翁德沃彭:
- 电机扭矩
- 摩托原
- 测量扭矩和功率
- 马力和千瓦
电机扭矩:
发动机扭矩是发动机曲轴旋转的力。 扭矩是由活塞上的燃烧力和曲柄半径距离的组合产生的。 除其他因素外,作用在活塞上的力取决于填充程度(空气量)和燃料量,并且由于传递到曲柄销的动力传输角度不断变化而变化。 我们可以从中计算出平均活塞压力 指标图 或获取光伏图。
在下一张线条图中,我们看到活塞被燃烧力 (p) 向下推。 该燃烧压力产生力 F,即活塞力。 活塞力通过连杆 (S) 传递至曲轴轴颈 (r)。 这会产生所谓的切向力 (Ft)。
扭矩使用公式 Ft xr(切向力乘以曲柄半径)计算,并以 Nm(牛顿米)表示。
图例:
p = 活塞上的压力。
F = 作用在活塞上的力
N = 导轨力
S = 连杆上的力
r = 曲柄半径
Ft = 切向力
由于燃烧压力的变化和曲柄连杆机构的扭转,切向力也不是恒定的量。 因此,我们使用平均切向力。
当我们分解活塞力时,我们可以确定切向力(见下图和页面“消除活塞力“)。
发动机扭矩完全取决于活塞上的力,因为所有其他变量(例如活塞直径和曲柄半径)都是固定的发动机数据。 活塞上的力 (Fz) 由燃烧压力 (p) 抵消,并且取决于发动机的填充程度(在化学计量混合比下)。 主要是进气歧管中的节流决定了发动机的填充水平。
最大的节流是由节流阀的位置引起的。 节气门位置对发动机扭矩的影响最大:毕竟,我们通过改变节气门位置来影响发动机性能。 在测试设置中,我们测量节气门完全打开时传递的最大扭矩。
在不同的速度和完全打开油门的情况下,扭矩在各处都不相同。 由于气体速度的变化和阀门打开角度的固定,扭矩仅在特定速度下才是最佳的。
在下图中,我们看到了 BMW 3 系 (E9x) 中使用的两种柴油发动机的功率和扭矩图。 两款发动机的扭矩均在大约 1800 rpm 时达到,但 320d 明显高于 316d。 两款发动机的气缸容量均为 2.0 升。 除其他外,通过增压、进气歧管中的阀门和发动机管理系统的映射可以实现更高的扭矩,除了扭矩之外,发动机管理系统还决定消耗和废气排放。
发动机功率:
除了发动机扭矩之外,工厂规格还提到了发动机功率。 发动机功率是发动机扭矩乘以发动机转速。 功率实际上是每秒可以传递多少倍的扭矩。 官方公式是:
其中 P 是以 Nm/s 或瓦特为单位的功率,M 是以 Nm 为单位的扭矩,ω (omega) 是角速度。 字母 T 也用于情侣,而不是 M。
由于角速度 (ω) 为 2 * π * n,其中 n 是每秒的转数,我们可以将公式更改为:
作为示例,我们采用 VAG 的每缸四气门自然吸气四缸 2.0 升 FSI 发动机(发动机代码:AXW)。 当然我们可以从图中读取扭矩和功率,但是在本节中我们根据扭矩计算功率。
格格文斯:
- 发动机扭矩:200牛米;
- 速度:3500 转/分钟 = 58,33 转/秒。
问: 在给定速度下传递的功率。
3500 rpm 时输出的扭矩和功率分别为 200Nm 和 73,3 kW。
测量扭矩和功率:
扭矩直接决定汽车的牵引力。 扭矩乘以变速箱的传动比 (i) 和最终减速比,然后除以从动轮的负载半径 (rb)(参见第 计算齿轮比).
发动机扭矩是通过在不同速度下节气门完全打开的情况下制动发动机来测量的。 通过制动发动机,所选速度保持恒定。 电机的制动力乘以力所作用的测量物体的半径,即为电机扭矩。
涡流制动器可用于功率测量。 测量直接在曲轴上进行。 电磁体在金属盘中产生涡流,从而通过测量扭转元件的弯曲来确定制动力。 在测量涡流制动器上的电机功率时,速度和扭矩是测量量。 功率通过计算确定(参见上一段)。
车辆的功率也可以直接在车轮上测量。 然而,必须考虑高达 70% 的损失。 这些损耗发生在传输中。 轴功率(在功率试验台上测得的车轮上的功率)也称为DIN马力。 在飞轮处测得的功率称为 SAE 马力。 SAE 代表汽车工程师协会。 因此,SAE 的值始终高于 DIN 的值。
测试台的金属滚轮连接到制动机构,通常带有涡流制动器。 测量制动滚筒的力以及车轮和曲轴的速度、传递的扭矩并计算功率。 测量通常在最高档或第二高档、油门踏板完全踩下的情况下进行。 对于两轮驱动车辆来说,损失 15% 至 30% 并不罕见。 测功机的计算机通过测量测功机驱动车辆所需的功率来补偿这种损失。 在此测量期间,车辆在踩下离合器的情况下滑行。
马力 (hp) 和千瓦 (kW):
为了表示车辆的工作能力,使用单位“马力”和“千瓦”。 功率取决于每秒的扭矩。 马力的定义来自交通运输仍以马车为主的时代。 如果在 75 秒内将 1 公斤的质量提升 1 米的距离,则可输出 1 马力的功率。 所以1马力就是75公斤*1米/1秒。
如果我们以瓦特为单位来看待功率,那么 1 瓦特就是 1 牛顿 * 1 米每秒的乘积。 我们将其缩写为 [1 Nm/sec]。
荷兰使用的马力(hp)与德国Pferdestärkte(PS)和法国Chaval-Vapeur(CH)完全相同。
1 马力 = 0,7355 千瓦
1 千瓦 = 1,3596 马力
英式/美式马力(hp)更大。
1 马力 = 0,7457 千瓦
1 千瓦 = 1,3410 马力
如果我们将马力转换为瓦特,则必须将质量乘以重力加速度:1 HP = 75 kg/sec * 9,81 m/s^2 = 7355 W = 0,7355 kW。
为了换算 150 马力发动机的功率,我们乘以千克/秒数。 与马力的数量。 结果是:(150 * 75) * 9,81 = 110,4 kW。
我们还可以将瓦特功率转换为马力。 我们的计算公式如下:1 / 0,7355 (W) = 1,36 hp。 功率为 92 kW 的发动机根据计算得出:(1 * 92) / 0,736 = 125 hp。