Steyr motors m16 tcam диаграмма мощности и крутящего момента: Audi R8, BMW M8, Mercedes-AMG GT 63, Porsche 911 против Tesla – американцы построили гиперкар с крутящим моментом 8800 Нм

Чтение диаграммы "мощность/крутящий момент - Sinumerik

Добрый день, уважаемые форумчане!

Есть у меня неразрешенный по сей день вопрос. Вопрос весьма насущный.

Есть такие диаграммы мощности и крутящего момента, которые сопровождают практически каждое коммерческое предложение на станки. Картинку Я приложил.

Так вот, задаю продавцу вопрос (может и Я дурак, меня это не огорчит):

Как читать диаграмму?

Продавец отвечает (не сразу. Видимо, посоветовался с ихним там гуру):

- На постоянной мощности 27кВт станок крутит 368Нм.

  Если станок давит всего-то на 60% нагрузки, то у него где-то в мозгах светится, что он теперь мощен в 32кВт и момент у него прим. 440Нм.

...

  Если же станок загружен аж на целых 25%, то, в неистовстве своем, он развивает 45кВт!!! А момент на шпинделе чуть-чуть не достигает значения самопроворачивания станка вокруг собственной оси и равен прим. 620Нм.

- постой-ка, товарищ! недоумеваю Я... по твоей логике мощща в 68кВт и момент 925Нм, торжественно завершающие диаграмму, достигаются когда? когда станок загружен... на 5%? или вообще не загружен? WTF???

Менеджер "подвис". И в добавку ему Я накинул еще один вопрос: "Моменты в своих значениях начинаются от нуля оси "частота вращения", означает ли это, что каким-то волшебством на остановленном станке уже достигнут тот самый максимальный момент в 925Нм? и любое другое значение ниже? и какое из них выбрать?"

В общем, взятая "специалистом" пауза длится ужо неделю, а поставленные мной же вопросы не дают мне спать. Надеюсь, ему тоже. Люблю менеджеров по продажам.

И вот, короче, если кто умеет читатать эту "математику" по-настоящему, то прошу помочь и просветить.

Буду бесконечно благодарен!

 

 

Реальная мощность двигателей — проверка на стенде — журнал За рулем

Всегда ли мощность двигателя соответствует заявленной? Иногда — да! Это показала экспертиза на динамометрическом стенде, которую прошли Lada XRAY Cross, Renault Logan Stepway, Kia Ceed третьего поколения, обновленный Nissan X‑Trail и китайский кроссовер Haval H6.

Материалы по теме

Насколько официальные технические характеристики отличаются от реальных? Мы уже проверяли на лукавство машины из пограничной налогововыгодной категории до 250 л.с. Результаты оказались разными: кто-то честно выдавал заявленную мощность, а кто-то — несколько не дотягивал. Но одно дело — довольно мощные автомобили, которые в любом случае не страдают дефицитом тяги, и совсем другое — народные.

Вот мы и проверили машины попроще. Поскольку силенок у таких меньше, потеря каждой «лошади» становится весьма ощутимой. То же касается и крутящего момента.

Итак, вот наша тестовая пятерка. В бюджетном сегменте выступают Лада XRAY Cross и ее родственник-конкурент Renault Logan Stepway. В гольф-классе — набирающий обороты Kia Ceed третьего поколения. Привлек наше внимание и один из лидеров в стане кроссоверов — обновленный Nissan X‑Trail.

Китайский кроссовер Haval H6 не самый популярный на российском рынке среди одноклассников, но довольно свежий. О реальной мощности «китайцев», особенно с турбонаддувом, судачат в каждом гараже. Вот и проверим!

Разбежавшийся табун

Замеры мы проводим совместно с нашими хорошими знакомыми из мастерской AGP Motorsport - на современном динамометрическом стенде Dynomax 5000 AWD с беговыми барабанами, который рассчитан на привод любого типа. Прежде чем загнать машины на барабаны, несколько слов о методике испы­таний.

Материалы по теме

Сейчас все производители замеряют мощность на маховике двигателя со всем вспомогательным оборудованием. Естественно, мы не можем снять мотор с каждой машины. Понятно, что стендовая мощность «с колес» при разгоне на прямой передаче с 1500–2000 об/мин до максимальных оборотов будет значительно меньше мощности нетто на маховике. Потому что неизбежны потери в трансмиссии. Именно ­поэтому любой современный стенд умеет пересчитывать результаты с учетом всех потерь.

Еще один автоматически применяемый стендом коэффициент касается условий испытаний. Согласно правилам ЕЭК ООН № 85 и ИСО 1585, температура окружа­ющего воздуха должна быть +25 °C, атмосферное давление — 99 кПа.

При этом все равно стенд дает погрешность, которая не превышает 5%. Как показывает наш опыт, погрешность эта всегда не в пользу автомобилиста. Но если полученные данные укладываются в эти проценты, считаем, что мощность и момент двигателя указаны честно.

Чтобы подкрепить результаты стенда, мы проведем и замеры динамики, то есть времени разгона с места до 100 км/ч.

НЕТТО И БРУТТО

Как измеряется мощность двигателя при составлении технических данных нов

судовые двигатели steyr motors руководство по эксплуатации ...

