стандартными атмосферными условиями, чтобы обеспечить более точное сравнение двигателей, поскольку на них влияют давление, влажность и температура окружающего воздуха. ^[35] Некоторые стандарты описаны ниже.

Общество автомобильных инженеров/SAE International

Ранняя «лошадиная сила SAE»

В начале двадцатого века для автомобилей США иногда цитировалась так называемая «лошадиная сила SAE». Это задолго до стандартов измерения лошадиной силы Общества инженеров-автомобилестроителей (SAE) и было другим названием для отраслевого стандарта лошадиной силы ALAM или NACC , а также британской лошадиной силы RAC, также используемой для целей налогообложения. Alliance for Automotive Innovation является нынешним преемником ALAM и NACC.

Полная мощность SAE

До 1972 модельного года американские автопроизводители оценивали и рекламировали свои двигатели в тормозной лошадиной мощности, bhp , которая была версией тормозной лошадиной мощности, называемой валовой лошадиной мощностью SAE, поскольку она измерялась в соответствии со стандартами Общества инженеров-автомобилестроителей (SAE) (J245 и J1995), которые требуют стандартного тестового двигателя без дополнительных принадлежностей (таких как динамо-машина/генератор переменного тока, вентилятор радиатора, водяной насос) ^[36] и иногда оснащались длинными трубчатыми испытательными коллекторами вместо выпускных коллекторов OEM . Это контрастирует как со стандартами SAE чистой мощности, так и со стандартами DIN 70020, которые учитывают дополнительные принадлежности двигателя (но не потери в трансмиссии). Стандарты атмосферной коррекции для барометрического давления, влажности и температуры для тестирования валовой мощности SAE были относительно идеалистическими.

Полезная мощность SAE

В Соединенных Штатах термин bhp вышел из употребления в 1971–1972 годах, поскольку автопроизводители начали указывать мощность в терминах чистой лошадиной силы SAE в соответствии со стандартом SAE J1349. Как и протоколы SAE брутто и другие протоколы тормозной мощности, чистая мощность SAE измеряется на коленчатом валу двигателя и, таким образом, не учитывает потери в трансмиссии. Однако, подобно стандарту DIN 70020, протокол испытаний чистой мощности SAE требует стандартных принадлежностей с ременным приводом, воздушного фильтра, контроля выбросов, выхлопной системы и других потребляющих энергию принадлежностей. Это позволяет получить оценки, более точно соответствующие мощности, вырабатываемой двигателем, поскольку он фактически настроен и продан.

Мощность, сертифицированная SAE

В 2005 году SAE представила «Сертифицированную мощность SAE» с SAE J2723. ^[37] Для получения сертификации испытание должно соответствовать соответствующему стандарту SAE, проводиться на сертифицированном по ISO 9000/9002 объекте и быть засвидетельствовано третьей стороной, одобренной SAE.

Несколько производителей, таких как Honda и Toyota, немедленно перешли на новые рейтинги. ^[38] Рейтинг Toyota Camry 3.0 L 1MZ-FE V6 упал с 210 до 190 л.с. (160 до 140 кВт). ^[38] Lexus ES 330 и Camry SE V6 (3.3 L V6) этой компании ранее оценивались в 225 л.с. (168 кВт), но ES 330 упал до 218 л.с. (163 кВт), а Camry — до 210 л.с. (160 кВт). Первым двигателем, сертифицированным по новой программе, стал 7.0 L LS7, используемый в Chevrolet Corvette Z06 2006 года. Сертифицированная мощность немного выросла с 500 до 505 л.с. (373 до 377 кВт).

В то время как Toyota и Honda повторно тестируют все свои линейки автомобилей, другие автопроизводители, как правило, повторно тестируют только те, у которых обновлены силовые агрегаты. ^[38] Например, Ford Five Hundred 2006 года имеет номинальную мощность 203 лошадиных силы (151 кВт), такую ​​же, как и у модели 2005 года. Однако рейтинг 2006 года не отражает новую процедуру тестирования SAE, поскольку Ford не решил нести дополнительные расходы на повторное тестирование своих существующих двигателей. ^[38] Со временем ожидается, что большинство автопроизводителей будут соблюдать новые правила.

