Регистрация Войти
Вопрос

Какую мощность (в лошадиных силах) обычно имеют компоненты на ремне двигателя?

В целом, сколько мощности (в лошадиных силах) приходится на компоненты, приводимые в движение ремнём двигателя? Я пытаюсь подсчитать, сколько лошадиных сил двигатель тратит на такие вещи, как компрессор кондиционера, генератор, водяной насос, натяжные ролики, нагнетатель и т. д.



Примечание: я понимаю, что невозможно дать конкретный ответ, поскольку все автомобили разные и в их двигателях используются разные компоненты для приводного ремня. Например, в Prius и Highlander Hybrid установлен электрический кондиционер, что позволяет полностью исключить компрессор из привода.



А как насчёт общей концепции? Итак, типичный автомобиль малого или среднего размера с:



- Tensioner

- AC

- Alternator

- Water pump

- Power Steering pump


Сколько HP требуется для каждого? В среднем сценарии? В масштабном сценарии?



Ответ предоставлен @Скоттом, а также на основе дополнительных исследований:




  • Малолитражные автомобили (например, Corolla, Civic, Focus): 15–25 л. с. (обычно оснащены генераторами на 80 ампер, водяными насосами меньшего размера, многие — с электроусилителем руля)

  • Автомобили среднего класса (например, Camry V6, Fusion V6): 25–40 л. с.

  • Более крупные автомобили (например, Traverse, Explorer, Mustang V8): 30–50 л. с.
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/1536/how-much-power-hp-do-the-components-on-the-engine-belt-generally-use
7
+ Читать

12 Комментариев

  1. 10 кВт для водяного насоса?!! Это слишком много!
    Водяной насос потребляет около 100 Вт, а в более современных автомобилях используется электронный термостат, который отключает подачу воды, поэтому гидравлическое сопротивление ещё меньше.



    Кроме того, насос гидроусилителя руля потребляет менее 1 кВт в пиковом режиме, когда вы поворачиваете руль, а автомобиль неподвижен. Когда вы едете, гидравлическая жидкость встречает минимальное сопротивление, так как клапан открыт. То же самое происходит с кондиционером, когда он выключен или генератор работает с частичной нагрузкой. Нормальная электрическая нагрузка в современном автомобиле составляет около 300 Вт при использовании дневных светодиодных фонарей, экономичного двигателя и другой электроники. Коэффициент мощности генератора составляет около 0,85, поэтому для создания магнитного поля в роторе требуется 15 %.



    Я не разбираюсь в кондиционерах, но 4 кВт — это слишком много. Если это так, то поршневой компрессор автомобильного кондиционера очень неэффективен.



    Вы забыли, что в автомобиле также есть масляный насос, воздушный компрессор для тормозов с усилителем (только для дизельных двигателей), топливный насос высокого давления (с приводом от ремня или звездочки) и что большая часть мощности (10 % от номинальной мощности двигателя) теряется в выхлопной системе из-за сопротивления потоку (глушители и каталитические нейтрализаторы). Также не забывайте, что резиновый ремень — очень неэффективный способ передачи мощности и что не имеет значения, насколько хороши шарикоподшипники, которые вы используете, — сопротивление возникает между колесом и резиновым ремнем.



    Таким образом, если все потребители вместе потребляют 10 кВт, двигатель будет терять 15 кВт из-за сопротивления ремня. Если вы не верите, потрогайте ремень, когда вернётесь с работы, и посмотрите, насколько он нагрелся.


  1. Кондиционер потребляет много энергии, и я не удивлюсь, если в некоторых автомобилях его мощность составляет 10 кВт. Я заметил, что из-за него расход топлива снижается на 5–8 %, так что он определённо потребляет много энергии.
  1. @juhist За что вы меня ненавидите? Давайте проясним несколько моментов: я нигде не утверждал, что эффективность генератора переменного тока составляет всего 30 %. Я лишь процитировал статью, в которой приводятся такие цифры. Я не приводил конкретные цифры без указания источника, из которого они были взяты. Кроме того, я чётко указал, что «это число следует использовать только в качестве приблизительного значения», а затем добавил, что «все эти значения изначально приблизительны и относятся к максимальному потреблению, а когда кондиционер выключен, он потребляет почти ничего, как и генератор переменного тока». Яснее и быть не могло.
  1. Пришлось поставить дизлайк из-за утверждения, что эффективность генератора переменного тока составляет всего 30 % при полной нагрузке, а также из-за того, что приведены только данные о полной нагрузке. Данные о частичной нагрузке были бы намного меньше, и большую часть времени компоненты работают с частичной нагрузкой.
  1. Насколько точен приведённый выше ответ? Кажется, здесь много неточностей.
  1. 5–8 кВт для генератора на 150 А? 150 А при 14 В = 2100 Вт электрической мощности. Значит ли это, что КПД генератора составляет всего около 30 %, а остальные 70 % или около того механической энергии расходуются на нагрев?
  1. Спасибо. Я дополнил свой вопрос, основываясь на вашем ответе.
  1. Спасибо за отзыв. Как насчёт небольших/средних/крупных оценок? См. обновлённый вопрос.
  1. Согласен, что невозможно назвать точную цифру, так как она будет разной для каждого автомобиля, даже для каждой модели, но у каждого отдельного автомобиля могут быть свои колебания. Возможно, стоит изменить формулировку вопроса и спросить о способах снижения энергопотребления компонентов (помимо их отключения)?