  • Page 3 and 4: ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ Н
  • Page 5 and 6: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯПред
  • Page 7 and 8: Паспортные данные,
  • Page 9 and 10: РемонтВсе работы п
  • Page 11 and 12: Ответственность су
  • Page 13 and 14: ЗАПУСК И РАБОТА ДВИ
  • Page 18: Обкатка двигателя
  • Page 21 and 22: Переключение перед
  • Page 23 and 24: Как переключать пе
  • Page 25 and 26: Показания приборов
  • Page 27 and 28: BUKH STEYR MOTORS SOLASПоказа
  • Page 29 and 30: Контрольные лампы
  • Page 31 and 32: Отклонение от норм
  • Page 33 and 34: Крутящий момент гр
  • Page 35 and 36: Система охлаждения
  • Page 37 and 38: ВНИМАНИЕ:* Не запус
  • Page 39 and 40: ТОПЛИВО И СМАЗОЧНЫ
  • Page 41 and 42: Смазка двигателяЕс
  • Page 43 and 44: OUTPUTPOWER100%90%80%70%A 60%CD50%4
  • Page 45 and 46: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯOUTPUTPO
  • Page 47 and 48: MO54NA33OUTPUTPOWER100%90%80%70%A 6
  • Page 49 and 50: MO84K32MO114K33MO94K33MO144V38OUTPU
  • Page 51 and 52: MO144M38MO164M40MO174V40OUTPUTPOWER
  • Page 53 and 54:

    MO126M28MO196K35MO166K28MO236K42OUT

  • Page 55 and 56:

    MO256K43MO256h55OUTPUTPOWER100%90%8

  • Page 57 and 58:

    MO286h53OUTPUTPOWER100%90%80%70%A 6

  • Page 59 and 60:

    MO306h53WJOUTPUTPOWER100%90%80%70%A

  • Page 61 and 62:

    ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖ

  • Page 63 and 64:

    Сервисная книжкаВВ

  • Page 65 and 66:

    Периодичность серв

  • Page 67 and 68:

    Сервис через 1650 ч р

  • Page 69 and 70:

    ИндикацияНеисправ

  • Page 71 and 72:

    BUKH STEYR MOTORS SOLASИндика

  • Page 73 and 74:

    Индикация и удален

  • Page 75 and 76:

    КОДСОКРАЩЕНИЕНЕИС

  • Page 77 and 78:

    Возможные неисправ

  • Page 79 and 80:

    LJ12365423XK WVHBUMCA GN D E F TSOP

  • Page 81 and 82:

    LJ12365423XK WVHBUMCA GN D E F TSOP

  • Page 84 and 85:

    Описание - электроп

  • Page 86 and 87:

    4080°C°F100120250L0JПодсве

  • Page 88 and 89:

    4080°C°F100120250L0JSCCSTEYR-CONT

  • Page 91 and 92:

    Проверка уровня мо

  • Page 93 and 94:

    ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯАнод

  • Page 95 and 96:

    Регулировка натяже

  • Page 97 and 98:

    ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯВыбо

  • Page 99 and 100:

    19. Рулевое управлен

  • Page 101 and 102:

    Подготовка двигате

  • Page 103 and 104:

    ФОРМУЛЯР ДВИГАТЕЛЯ

  • Page 105 and 106:

    УСЛОВИЯ ГАРАНТИИ Н

  • Page 107 and 108:

    Регистрация иностр

  • Page 109 and 110:

    На узлы и детали, вх

  • Page 111 and 112:

    Паспортные данные

  • Page 113 and 114:

    113

  • Двигатель M43B19TU - характеристики, проблемы, модификации и надежность

    Основное о двигателе

    Сегодня речь пойдет про двигатель BMW M43 B19TU.  BMW M43 выпускался с 1991 по 2002 год. Объем двигателя составляет от 1,6 до 2,0 л. Это четырехцилиндровый поршневой двигатель c системой SOHC.

    Модификации

    Впервые M43TU был представлен в 1998 году. Оказалось, это модифицированная версия M43B18. Новый двигатель имеет улучшенный блок цилиндров для балансировки валов. При этом размеры цилиндров были увеличены до 85 мм. Новый коленчатый вал был установлен с ходом 83,5 мм. Поршни и шатуны также были модифицированы.

    В головку блока цилиндров не было внесено никаких изменений, за исключением более низкой мощности и нового распределительного вала. Впускной коллектор DISA был сделан из пластика.

    Двигатель был оснащен системой управления Bosch BMS 46. Этот двигатель в основном использовался в моделях BMW 16i и 18i. Наряду с этим было запущено производство двигателя 16V M44B19 В 2001 году мотор M43TU был заменен новым 2-литровым двигателем N42B20

    1. M43TU B19 OL (1998 2002) базовая модификация со 118 л.с. при 5500 об мин, 180 Нм крутящего момента при 3900 об мин.
    2. M43TU B19 UL (1998 2001) это новая версия с меньшей мощностью, еще один распределительный вал. Он производит 105 л.с. при 5300 об мин, крутящий момент 165 Нм при 2500 об мин.

    BMW M43 B19TU являет собой более доработанный вариант модификации M43B18/M43B16. Главные изменения коснулись модификации главного блока цилиндра, который был специально разработан под новые балансирные валы. Ещё одна серьёзная модификация, которую внесли мотористы Баварии Моторс - точки крепления под новые поршни, которые составляют 85 мм. Коленвал обладает увеличенным ходом, а сами поршни шатуны подверглись серьезным изменениям. Головка блока цилиндров не подверглась серьезным изменениям. На более слабой версии силового агрегата изменился только распредвал.

    Изменения коснулись выпускного коллектора, который стал пластиковым. Добавлена новая система управления двигателем. Теперь это Bosch BMS 46.Что касается автомобилей с этим двигателем, то он устанавливался на все немецкие машины с индексом16i и 18i. У силового агрегата существует родственная модель, которая имеет головку блока цилиндров на 16 клапанов - V-образная M44B19.

