Obliczenie mocy przy kołach

10

Od pewnego czasu korzystam z aplikacji Torque Pro w moim Hyundai i10 Era (model z 2011 roku) i daje mi to moc na kołach. Ale wartości wydają się znacznie mniejsze. Aby znaleźć problem, zarejestrowałem prędkość OBD samochodu za pomocą aplikacji Torque Pro, sam oblicziłem Hp na kołach, a liczby nie zgadzają się z tymi, które pokazuje Torque Pro.

Nie jestem więc ciekawy, jak Torque Pro oblicza moc na kołach.

Użyłem masy samochodu jako 1050 kg. Wzory, których używam do obliczania HP na kołach:

  1. HP = KE samochodu w tym momencie / różnica czasu między bieżącym odczytem a poprzednim odczytem, ​​gdzie KE = 1/2 * m * ((aktualna prędkość) ^ 2 - (poprzednia prędkość odczytu) ^ 2)

  2. HP = masa * przyspieszenie samochodu * aktualna prędkość.

Nie jestem w stanie zrozumieć, dlaczego występuje niezgodność? Jak obliczyć Hp na kołach?

Znajdź link do danych zarejestrowanych za pomocą momentu obrotowego pro

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1eZxozvG0V3nrKHPZKqIkYovqNh_lM4PNuZLkozNVVoo/edit?usp=sharing

Soumya Sen
źródło
2
Jakich jednostek używasz do obliczeń? Niektóre przykładowe wartości przeszłyby długą drogę tutaj.
Zaid
Korzystam z jednostek SI i przeliczam na hp, mnożąc 0,746
Sen,
Hmmm, bawiłem się twoimi danymi ... Wygląda na to, że Google automatycznie zapisuje zmiany. Czy masz teraz dodatkową kolumnę i wykres w swoich danych?
Sweber
@sweber Tak Dodałem kolumnę czasu w programie Excel.
Soumya Sen
Jak znalazłeś masę swojego samochodu? Czy uwzględniono masę zawartości pojazdów, w tym paliwa? Gęstość benzyny wynosi około 0,75 kg / l
cdunn

Odpowiedzi:

10

TL; DR

Problemem, który napotykasz, jest ograniczona rozdzielczość prędkości plus fluktuacja plus nieco inne podejścia do obliczania mocy. I wreszcie trzeba pomyśleć o określeniu moc na kołach .

Czym dokładnie jest moc w kołach?

Powiedziałbym, że jest to siła styczna przyłożona przez koła na ulicę (tj. Siła, która popycha cię do przodu) razy prędkość. Ale to nie jest moc dostarczana przez silnik ani moc, która cię przyspiesza!

Moc silnika a moc na kołach

Część mocy z silnika jest już pochłaniana przez tarcie w przekładni i agregaty, takie jak klimatyzacja. Jest jeszcze gorzej podczas przyspieszania: silnik musi obracać wszystkie obracające się części, takie jak wały, koła zębate i koła, co również wymaga pewnej mocy. Tak jak napisał Zaid, samochód jest cięższy dla silnika niż jest w rzeczywistości.
Tak więc moc na kołach jest zawsze niższa niż moc silnika. Ale możemy to tutaj pominąć, ponieważ nie próbujesz obliczyć mocy na kołach na podstawie mocy silnika. Chodzi tylko o to, że moc na kołach musi rozpędzić niedościgłe koła, ale pomińmy to również.

Tarcie i przeciąganie

Opony odczuwają tarcie podczas jazdy po ulicy, a przy większej prędkości opór staje się coraz ważniejszy. Nie mam pojęcia o tarciu, ale utratę mocy spowodowaną oporem można obliczyć za pomocą tego wzoru

P.

który przyjmuje gęstość powietrza (1,2 kg / m3), prędkość, współczynnik oporu powietrza (0,32 dla samochodu) i pole przekroju (2,1 m2 dla samochodu). Aby dowiedzieć się o tym, oto schemat:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Przy prędkości około 100 km / h zużywa się już około 10 kW mocy na kołach, aby utrzymać prędkość. Tylko nadwyżka mocy na kołach jest przyspieszana!