SAE ужесточила правила по мощности, чтобы исключить возможность для производителей двигателей манипулировать факторами, влияющими на производительность, такими как количество масла в картере, калибровка системы управления двигателем и то, был ли двигатель испытан с использованием высокооктанового топлива. В некоторых случаях это может привести к изменению показателей мощности.

Немецкий институт нормализации70020 (DIN 70020)

DIN 70020 — немецкий стандарт DIN для измерения мощности в лошадиных силах дорожного транспортного средства. Мощность в лошадиных силах по DIN измеряется на выходном валу двигателя как форма метрической, а не механической лошадиной силы. Подобно номинальной мощности SAE, и в отличие от полной мощности SAE, испытания по DIN измеряют двигатель, установленный на транспортном средстве, с подключенными системами охлаждения, наддува и выхлопной системы. Мощность в лошадиных силах по DIN часто сокращается до «PS», что происходит от немецкого слова Pferdestärke (дословно «лошадиная сила»).

КУНА

Стандарт испытаний итальянской CUNA ( Commissione Tecnica per l'Unificazione nell'Automobile , Техническая комиссия по унификации автомобилей ), федеративной структуры организации по стандартизации UNI , ранее использовался в Италии. CUNA предписывал, чтобы двигатель испытывался со всеми принадлежностями, необходимыми для его работы (такими как водяной насос), в то время как все остальные — такие как генератор/динамо, вентилятор радиатора и выпускной коллектор — могли быть опущены. ^[36] Вся калибровка и принадлежности должны были быть такими же, как на серийных двигателях. ^[36]

Европейская экономическая комиссия R24

ECE R24 — это стандарт ООН по одобрению выбросов двигателей с воспламенением от сжатия, установке и измерению мощности двигателя. ^[39] Он похож на стандарт DIN 70020, но с другими требованиями к подключению вентилятора двигателя во время испытаний, из-за чего он поглощает меньше мощности от двигателя. ^[40]

Европейская экономическая комиссия R85

ECE R85 — это стандарт ООН для утверждения двигателей внутреннего сгорания в отношении измерения полезной мощности. ^[41]

80/1269/ЕЭС

80/1269/EEC от 16 декабря 1980 года — стандарт Европейского Союза по мощности двигателей дорожных транспортных средств.

Международная организация по стандартизации

Международная организация по стандартизации (ИСО) публикует несколько стандартов для измерения мощности двигателя.

• ISO 14396 определяет дополнительные требования и метод определения мощности поршневых двигателей внутреннего сгорания при представлении для испытания на выбросы выхлопных газов по ISO 8178. Он применяется к поршневым двигателям внутреннего сгорания для наземного, железнодорожного и морского использования, за исключением двигателей автотранспортных средств, в первую очередь предназначенных для использования на дорогах. ^[42]
• ISO 1585 — это стандарт испытаний полезной мощности двигателя, предназначенный для дорожных транспортных средств. ^[43]
• ISO 2534 — это стандарт испытаний полной мощности двигателя, предназначенный для дорожных транспортных средств. ^[44]
• ISO 4164 — это стандарт испытаний полезной мощности двигателя, предназначенный для мопедов. ^[45]
• ISO 4106 — это стандарт испытаний полезной мощности двигателя, предназначенный для мотоциклов. ^[46]
• ISO 9249 — это стандарт испытаний полезной мощности двигателя, предназначенный для землеройных машин. ^[47]

Японский промышленный стандарт D 1001

JIS D 1001 — японский стандарт испытаний чистой и полной мощности двигателя для автомобилей или грузовиков с искровым зажиганием, дизельным двигателем или двигателем с впрыском топлива. ^[48]

Смотрите также

• Удельный расход топлива на торможение – сколько топлива потребляет двигатель на единицу вырабатываемой энергии.
• Испытание двигателя на динамометрическом стенде
• Европейские директивы единиц измерения
• Лошадиная сила-час
• Среднее эффективное давление
• Крутящий момент