    Но в 2001 году вышел новый двигатель N42B20, который заменил нашего главного героя. Подробно про модификации.

    Существует версия двигателя с индексом M43B19 OL, который выпускался с 1998 по 2002 год, это базовая вариация силового агрегата, который обладает мощностью 118 лошадиных сил, и достигается она при 2500 оборотов в минуту. Эти модели силового агрегата обладают крутящим моментом в 180 Ньютонов на метр, которые достигаются при 3900 оборотов в минуту. И вторая модификация - это M43B19 UL. Она выходила за 1998 года по 2001 год. Это более слабая версия, которая имела модифицированный распредвал. Мощность составляла порядка 105 лошадиных сил и достигалось при 5300 оборотов в минуту. Крутящий момент был в районе 165 Ньютонов на метр и выдавался при 2500 оборотов в минуту.

    Характеристики

    Выпускали силовые агрегаты на мощностях Steyr Plant под маркой М43. Выпускался он с 1998 года по 2002. Материал, из которого изготовлен блок цилиндров - чугун. Смешивается топливная смесь с воздухом в инжекторе. Тип двигателя - рядный, 4-цилиндровый, по 2 клапана на один цилиндр. Ходит поршень на 83.5 мм а цилиндр имеет диаметр 85 мм. Степень сжатия равна 9.7 единиц. Точный объем двигателя - 1895 кубических сантиметров. В зависимости от модификации, мощность двигателя варьируется от 105 лошадиных сил, при 5300 оборотов в минуту до 118 лошадиных сил при 5500 оборотов в минуту. Крутящий момент составляет 165 Ньютонов на метр при 2.500 оборотов в минуту, и 118 Ньютонов на метр при 5500 оборотов в минуту. Двигатель использует топливо с октановым числом 95 и соответствует экологическим нормам, которые присутствуют в требованиях евро-3. Весит двигатель порядка 140 кг. Для того, чтобы измерить средний расход топлива, мы взяли в пример BMW 318i в 46 кузове.

    По городу бортовой компьютер показал порядка 11-11. 5 л на каждые 100 км по трассе в 6 Л. В смешанном цикле порядка 8. Как и остальные двигатель от компании BMW, средний расход по масла на каждую 1000 км составляет порядка 1 л.

    Масло заливается марок 0W-30 0W-40 5W-30 и 5W-40. В двигателе всего порядка 4 литров смазки. Согласно техническому регламенту в документации, замену жидкостей необходимо проводить каждые 7-10 1000 км с обязательной очисткой всей системы промышленным спиртом. Рабочая температура двигателя составляет порядка 90-95 градусов Цельсия. По данным завода, ресурс двигателя превышает 350 000 + километров, на практике же дело доходит до более полумиллиона. Всё зависит от правильного использования мощности, бережного отношения и своевременное замены расходников.

    Чип-тюнинг

    Потенциал тюнинга - порядка 150 лошадиных сил, речь идёт о апгрейде, без потери ресурса.Что касается серьёзного вмешательства, то всё зависит от качества исполнения и уровня деталей, которые вы устанавливаете на силовые агрегаты.

    Можно пойти более безболезненным путем и ограничится установкой холодного впуска, спортивного впускного коллектора и нового распредвала. Поможет также прошивка двигателя. Все эти манипуляции могут дополнительно выдавить из этого силового агрегата порядка 30-40 лошадиных сил, но с учетом потери мощности на низких оборотах.

    Методика измерения динамических характеристик автомобиля

    Методика дает возможность быстро и качественно измерить параметры автомобиля в гаражных условиях без специального оборудования и длительной подготовки.

    Список параметров которые мы получим после тестирования:

    • ускорение;
    • скорость;
    • мощность на колесах;
    • состояние сцепления;
    • общие потери;
    • мощность;
    • крутящий момент;
    • КПД двигателя;
    • расход топлива;
    • время разгона.

    Также есть возможность сравнить результаты двух разных заездов друг с другом


    Проведение теста

    Нужно сделать следующее:

    • Выбираем ровный участок дороги, не загруженной транспортом;
    • Подключаем ​ USB Autoscope​ к датчику АБС (или скорости) и топливной форсунке;
    • Настройка ​ USB Autoscope​ ;частота 50кГц, два канала; 4 АБС (или скорости) 5 топливной форсунке;
    • Заводим автомобиль, двигатель работает на холостых;
    • Включаем запись;
    • Трогаемся с места на первой передачи и набираем скорость примерно 20км/час;
    • Переходим на вторую передачу и плавно увеличиваем скорость до 30км/час. Стараемся удержать эту скорость примерно 5-10 секунд. ​Очень важно точно удерживать скорость 30км/час​, поскольку это будет влиять на точность результата
    • Отпускаем педаль газа полностью и ждем когда скорость упадет примерно до 20км/час;
    • Начинаем медленно давить на педаль газа чтобы возобновилась подача топлива;
    • Газ в пол, набираем обороты “до отсечки”;
    • Выжимаем сцепление и пускаем автомобиль накатом примерно 8-10 секунд.