Pochylnie

W zależności od tego, czy jedziesz w dół, czy pod górę, samochód zyskuje lub musi zainwestować energię, którą można obliczyć

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Formuły

Podałeś dwie formuły:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

daje średnią moc potrzebną do zmiany energii kinetycznej w danym okresie. Nie oznacza to, że moc może się zmieniać w czasie. Chwilowa moc można uzyskać, wybierając krótsze okresy. Nie chcę zawracać ci głowy tym, co Matematycy nazywają dewiacją , tylko wynikiem jest twoja druga formuła:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Jednak efekt uśredniania pierwszej formuły może być korzystny, jeśli precyzja twoich wartości nie jest tak dobra. A ponieważ dane są pobierane raz na sekundę, nie powinno to mieć większego znaczenia, jakiej formuły używasz. ALE druga formuła wymaga przyspieszenia, które nie jest dostępne w twoich danych i musi być obliczone na podstawie kolejnych wartości prędkości. Oznacza to również, że obie formuły nie dają dokładnie tego samego wyniku (przy okazji: istnieją lepsze metody obliczania przyspieszenia):

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Użyłem obu formuł do twoich danych, które dają całkiem spójne wyniki dla tego samego źródła prędkości.

Dane

OK ... Zbyt dużo tekstu, ale nie patrz jeszcze na dane, więc zróbmy to. Przygotowałem dwa zdjęcia, każdy pokazujący prędkość, przyspieszenie i moc. Pierwszy pokazujący całą trasę przybliża zakres czasowy 25-100s. Kliknij, aby powiększyć:

wprowadź opis zdjęcia tutaj wprowadź opis zdjęcia tutaj

Na szczęście prędkości GPS i OBD są w większości spójne, ale zawsze jest niewielka różnica zgodnie z oczekiwaniami, a czasami sygnał GPS został utracony.

Ale zauważysz również fluktuacje, np. W wieku 75 i 125 lat. Te skoki w górę i w dół są bardziej widoczne w obliczonym przyspieszeniu niż powolny trend, który jest rzeczywistym przyspieszeniem. Jest więc jasne, że obliczona moc to całkowity bałagan, chociaż wydaje się, że prawdziwe dane tam są. (Nie ma znaczenia, którego wzoru użyjesz do obliczenia mocy, wynik jest taki sam.)

Moje ulepszenie

Drugi obraz zawiera fioletową krzywą, która jest wielością fittetu czwartej klasy w danych prędkości OBD, aby uzyskać naprawdę gładką krzywą, która jeszcze dobrze opisuje prędkość. Odchylenie tej krzywej bardzo dobrze pasuje do danych dotyczących przyspieszenia. Dane dotyczące mocy pokazują, że przyspieszenie twojego samochodu zostało ostatecznie spowodowane przez około 12 kW.

Czy to jest wykonalne? Twój silnik ma około 64 kW przy 6000 obr./min, jeśli jest silniejszy. Ale w tym czasie działał przy około 3400 obr./min i mógł dostarczyć około 36 kW. Właśnie założyłem, że moc rośnie liniowo wraz z RPM, co jest mniej więcej prawdą. Możesz łatwo odjąć 10-15% z powodu tarcia w łańcuchu napędowym i 10kW z powodu oporu. Odejmij 30% 12 kW (= 3,6 kW) dla bezwładności, jak napisał Zaid, a otrzymasz 17 kW. To wciąż więcej niż 12 kW, ale klimatyzacja, nachylenie i inne efekty mogą z łatwością to wyjaśnić. (Czy kopnąłeś pedał w podłogę?)

Co możesz zrobić

Jeśli nie wiesz, jak dopasować funkcje do danych (EXCEL tak naprawdę nie wie), możesz wypróbować różne podejścia, aby wygładzić wartości prędkości. Na przykład utwórz nową kolumnę i w każdym rzędzie oblicz średnią prędkość tego rzędu, rzędu przed i po. Może powtórz to kilka razy lub przedłuż do ostatnich dwóch do następnych dwóch rzędów.