  1. Во-первых, комментарии других пользователей верны. Мощность, потребляемая каждым из перечисленных компонентов, зависит от конкретного компонента и даже от конкретной установки. Мощность, потребляемая каждым компонентом, также зависит от скорости его работы. Кроме того, количество и тип компонентов различаются в зависимости от автомобиля.

    Теперь, когда с этим разобрались, вот несколько цифр, которые можно использовать для приблизительных расчётов.



    Натяжитель



    Мощность, потребляемая натяжителем, будет минимальной и, вероятно, незначительной. Это будет зависеть от качества подшипников, но если бы он потреблял много энергии, то вся эта энергия преобразовывалась бы в тепло (или, возможно, в шум). Так что, я думаю, натяжителем можно пренебречь.



    Переменный ток



    Согласно статье о кондиционерах в Википедии




    В автомобиле система кондиционирования потребляет около 5 лошадиных сил (4 кВт)




    Там написано «требуется ссылка», так что относитесь к этому с долей скептицизма, но в целом это верно, когда кондиционер включен. Помните, что кондиционер включается и выключается с помощью электроники, поэтому он не всегда включен и, следовательно, не всегда потребляет столько энергии.



    Генератор переменного тока



    По данным Zena Incorporated




    ... генератор на 150 ампер, работающий на полную мощность, обеспечивает ожидаемую нагрузку на дизельный двигатель в 7–8 л. с.




    Как и все остальные, это число следует использовать только в качестве приблизительного ориентира. Обратите внимание, что генератор на 150 ампер — довольно мощный.

    Также обратите внимание, что эта цифра соответствует «работе на полную мощность». Генераторы редко работают на полную мощность.



    Водяной Насос



    Согласно часто задаваемым вопросам о Дэвисе, Крейге вопросу № 19




    Дэвис, Крейг, провёл ряд испытаний, в результате которых было установлено, что обычный водяной насос потребляет до 10 кВт энергии при работе на высоких скоростях.




    Имейте в виду, что компания Davies, Craig продает сменные водяные насосы, которым требуется меньше энергии для работы, поэтому указанные цифры являются приблизительными.

    Также стоит прочитать вопрос 2 на той же странице, где описывается, как мощность, потребляемая механическим насосом, который приводится в действие ремнём, увеличивается пропорционально кубу рабочей скорости. Таким образом, если потребляемая мощность при 1000 об/мин составляет 0,1 кВт, то при 2000 об/мин она будет равна 0,8 кВт, а при 4000 об/мин — 6,4 кВт.



    Усилитель Рулевого управления



    Согласно статье Дэйва Уилсона в EE Times




    ..замена вашего насоса рулевого управления мощностью от трех до пяти лошадиных сил и
    связанной с ним громоздкой гидравлики на электродвигатель является одним из усовершенствований,
    которое действительно повышает производительность.




    Имейте в виду, что он расхваливает преимущества замены насоса гидроусилителя руля на электрический, поэтому цифры могут быть приблизительными.



    Итак, чтобы подвести итог




    1. Натяжитель: ~0 кВт

    2. AC: 4 кВт (5 л. с.)

    3. Генератор: 5–6 кВт (7–8 л. с.)

    4. Водяной насос: 10 кВт (13 л. с.)

    5. Усилитель рулевого управления: 2–4 кВт (3–5 л. с.)



    Имейте в виду, что все эти значения являются приблизительными и рассчитаны на максимальную нагрузку. Когда кондиционер не используется, он потребляет почти ноль энергии, как и генератор. Традиционные водяные насосы потребляют больше энергии, чем быстрее они вращаются (то есть чем выше обороты двигателя). Я не совсем уверен насчёт насосов гидроусилителя руля, но полагаю, что они потребляют максимум энергии только при полной нагрузке.



    Ссылки, которые я здесь привёл, ни в коем случае не являются «окончательными». Если кто-то найдёт более подходящие ссылки, пожалуйста, отредактируйте этот ответ, чтобы улучшить его.
  1. Диапазон будет довольно широким. Он будет зависеть от размера/мощности компонентов, а не только от их качества. Кроме того, он, скорее всего, будет увеличиваться с ростом оборотов, поэтому вам нужно будет решить, какие показатели вам нужны: на холостом ходу, в крейсерском режиме или в худшем случае.
  1. «Отходы» — интересный термин для обозначения питания этих компонентов. :)
Вы уже ответили на этот вопрос