    Так будет выглядеть набор скорости для правильной калибровки датчика АБС на участке, выделенном рамкой



    Методика измерения динамических характеристик автомобиля с помощью скрипта DINO-ABS - Краткое описание

    Скрипт DINO-ABS

    Для измерения динамических характеристик автомобиля можно использовать штатный датчик ABS с не ведущего колеса. Итак, имея скорость автомобиля, обороты двигателя и зная вес, можно получить относительную мощность и крутящий момент. Чтобы использовать скрипт PSS-ABS, нам нужно записать с помощью USB Autoscope, два сигнала: сигнал с датчика ABS и сигнал топливной форсунки. Используя данные с ABS для расчета скорости и ускорения, а данные с топливной форсунки (обороты и относительный расход топлива). Версия скрипта PSS-ABS может работать с автомобилями, где установлена МКПП и мощность не более 300 л.с.

    Заезд для замера происходит следующим образом. · Плавно трогаемся с места, переходим на вторую передачу, плавно набираем скорость до 30 км/ч и удерживаем эту скорость примерно 5-10 секунд. · Отпускаем педаль газа полностью и ждем, когда скорость упадет до 20км/час. · Плавно начинаем давить на педаль газа примерно до 1500 об/мин, а затем в пол и до 6000 об/мин.

    Выжимаем сцепление, выключаем передачу, пускаем автомобиль накатом на нейтральной передаче 5-10 секунд. Останавливаем запись, Запускаем скрипт.


    В окне конфигурации есть 7 граф для выбора или вода данных:

    • Канал датчика ABS ---- выбираем канал на котором записан сигнал датчика ABS
    • Канал форсунки --- выбираем канал на котором записан сигнал форсунки
    • Вес автомобиля ,кг ---- учитывая пассажиров топлива и багажа в автомобиле
    • Библиотека ABS ---- (если есть значения калибровки в библиотеке)
    • Калибровка ABS ---- (калибровку скрипт вычитывает автоматически ,потом можно воспользоваться чтоб не делать заезд на калибровку датчика ABS)
    • Считать данные с файла ---- для сравнения на вкладке ВСХ предыдущих заездов
    • Дополнительно ---- выбор расширенных функций скрипта

    Производительность форсунки ---- водим значение статической производительности (по номеру на форсунки).

    Тип впрыска ---- выбираем тип впрыска соответствующий данному автомобилю.

    Количество форсунок ---- сколько на данном автомобиле форсунок.

    Настойка оборотов ---- выбираем сколько импульсов на оборот колен-вала (если оставляем графу пустой определение автоматическое)



    На вкладке report отображается следующая информация:

    • Название скрипта и версия
    • Ошибки
    • Совет

    Общие данные:

    • имя файла
    • длина записи
    • вес автомобиля

    Каналы --- что было ведено в окнах конфигурации

    Вкладка динамика


    На вкладке динамика есть несколько графиков,а именно:

    • обороты двигателя об/мин.
    • ускорение в G.
    • скорость автомобиля в км/час.
    • мощность кВт/час
    • продолжительность открытия форсунки мс.
    • условное передаточное число (по графику визуально можно определить. пробуксовывает сцепление ,или была ли пробуксовка колес).

    И несколько зон:

    • зеленная зона участок где калибруется датчик ABS.
    • автомобиля.серая зона участок где происходит измерение динамических характеристик
    • оранжевый участок ,данные для подсчёта общих потерь


    Вкладка ВСХ отображает графики крутящего момента ,мощности ,оборотов ,относительного расхода топлива.

    Вкладка динамика


    график ускорения -- это изменение ускорения автомобиля в единицах измерения G


    график скорость -- изменение скорости автомобиля


    график мощность --- это мощность вырабатываемая двигателем без учёта потерь


    график продолжительности открытия форсунки


    график изменения оборотов двигателя


    график условного передаточного числа дает возможность визуально определить пробуксовку сцепления между ДВС и трансмиссией,а также пробуксовка колес с дорогой


    На вкладке есть четыре графика и подсвеченная строка в которой отображается максимальная мощность и крутящий момент.

    ++ график мощности на вкладке (Передача1 кВт) отображает отношение оборотов к мощности с учётом общих потерь в киловаттах

    ++ график крутящего момента на вкладке (Передача1 Н.м) отношение оборотов к крутящему моменту в ньютонах

    ++ график оборотов в единицах

    ++ график относительного удельного расхода топлива также в относительных еденицах


    Мощность и крутящий момент

    Мощность и крутящий момент

    Пользуясь случаем хотелось бы пролить свет на вечные споры о мощности и крутящем моменте двигателей внутреннего сгорания. Одни считают главным показателем максимальную мощность мотора, другие ставят во главу угла крутящий момент. Встречаются люди, которые считают, что 100 «дизельных» л.с. соответствуют примерно 140 «бензиновым» л.с. Также бытует мнение, что VW Golf TDI c 330 Нм крутящего момента будет ускоряться лучше, чем Porsche 911 с 320 Нм.

    Пользуясь случаем хотелось бы пролить свет на вечные споры о мощности и крутящем моменте двигателей внутреннего сгорания. Одни считают главным показателем максимальную мощность мотора, другие ставят во главу угла крутящий момент. Встречаются люди, которые считают, что 100 «дизельных» л.с. соответствуют примерно 140 «бензиновым» л.с. Также бытует мнение, что VW Golf TDI c 330 Нм крутящего момента будет ускоряться лучше, чем Porsche 911 с 320 Нм.

    Очевидно, что эти утверждения не соответствуют действительности.

    Определения и разъяснения:

    Крутящий момент:

    Крутящий момент двигателя прилагается к коленчатому валу двигателя или к первичному валу коробки передач. Крутящий момент изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя. Крутящий момент на колесах зависит от передаточного отношения трансмиссии.

    Крутящий момент на колесах:

    Это преобразованный трансмиссией крутящий момент двигателя.