Aplikacja Torque

Być może zauważyłeś, że nawet moc obliczona przez Torque wykazuje pewne wahania, choć wydaje się, że jest nieco płynniejsza. Chociaż nie wiem, jak dokładnie Torque oblicza moc, wydaje się, że stosuje pewne wygładzanie na niskim poziomie. Pamiętaj również, że Twój smartfon ma o wiele więcej źródeł danych niż tylko prędkość, ma również akcelerometr i zna swoją pozycję GPS. Możliwe, że Torque również używa tych danych. Wreszcie dane GPS są zwykle dostępne tylko raz na sekundę, a inne dane częściej. Mój telefon komórkowy może odczytywać inne czujniki 15 razy na sekundę. Rozdzielczość jest również wyższa niż w danych. Nic więc dziwnego, że obliczona moc różni się od twojej.
I: Przy 58: 03.7 Torque twierdzi, że moc 60,88 kW przy 3349 obr./min., Jest to niemożliwe dla twojego silnika i zdecydowanie pokazuje, że Torque również nie podaje dokładnych danych ...

Sweber
źródło
1
Następny poziom @sweber +1 Zasługuje na WSZYSTKIE + 1-ki
DucatiKiller
Proszę zobaczyć Arkusz 2 dołączonego arkusza kalkulacyjnego (cała kolumna AZ), obliczyłem KM tak, jak wspomniałeś, używając rzeczywistych wartości prędkości OBD, wygładzania wartości prędkości pierwszego rzędu, wygładzania rzędu drugiego. Który jest bliski prawidłowej wartości? Mam na myśli, że rozdzielczość większa niż 1 sekunda nie dałaby poprawnej wartości, ale która z nich jest bliska? Również żadne wartości nie zgadzają się z wartościami aplikacji Torque Pro, ale wartości takie jak 81,6131897 KM uzyskane w aplikacji Torque są oczywiście błędne.
Soumya Sen
5

Podczas korzystania z tych równań należy zwrócić uwagę na dwie rzeczy

  • Spójność jednostek

    Jeśli twoja masa jest w kg, prędkość w km / hi przyspieszenie w furlongach na tydzień², nie uzyskasz mocy w koni mechanicznych. Najbezpieczniej jest przekonwertować wszystkie jednostki na metryczne SI i przekonwertować na hp jako ostatni krok.

    1000 hp = 746 kW
    
  • Współczynnik bezwładności obrotowej

    Zasadą jest uwzględnienie dodatkowych 20-30% na masie statycznej samochodu. Fakt, że obracają się elementy silnika i układu napędowego, oznacza, że ​​samochód „poczuje się” trochę cięższy i trudniejszy do poruszania się.


Oba równania mają swoje zalety i ograniczenia

  • Moc = zmiana w KE / zmiana w czasie

    To równanie jest przydatne, gdy nie mierzy się przyspieszenia, ale prędkość. Zwykle dzieje się tak w przypadku urządzeń OBD-II.

    To równanie nie sprawdza się, jeśli pojazd porusza się na pochyłości (powoduje zmianę energii potencjalnej).

  • Moc = masa x przyspieszenie x prędkość

    To równanie działa niezależnie od nachylenia, ale zależy od przyspieszenia.


Należy zauważyć, że żadne z tych równań nie uwzględniło efektu oporu aerodynamicznego.

Zaid
źródło
Tak, używam równań z odpowiednią jednostką SI, ale nie mogę dopasować / zbliżyć się do wyników Torque Pro. Czy możesz mi pomóc wypracować w programie Excel, który udostępniłem.
Soumya Sen
Zanim spróbujesz naprawić arkusz kalkulacyjny, spróbuj zagrać z obliczeniami na papierze lub na stronie arkusza kalkulacyjnego, aby się przekonać, że możesz uruchomić dowolną z nich przed próbą naprawienia całości.
cdunn
@cdunn Próbowałem obliczać na papierze, próbowałem drobnych poprawek tu i tam, ale nie mogłem. Próbowałem nawet wyobrazić sobie ten problem jako pułapkę, przy której można obliczyć KM, ale wyniki nie były bliskie.
Soumya Sen
1HP = 0,746 kW = 746 watów
Old_Fossil