Ссылки

1. "Horsepower", Encyclopaedia Britannica Online . Получено 24.06.2012.
2. "Международная система единиц" (СИ), Encyclopaedia Britannica Online . Получено 24.06.2012.
3. "Директива 2009/3/EC Европейского парламента и Совета от 11 марта 2009 г.". Официальный журнал Европейского Союза . 7 мая 2009 г.
4. "The Miner's Friend". Исторический факультет Рочестерского университета. Архивировано из оригинала 11 мая 2009 года . Получено 21 июля 2011 года .
5. "Math Words — horsepower". pballew.net. Архивировано из оригинала 20-09-2018 . Получено 11-08-2007 .
6. Харт-Дэвис, Адам (2012). Инженеры . Дорлинг Киндерсли. п. 121.
7. Dickenson, HW (2010). Джеймс Уатт: Ремесленник и инженер . Cambridge University Press. стр. 145. ISBN 9781108012232... основал свои расчеты на предоставленных ему данных о том, что мельничная лошадь идет по пути диаметром 24 фута, ⁠2+1/2⁠ оборотов в минуту. Уатт предположил, что мельничная лошадь оказывает тяговое усилие в 180 фунтов — мы не знаем, откуда он взял эту цифру — и обнаружил, что она оказывает 32 400 фунтов в минуту. К следующему году он округлил это число до 33 000, несомненно, для удобства расчетов.
8. Кирби, Ричард Шелтон (1 августа 1990 г.). Инженерное дело в истории . Dover Publications. стр. 171.
9. Kirby, Richard Shelton (1 августа 1990 г.). Инженерное дело в истории. Dover Publications. стр. 171. ISBN 0-486-26412-2. Получено 13 июня 2018 г. .
10. Popular Mechanics . Сентябрь 1912 г., стр. 394.
11. Stevenson, RD; Wassersug, RJ (1993). "Лошадиная сила лошади". Nature . 364 (6434): 195. Bibcode :1993Natur.364..195S. doi : 10.1038/364195a0 . PMID  8321316. S2CID  23314938.
12. Коллинз, EV; Кейн, AB (1926). «Испытание тяжеловозных лошадей». Бюллетень сельскохозяйственной экспериментальной станции Айовы . 240 : 193–223. Архивировано из оригинала 2020-06-07 . Получено 2021-09-06 .
13. Юджин А. Аваллоне и др., (ред.), Стандартный справочник Маркса для инженеров-механиков, 11-е издание , Mc-Graw Hill, Нью-Йорк, 2007, ISBN 0-07-142867-4 , стр. 9-4. 
14. Эберт, ТР (декабрь 2006 г.). «Выходная мощность во время профессионального мужского шоссейного велотура». Международный журнал спортивной физиологии и производительности . 1 (4): 324–325. doi :10.1123/ijspp.1.4.324. PMID  19124890. S2CID  13301088.
15. «Ученые моделируют «чрезвычайную» производительность болта». Институт физики. 26 июля 2013 г. Архивировано из оригинала 9 марта 2016 г. Получено 15 декабря 2023 г.
16. Сколько лошадиных сил у лошади?. Пончик. 24 ноября 2023 г. Получено 30 ноября 2023 г. – через YouTube.
17. Крофт, Террелл; Саммерс, Уилфорд (1987). Справочник американского электрика (одиннадцатое издание). McGraw Hill. стр. 7–175. ISBN 0-07-013932-6.
18. «Die gesetzlichen Einheiten in Deutschland» [Список единиц измерения в Германии] (PDF) (на немецком языке). Физико-технический федеральный институт (PTB). п. 6 . Проверено 13 ноября 2012 г.
19. "Директива Совета 71/354/EEC: О сближении законов государств-членов, касающихся единиц измерения". Совет Европейских сообществ. 18 октября 1971 г. Архивировано из оригинала 2021-03-06.
20. "Измерения, единицы измерения, веса и меры". numericana.com . Получено 2011-07-18 .
21. Х. Уэйн Битти, Справочник по расчетам электроэнергии, третье издание , McGraw Hill 2001, ISBN 0-07-136298-3 , стр. 6-14 
22. "Гидравлическая лошадиная сила". Нефтепромысловый глоссарий . Schlumberger.
23. Маккейн Джонстон, Роберт (1992), Элементы прикладной термодинамики , Naval Institute Press, стр. 503, ISBN 1557502269