    Мощность двигателя непосредственно взаимосвязана с крутящим моментом двигателя, а именно, через соотношение P=M*n/9550, где М- крутящий момент двигателя. Единица измерения 1 Н*м, n – частота вращения двигателя в об/мин.

    Диаграммы крутящего момента достаточно, чтобы просчитать кривую мощности (и наоборот).

    Мощность и крутящий момент

    Возьмем два двигателя. У обоих максимальный крутящий момент 200 Нм при 4000 об/мин и мощность 147 л.с. при 6000 об/мин. Несмотря на то, что основные данные этих двух моторов одинаковы, они все же отличаются по динамическим характеристикам. Диапазон крутящего момента и мощности первого двигателя лучше чем у второго. Предположим, что переключение передач происходит при 6500 об/мин и обороты двигателя на следующей, более высокой передаче опускаются до 4300 об/мин. Первый двигатель имеет до точки при 6000 об/мин непрерывно больший крутящий момент и мощность. Таким образом, первый автомобиль будет ускоряться лучше. Это показывает, что основные данные двигателя дают только частичную информацию.

    Так что мы теперь знаем о «крутящем моменте» и «мощности двигателя»? На самом деле сравнительно мало. Поскольку трансмиссия и ее передаточное отношение играю существенную роль в движении автомобиля. Старые американские автомобили были оборудованы 2-3 ступенчатыми коробками передач, и несмотря на значительные мощности двигателей, разгонялись они достаточно скромно, т.к. падение оборотов при переключении передач было слишком большим. Как грубое сравнение можно привести Mercedes S-Klasse. Он оборудован 7-ступенчатым автоматом, который позволяет полностью использовать имеющуюся в распоряжении мощность двигателя.

    Почему это так?

    Все мы знаем, что ускоряется автомобиль лучше в определенной области оборотов двигателя. Оптимально, когда обороты двигателя постоянно находятся в этом диапазоне. Но это возможно лишь на немногих автомобилях оборудованных CVT (безступенчатыми трансмиссиями).

    Чем больше передач имеется в распоряжении, тем меньше становится скачок оборотов и тем ближе мы становимся к оптимальному числу оборотов двигателя между переключениями. Усилие на ведущих колесах, это то, что приводит автомобиль в движение. Это сила, приложенная по касательной к окружности колеса. Она несет в себе всю информацию (Крутящий момент, передаточное отношение трансмиссии, размер колес) и направлена противоположно силе сопротивления движению и силе инерции.

    Когда нужно переключаться?

    Оптимальная точка переключения достигается тогда, когда на следующей высшей передаче имеется большее усилие на ведущих колесах чем на актуальной передаче. Чтобы найти оптимальную точку переключения, необходимо воспользоваться кривой крутящего момента. Диаграмма тягового усилия на ведущих колесах зависит от передаточного отношения трансмиссии и размера установленных шин. Как только пересекутся кривые отдельных передач, нужно переключиться на следующую передачу, чтобы достичь лучшего ускорения. Если же кривые не пересекаются, тогда следует выкручивать двигатель до ограничителя. Далее отображены диаграммы тягового усилия на ведущих колесах, чтобы можно было прочувствовать теорию в деле.

    Влияние передаточного отношения

    Турбодизель достигает очень высоких значений крутящего момента при низких оборотах двигателя.

    Но это только цифры, по которым можно судить о том, как автомобиль будет ускоряться и по ним нельзя делать окончательные выводы. Почему? Потому что дизелю нужно значительно дольше переключаться, чтобы достичь одинаковую с бензином скорость(т.к. число оборотов дизеля существенно ниже чем у бензинового двигателя). Это приводит к тому, что бензиновый двигатель свой низкий крутящий момент преобразует значительно лучше за счет коротких передач, чем дизель с длинными передачами.

    Турбодизель против высокооборотистого атмосферного двигателя.

    Несмотря на длинные передаточные отношения дизель как правило имеет лучшую тяговитость при низких оборотах. Наглядно это отображено на диаграмме сравнения BMW М3 3.2 л двигателя и BMW 535d. Несмотря на гигантский крутящий момент дизеля (520Нм), бензиновый двигатель (365Нм) в очень широком диапазоне оборотов двигателя имеет значительно большее тяговое усилие на ведущих колесах. Так что этот бензиновый двигатель (вопреки многим мнениям) может ездить с редкими переключениями, иногда даже ленивее чем 535d (на шестой передаче тяговое усилие на колесах стабильно выше чем у 535d, независимо при каких оборотах и какой скорости). Но можно говорить о том, что большая часть турбированных двигателей имеет лучшую приемистость (на низких оборотах) чем атмосферные двигатели. Так что предпочитаете ли вы двигатели имеющие «подрыв» на низких скоростях, или те, которые выдают тягу плавно, это остается делом вкуса.

    Мощность и крутящий момент

    Турбодизель против турбобензина

    Сравним BMW E90 335i с 306 л.с. и 400 Нм и BMW E90 335d с 286 л.с. и 560 Нм. На низших передачах в среднем диапазоне оборотов тяга на колесах дизеля существенно выше, чем у бензинового двигателя. При высоких оборотах бензин свою мощность отыгрывает. На 6-й передаче бензин имеет стабильно большее усилие на колесах чем дизель.

