К акво значи конска сила? Всички знаем отговора на този въпрос: с конските сили измерваме мощността на двигателя, един от най-важните потребителски характеристики на автомобила.
Почваме с първия любопитен факт: конската сила не е част от международната система от мерни единици, следователно няма официален статут. Освен това Международната организация по законодателна метрология изисква конските сили да бъдат изтеглени от обръщение възможно най-скоро, а Директива 80/181/EEC на ЕС от 1 януари 2010 г. директно задължава производителите на автомобили да използват традиционните „к.с.“ само като спомагателна величина за обозначаване на мощността.
Но не напразно се смята, че навикът е втора природа. В крайна сметка в ежедневието казваме „ксерокс“ вместо копирна машина и наричаме самозалепващата лента „скоч“. Ето защо и „к.с.” се използва не само от обикновените хора, но и от почти всички автомобилни компании.
И никой не би намерил грешка в това, ако не беше едно важно „но“. Предназначени да улеснят живота ни, конските сили всъщност създават объркване. Все пак тази единица се появява в ерата на индустриалната революция като напълно конвенционална стойност, която има косвена връзка не само с автомобилен двигател, но дори и с кон.
Значението на тази единица е следното: 1 к.с. е достатъчна за повдигане на товар от 75 кг на височина 1 метър за 1 секунда. Всъщност това е силно усреднен показател за ефективност за една кобила. И нищо повече.
По ирония на съдбата конските сили са изобретени от човека, на когото е кръстена официалната единица за сила - Джеймс Уат. И тъй като ватът (или по-скоро, по отношение на мощните машини, киловатът - kW) също активно навлиза в обръщение от началото на 19 век, двете единици трябваше по някакъв начин да бъдат уеднаквени.
Тук възникват основните разногласия. Повечето европейски страни са приели така наречената метрична конска сила, която е равна на 735,49875 W или 1 kW = 1,36 к.с. Общоприетото обозначение е PS (от нем. Pferdestärke).
По същото време във Великобритания и редица нейни бивши колонии правят „имперска“ система за измерване с нейните паундове, футове и други, в която механичните конски сили вече са 745,69987158227022 W.
Така се оказва, че една и съща кола с един и същ двигател в различни страни на хартия може да има различна мощност, въпреки че и в двата случая, ако се използва kW за мерна единица, този параметър е винаги еднакъв.
Казано по друг начин: hp и ps не са еднакви стойности, затова е препоръчително да приравнявате hp към ps.
Как се измерва мощността на двигателя?
Едната крайност бе до началото на 70-те години в САЩ, където се правеха дино тестове само на двигателя, при които лесно се вадят 10-20% по-висока мощност.
От друга страна е замерването на мощността в колелата, способ, който използват състезателните отбори и тунери.
В крайна сметка беше възприет компромисен вариант с европейските методи ECE, DIN или американския SAE, когато двигателят е монтиран на стенд, но с всички приспособления, необходими за безпроблемна работа, включително стандартен изпускателен тракт. Може да се демонтира само оборудване, свързано с други системи на автомобила (например компресор на въздушно окачване или помпа на кормилното управление). Тоест тестват двигателя точно във вида, в който той реално стои под капака на колата.
Това дава възможност да се изключи „качеството“ на трансмисията от крайния резултат и да се определи мощността на коляновия вал, като се вземат предвид загубите при задвижването на основните агрегати. Така че, ако говорим за Европа, тази процедура се регулира от Директива 80/1269/EEC, приета за първи път през 1980 г. и оттогава редовно актуализирана.
Какво е въртящ момент?
Ако мощността, както се казва в Америка, помага за продажбата на автомобили, тогава въртящият момент ги движи напред. Измерва се в нютон метри (Nm), но повечето шофьори все още нямат ясна представа за тази характеристика на двигателя. В най-добрия случай обикновените хора знаят едно - колкото по-голям е въртящият момент, толкова по-добре. Почти като конската сила, нали? Но тогава как се различават “Nm” от “ps”?
Всъщност това са свързани величини. Освен това мощността е производна на въртящия момент и оборотите на двигателя. И е просто невъзможно да ги разгледаме отделно. Трябва да знаете, че за да получите мощност във ватове, трябва да умножите въртящия момент в нютон метри по текущите обороти на коляновия вал и коефициент 0,1047. Искате ли обикновените конски сили? Няма проблем. Разделете резултата на 1000 (това ще ви даде киловати) и умножете по коефициент 1,36.
От техническа гледна точка мощността показва колко работа може да извърши един двигател за единица време. Но въртящият момент характеризира потенциала на двигателя да изпълнява точно тази работа. Показва съпротивлението, която може да преодолее. Например, ако колата опре колелата си на висок бордюр и не може да се движи, мощността ще бъде нула, тъй като двигателят не върши никаква работа - няма движение, но се развива въртящ момент. С други думи, въртящият момент може да съществува без мощност, но мощността без въртящ момент не може. Тоест, именно „Nm” са основният „продукт” на двигателя, който той произвежда, преобразувайки топлинната енергия в механична.
Ако направим аналогии с човек, "Nm" отразява неговата сила, а "hp" - издръжливост. Ето защо нискооборотните дизелови двигатели, поради конструктивните си характеристики, като правило може да определим като щангисти - при равни други условия те могат да носят повече и по-лесно да преодолеят съпротивлението на колелата, макар и не толкова бързо.
Високооборотните бензинови двигатели са по-скоро като бегачи - те държат товара по-зле, но се движат по-бързо.
Електрическите мотори, между другото, имат близки до идеалните характеристики. Те развиват максимален въртящ момент от самото начало, а след това кривата на въртящия момент постепенно пада с увеличаване на оборотите. Графиката на мощността нараства прогресивно.
В крайна сметка, ако има резерв от въртящ момент, най-вероятно ще има достатъчно мощност. Но все пак, най-добрият показател за „качеството“ (да го наречем така) на работата на автомобилния двигател е неговата еластичност, тоест способността да набира скорост при натоварване. Изразява се например в ускорение от 60 до 100 км/ч на четвърта предавка или от 80 до 120 км/ч на пета – това са стандартни тестове в автомобилната индустрия.