24. Карвер, SR (1958), Официальный ежегодник Содружества Австралии, т. 44, Канберра: Бюро переписи населения и статистики Содружества, стр. 409
25. Хейнс, CE (1923), «Налогообложение и регулирование автотранспортных средств в зарубежных странах», Баланс международных платежей Соединенных Штатов в 1922- , т. Бюллетень торговой информации № 463, Бюро внешней и внутренней торговли, стр. 39–42
26. Хейнс, стр. 43
27. Ходжсон, Ричард. «Рейтинг лошадиных сил RAC — была ли какая-то техническая основа?». WolfHound.org.uk . Получено 11 августа 2007 г.
28. Муни, Дэн. "Двигатель XK Роджера Байвотера". ClassicJaguar.com . Архивировано из оригинала 2010-02-23 . Получено 2010-03-13 .
29. Браун, Дэвид К (1990), Перед броненосцем , Конвей, стр. 188, ISBN 0851775322
30. Уайт, Уильям Генри (1882), Руководство по корабельной архитектуре (2-е изд.), Джон Мюррей, стр. 520
31. "Что такое тормозная лошадиная сила (BHP)?". ScienceStruck.com . Июнь 2009 г. Получено 26 сентября 2022 г.
32. Оксфордский словарь. Получено 06.12.2016. Dictionary.com Unabridged, Random House Inc. Получено 06.12.2016.
33. "эквивалентная мощность на валу". Aviation_dictionary.enacademic.com . Архивировано из оригинала 2018-01-17 . Получено 2018-01-17 .
34. Департамент ВВС (30 ноября 1961 г.). Летно-технические характеристики самолетов: поршневые и турбовинтовые самолеты. С. 7–36.
35. Хейвуд, Дж. Б. «Основы двигателей внутреннего сгорания», ISBN 0-07-100499-8 , стр. 54 
36. Lucchesi, Доменико (2004). Corso di tecnica automobilistica, vol. 1o - Il Motore (на итальянском языке) (6-е изд.). Ulrico Hoepli Editore SpA с. 550. ИСБН 88-203-1493-2.
37. "Сертифицированная мощность - SAE J1349 Сертифицированная мощность SAE International". Sae.org. Архивировано из оригинала 2011-07-28 . Получено 2011-07-18 .
38. Джефф Плунгис, Азиаты переоценивают лошадиные силы , Detroit News
39. "Текст Соглашения 1958 года, Правило 24 ЕЭК, Пересмотр 2, Приложение 10" (PDF) . www.unece.org .
40. Брин, Джим (2003-03-22). «Сравнение тракторов и машин: какова „истинная“ мера». Irish Farmers Journal. Архивировано из оригинала 2003-04-06.
41. "Регламент ЕЭК 85" (PDF) . Получено 2011-07-18 .
42. "ISO 14396:2002 - Поршневые двигатели внутреннего сгорания - Определение и метод измерения мощности двигателя - Дополнительные требования к испытаниям на выбросы отработавших газов в соответствии с ISO 8178". Iso.org. 2007-09-30 . Получено 2011-07-18 .
43. "ISO 1585:1992 - Дорожные транспортные средства - Код испытания двигателя - Полезная мощность". Iso.org. 1999-11-15 . Получено 2011-07-18 .
44. "ISO 2534:1998 - Дорожные транспортные средства - Код испытания двигателя - Полная мощность". Iso.org. 2009-03-31 . Получено 2011-07-18 .
45. "ISO 4164:1978 - Дорожные транспортные средства - Мопеды - Код испытания двигателя - Полезная мощность". Iso.org. 2009-10-07 . Получено 2011-07-18 .
46. "ISO 4106:2004 - Мотоциклы - Код испытания двигателя - Полезная мощность". Iso.org. 2009-06-26 . Получено 2011-07-18 .
47. "ISO 9249:2007 - Землеройные машины - Код испытания двигателя - Полезная мощность". Iso.org. 2011-03-17 . Получено 2011-07-18 .
48. "JSA Web Store - JIS D 1001:1993 Дорожные транспортные средства - Код испытания мощности двигателя". Webstore.jsa.or.jp. Архивировано из оригинала 2011-07-22 . Получено 2011-07-18 .

Внешние ссылки

• Сколько лошадиных сил у лошади?
• Как все работает: лошадиная сила