    Диаграмма тягового усилия BMW E90 335i и E90 335d

    Мощность и крутящий момент

    Дизель или бензин как тягач

    Широко распространено мнение, что дизельный двигатель из-за его высокого крутящего момента лучше подходит для буксировки. Тем не менее из-за огромного скачка в развитии бензиновых двигателей это не совсем верно. Современные бензиновые двигатели все чаще оснащаются турбонагнетателями, которые могут создавать достаточное давление наддува при низких оборотах, и следовательно достигать высокого крутящего момента. Сравним двигатели 1.4 TSI (170 л.с., 240 Нм) и 2.0TDI (170 л.с., 350 Нм) в VW Golf5.

    За основу взят 5% уклон, коэффициент лобового сопротивления 0.7, площадь лобового сопротивления 5.87 м2 и общая масса 3250 кг. 1-я передача для лучшего рассмотрения исключена.

    Все режимы выше голубой линии возможны с вышеназванными условиями. Все режимы ниже голубой линии ведут к снижению скорости и в конечном счете к переходу на низшую передачу. Можно увидеть, что дизель может использовать первые четыре передачи, TSI – первые пять. Максимально допустимые скорости следующие:

    TDI:

    68 км/ч на второй передаче (в ограничителе оборотов)

    104 км/ч на третьей передаче (вблизи ограничителя оборотов около 4400 об/мин)

    TSI:

    99 км/ч на второй передаче (вблизи ограничителя оборотов около 7000 об/мин)

    106 км/ч на третьей передаче (при около 5500 об/мин)

    90 км/ч на четвертой передаче (при около 3500 об/мин)

    65 км/ч на пятой передаче (при около 2300 об/мин)

    В целом TSI гораздо лучше подходит для движения с прицепом. Единственным недостатком может быть значительный рост расхода топлива у бензина.

    Мощность и крутящий момент

    Мощность и крутящий момент

    Как выглядит диаграмма тягового усилия авто со ступенчатыми коробками передач мы уже знаем.

    Для полноты картины следует отметить бесступенчатую трансмиссию Audi «Multitronic».

    Мощность и крутящий момент

    Рассмотрим кратко, так как эта трансмиссия имеет призрачные шансы на существование. Это безступенчатая трансмиссия с различными профилями вождения. Спортивно настроенный водитель использует голубую линию для максимального ускорения, с высокими оборотами и большим расходом. Средний водитель будет использовать более низкие обороты. А значит тяга на колесах будет не так высока как в спорт режиме. Соответственно автомобиль ускоряется медленнее. CVT, как уже говорилось ранее, превосходное решение. Теоретически она позволяет получить максимальную производительность. На практике все выглядит по другому. Авто с Мультитроником ускоряются хуже, чем авто с МКПП. Потери в трансмиссии слишком велики и перекрывают все преимущества.

    А что же насчет двигателей грузовиков и коммерческих автомобилей?

    Глядя на кривые мощности и крутящего момента грузовиков можно быстро обнаружить существенные отличия от легковых автомобилей. В то время как на двигателях легковых авто целью является как можно более равномерное и высокое значение крутящего момента, двигателям грузовиков необходим пик крутящего момента. Покажем качественные отличия грузовых и легковых турбодизелей:

    Мощность и крутящий момент

    Почему так?

    Области применения полностью различны. Легковому автомобилю необходимо достичь максимального ускорения и как можно более высокой максимальной скорости. В тоже время необходимо принять во внимание тот факт, что эти двигатели практически постоянно используются в режимах частичной нагрузки. Грузовые же двигатели (в качестве простого примера возьмем двигатели бульдозера или трактора) обычно используются на максимальной нагрузке. Максимальные крутящие момент и мощность ему необходимы при низких оборотах, а также как можно большее нарастание крутящего момента. Почему не падение а именно нарастание крутящего момента станет ясно в следующем абзаце.

    Цель этого нарастания величины крутящего момента может быть хорошо объяснена на примере бульдозера. Насыпь земли перед ковшом бульдозера всегда большая, поэтому возникает необходимость увеличить мощность, чтобы продвинуть насыпь дальше. При этой нагрузке частота вращения двигателя падает и вместе с тем падает скорость сдвига. Снижение числа оборотов двигателя благодаря типичной для грузовых транспортных средств кривой крутящего момента ведет к росту крутящего момента и мощности двигателя (смотри график). Таким образом в некоторой степени предотвращается дальнейшее падение оборотов и скорости сдвига – чем сильнее падение числа оборотов, тем больше мощности отдает двигатель. В переносном смысле можно сказать: кривая крутящего момента таких двигателей позволяет независимо от нагрузки относительно сохранять необходимую скорость. Такие моторы имеют «иммунитет» против увеличения нагрузки и становятся ненамного медленнее при ее увеличении. Но все же почему «нарастание крутящего момента» а не «падение»? Теперь нужно смотреть на график в направлении рабочих оборотов. При нагрузке число оборотов падает и происходит РОСТ крутящего момента.

    Быстрые движения под высоким напряжением, или почти вся правда об управлении шаговым мотором

    Доброго вам времени суток, уважаемые гики и сочувствующие!

    В этой публикации я хочу поделиться своим опытом управления. Точнее – управления шагами. А уж если быть совсем точным, речь пойдёт об управлении замечательным устройством – шаговым электродвигателем.

    Что же такое этот самый шаговый электродвигатель? В принципе, в плане функциональности этот мотор можно представить как обычный электромотор, каждый оборот вала которого разбит на множество одинаковых, точно фиксированных шагов. Перемещением на определённое количество шагов мы можем позиционировать вал шагового мотора с высокой точностью и хорошей повторяемостью. Каждый шаг можно разбить на множество ступенек (так называемый микростеппинг), что увеличивает плавность хода мотора, способствует подавлению резонансов, а также увеличивает угловое разрешение. Различия между полношаговым режимом (слева), 1/2 микростеппингом (в центре) и 1/16 микростеппингом (справа) видны невооружённым глазом:

    К сожалению, все вышеупомянутые преимущества достигаются ценой значительной сложности системы управления шаговым мотором (для простоты будем называть эту систему драйвером).
    Теперь рассмотрим схему работы типичного шагового мотора:

    Из этой картинки видно, что шаговый мотор в электрическом плане представляет собой два или более электромагнита, которые необходимо переключать в определённой последовательности для приведения ротора в движение.
    Лирическое отступление: На настоящий момент существуют два основных типа шаговых моторов: униполярный и биполярный. Поскольку униполярные моторы имеют меньший крутящий момент и худшие скоростные характеристики, в данной публикации они рассматриваться не будут.
    Итак, вернёмся к управлению биполярным мотором. Как это ни парадоксально звучит, но зачастую проще обсуждать общие принципы на конкретных примерах. В качестве примера мы возьмём шаговый мотор ST4118L1804-A производителя Nanotec. Почему именно этот мотор и производитель? Причина проста: по основным характеристикам это типичный представитель моторов типоразмера NEMA 17, широко применяющихся в радиолюбительской практике, и имеет к тому же довольно подробную техдокументацию (которая начисто отсутствует у китайских noname-моторов).

    Основные характеристики данного мотора:
    Рабочее напряжение 3,15 В
    Рабочий ток 1,8 А
    Активное сопротивление обмотки 1,75 Ом
    Индуктивность обмотки 3,3 мГн
    Момент удержания 0,5 Нм
    Угловой размер шага 1,8° (200 шагов на один оборот ротора)

    В данном случае самое главное — это правильная интерпретация данных. Применив закон Ома, выясняем, что производитель указал рабочий ток и напряжение для постоянного тока, протекающего через обмотки двигателя, без учёта индуктивности.
    Проверка: I = U/R, или 1,8 А = 3,15 В/1,75 Ом. Всё сходится.
    Какой же будет мощность рассеяния при питании обмоток постоянным током?
    Всё просто: P=I x U, или 1,8 А х 3,15 В = 5,67 Вт. В полушаговом режиме возможна ситуация, когда ток течёт через обе обмотки мотора, соответственно рассеиваемую мощность нужно удвоить: 5,67 Вт х 2 = 11,34 Вт. Это достаточно много, и может привести к перегреву мотора. Эта же величина является минимальной мощностью блока питания для этого мотора. Обыкновенный 3D принтер имеет пять подобных моторов, соответственно для питания драйверов необходим источник питания с минимальной мощностью 11,34 Вт х 5 = 56,7 Вт. К этой цифре необходимо добавить электрическую мощность, превращённую мотором в кинетическую или потенциальную энергию при работе принтера. Точный расчёт этой мощности — дело достаточно сложное, на практике проще всего добавить 75% к рассчитанной тепловой мощности и на том завершить расчёты. Почему именно 75%? Дело в том, что обычный шаговый мотор способен совершить полезную работу на величину примерно 2/3 от максимальной тепловой мощности. В данном случае для создания какого-либо узла или устройства сначала подбирается подходящий мотор (например, по крутящему моменту), а после этого рассчитывается мощность блока питания.
    Итоговая мощность блока питания для пяти шаговых моторов: 56,7 Вт х 1,75 = 99,225 Вт.
    Конечно, на практике ни в одном любительском устройстве не используются моторы под максимальной нагрузкой, и реальная мощность потребления будет, скорее всего, намного ниже расчётной. Я же, как человек ленивый и скаредный, крайне не люблю делать одно и то же два раза, поэтому беру блок питания всегда с некоторым запасом (то есть, согласно вышеприведённым расчётам).
    Теперь пришла пора приступить к определению минимально необходимого напряжения блока питания. К сожалению, этому параметру уделяется незаслуженно маленькое внимание в тематических публикациях. Почему этот параметр так важен? Дело в том, что при вращении ротора шагового мотора через катушки течёт переменный ток, ограниченный не только активным, но также и индуктивным сопротивлением обмоток.
    Рассмотрим предоставленный производителем график зависимости крутящего момента нашего мотора от частоты вращения:

    На графике присутствуют две линии, показывающие зависимость крутящего момента от частоты вращения для напряжения питания 24 В (красная линия) и 48 В (зелёная линия). Нетрудно заметить, что спад крутящего момента начинается примерно с 300 об/мин для 24 В и примерно с 600-700 об/мин для напряжения 48 В. При этом необходимо упомянуть, что производитель использует недоступные любителям дорогостоящие промышленные драйверы. Почему же так важно напряжение питания драйвера, если оно даже в случае питания от 12 В заведомо выше паспортной величины напряжения питания шагового мотора (3,15 В)? Дело в том, что шаговый мотор управляется током, а не напряжением, и именно источниками тока являются все современные драйверы. В идеальном случае драйвер обеспечивает заданный ток в обмотках двигателя вне зависимости от частоты вращения ротора, нагрузки, изменения температуры и других параметров. Это организовано за счёт работы ШИМ-регулятора, управляемого зачастую довольно сложными алгоритмами. Из технической документации нашего мотора видно, что для полного оборота ротору необходимо совершить 200 шагов, при 300 об/мин это составит 60 000 шагов в минуту, или 1000 шагов в секунду. Это, проще говоря, соответствует переменному току частотой 1 кГц. На этой частоте индуктивное сопротивление обмотки составит (R(L)=2π×F×L): 2π х 1 кГц х 3,3 мГн = 20,73 Ом. Какое же напряжение необходимо для обеспеченияя тока в 1,8 А при этом сопротивлении? Закон Ома не дремлет (U=IR): 1,8 А х 20,73 Ом = 37,31 В. Неудивительно, что выше частоты вращения 300 об/мин наблюдается спад крутящего момента: драйверу банально не хватает напряжения питания. Почему же при таком вопиющем недостатке питания (37 — 24 =13 В) спад не наступает при более низкой частоте вращения? Дело в том, что в современных драйверах используется мостовая схема выходных каскадов, что позволяет «удваивать» напряжение, прикладываемое к обмоткам мотора. То есть, теоретически драйвер способен приложить «виртуальные» 48 В к обмоткам при напряжении питания 24 В, что создаёт теоретический запас по напряжению 48 — 37 = 11 В. На практике же этот запас будет нивелирован потерями в драйвере, сопутствующих цепях и активным сопротивлением обмоток мотора (активное сопротивление обмоток присутствует постоянно, и даже несколько возрастает при нагреве мотора). При увеличении частоты вращения ротора свыше 300 об/мин пропорционально растёт частота импульсов и, соответственно, увеличивается индуктивное сопротивление обмотки. При питании от 24 В драйверу перестаёт хватать напряжения питания для поддержания тока в обмотках, и крутящий момент неуклонно снижается. То же самое происходит при питании драйвера от 48 В, но уже гораздо значительно позже, при частоте вращения 600-700 об/мин.
    Итак, с мощностью и величиной напряжения блока питания всё ясно, теперь необходимо переходить к практической реализации универсального драйвера, способного как к филигранной работе при помощи крохотных NEMA 11, так и к сотрясению основ мира в паре с могучими NEMA 23. Какими же основными качествами должен иметь драйвер моей мечты?

    1. Высокое напряжение питания. Поскольку в техдокументации к моторам крайне редко указано максимальное напряжение питания, лучше будет ограничиться напряжением 48 В.
    2. Важнейший параметр: высокий выходной ток. NEMA 23 имеют рабочие токи вплоть до 3,5 А, драйвер должен обеспечивать этот ток с запасом 30%. Путём нехитрых расчётов получаем максимальный рабочий ток около 4,5 А.
    3. Простая и оперативная подстройка силы выходного тока.
    4. Наличие микростеппинга, как минимум 1/8 шага
    5. Наличие защиты от КЗ, перегрева, и т.д.
    6. Небольшой размер, возможность крепления произвольного радиатора.
    7. Исполнeние в виде интегральной схемы. XXI век на дворе!
    8. Простая схема включения с минимальным количеством дискретных компонентов.
    9. Низкая цена.

    После множества бессонных ночей пятиминутного копания в Google выяснилось, что единственной доступной микросхемой драйвера с подходящими параметрами является TB6600HG. Покупка готового китайского драйвера на eBay показала, что не всё ладно в датском королевстве, далеко не всё. В частности, китайский драйвер отказался напрямую работать с выходами Arduino Due, и «завёлся» только через буферный преобразователь уровней. При работе с трёхамперной нагрузкой драйвер грелся и терял шаги десятками. Вскрытие пациента показало, что в нём не только была установлена микросхема предыдущего поколения (TB6560), а даже и термопаста не смогла найти себе места в списке компонентов. К тому же размерами и весом китайский драйвер наводил меня на мысли о моей молодости… о прошлом веке, если быть совсем точным. Ну нафиг, сказал во мне интеллигент в третьем поколении, мы сделаем свой драйвер, с преферансом и поэтессами. Если бы разработчики KiCAD видели, как я обращаюсь с их детищем, я разорился бы на одних только адвокатах:


    С целью минимизации размеров была спроектирована четырёхслойная печатная плата. Этот факт, к сожалению, исключает её изготовление в домашних условиях. Посему на берлинской фирме LeitOn были заказаны 36 таких плат, каждая из которых обошлась в итоге около пяти евро. Часть этих плат были впоследствии выкуплены у меня собратьями по увлечению, и в итоге изготовление плат вышло не слишком накладным предприятием. Микросхемы TBB6600HG были заказаны на Aliexpress по 4 евро за штуку, остальные компоненты были заказаны на eBay, в пересчёте на один драйвер цена дискретных компонентов составила 2 евро. В качестве радиаторов были взяты пятисантиметровые отрезки П-образного алюминиевого профиля, пластиковые каркасы были отпечатаны на 3D принтере. Итого цена одного драйвера составила около 12 евро. Это справедливая цена за драйвер со следующими характеристиками:

    Напряжение питания от 8 до 42 Вольт
    Максимальный долговременный рабочий ток 4,5 Ампер, устанавливается потенциометром
    Микростеппинг вплоть до 1/16 шага
    Защита: КЗ, перегрев, низкое напряжение питания
    Компактные размеры и низкий вес
    Работа с уровнями входных сигналов от 3,3 до 5,5 вольт
    Простая установка микростеппинга с помошью микропереключателей — к чёрту перемычки!

    Готовые печатные платы:

    Собранные и недособранные драйверы.

    Видео работы драйвера в моём старом 3D принтере. Здесь трёхамперный NEMA 17 бодро гоняет подогреваемую рабочую площадку принтера размером 45 х 25 см через шестнадцатимиллиметровый шпиндель длиной 60 см:

    Финальное фото: самодельные драйвера на своём рабочем месте в моём новом 3D принтере.

    Публикуется под лицензией WTFPL

    Ну, и традиционное: Have fun!