О различных способах определения максимальной мощности двигателей и том, в какое заблуждение можно впасть, если слишком буквально воспринимать её указанные в различных источниках значения, на примере моторов семейства ЗМЗ-406.
С двигателем ЗМЗ-406 связан кажущийся на первый взгляд курьёзным эпизод, когда его указываемая производителем мощность составляла сначала 150 или 145 л.с., а затем с годами последовательно уменьшалась, пока не "стабилизировалась" вокруг отметки около 130 л.с. У таких метаморфоз числа, указанного в технической характеристике мотора, были вполне объективные причины. Называются они "разные способы и методики определения мощности двигателя".
Для начала, в виде справки - абсолютно во всех официальных характеристиках всех автомобилей, вне зависимости от времени и места их производства, всегда указывается мощность самого двигателя, "снятая" с его маховика. Причём именно максимальная мощность, она же - мощность при полной нагрузке (есть ещё различные величины мощности одного и того же двигателя при частичных нагрузках). Мощность "с колёс" определяют в основном спортсмены и любители тюнинга, и в официальных документах она практически не фигурирует, а средством точного определения мощности двигателя колёсный стенд не является.
Далее, существуют различные способы определения максимальной мощности двигателя (на маховике), а также конкретные методики её определения тем или иным способом, описанные различными стандартами; все они по сути сводятся к одному из двух вариантов:
- Без учёта потерь на привод навесных агрегатов ("брутто")
При определении мощности этим способом двигатель испытывается без выпускной системы и навесного оборудования - "помпы" системы охлаждения, вентилятора, генератора, насоса ГУРа, и так далее; а если это невозможно без потери работоспособности двигателя — потери на его привод определяются отдельно и прибавляются к полученной в результате испытаний мощности двигателя. Конкретный перечень допустимого при испытаниях навесного оборудования определяется конкретной методикой. Охлаждение двигателя при таких испытаниях осуществляется от внешнего циркуляционного насоса. Топливную аппаратуру при этом часто допускается «подкручивать» до оптимальных мощностных параметров (в ущерб экономичности и экологичности), а опережение зажигания — настраивается на оптимальные углы, также отличающиеся от штатных заводских установок (как правило скорректированных в пользу экологических стандартов и иных задач). В общем — делается всё, чтобы двигатель показал абсолютный максимум того, на что он способен.
При таком способе определения получается так называемая мощность "брутто", она же - лабораторная или стендовая мощность.
Именно так определялась при сертификации мощность двигателей отечественных автомобилей, выпущенных до начала 2000-х годов (включая и ЗМЗ-406) - "брутто" по ГОСТ 14846 (старой редакции от 1981 года; ныне действующая - от 2020). И именно мощность "брутто" по ГОСТ указана в паспортах транспортных средств (ПТС) автомобилей, выпущенных в СССР и России примерно до 2000 года. Эта традиция шла ещё с довоенных лет и, видимо, была позаимствована из практики американского автомобилестроения. Методика определения мощности "брутто" по ГОСТ приведена в книге 1978 года "Тягово-скоростные качества автомобилей" (отрывок):
... Испытанию подвергают приработанный двигатель, в комплекте оборудования которого вентилятор системы охлаждения и глушитель шума выпуска отсутствуют. Следовательно, в полученных таким методом характеристиках двигателей не учтены потери мощности в глушителе и на привод вентилятора, которые будут иметь место в работе двигателя, установленного на автомобиле ...
Разумеется, отсутствовали на двигателе при измерении его мощности по этой методике и все навесные агрегаты - генератор и т.п., так что потери на их работу также не учитывались.
Именно определённая по данной методике максимальная мощность - 150 л.с. - и была указана во многих справочниках для ЗМЗ-4062.10 самого раннего выпуска, ставившегося на некоторые автомобили "Волга" ГАЗ-3102 и ГАЗ-3110 (фактически таких моторов было выпущено очень мало, но в инструкции эти цифры попасть успели). Впоследствии степень сжатия этого мотора снизили с 9,5 до 9,3 для уверенной работы на бензине АИ-91 (был и такой) - при этом из мотора "убежало" пять "лошадей" - сталось 145 л.с. "брутто".
- С учётом потерь на привод навесных агрегатов ("нетто")
При этом способе определения мощности двигатель испытывается в том виде, в котором он стоит на автомобиле: при заводских настройках всех систем, со всем положенным навесным оборудованием, воздушным фильтром и штатной выпускной системой. При таком способе получается так называемая мощность "нетто", и, разумеется, её величина всегда оказывается существенно меньше, чем мощность «брутто» - в среднем примерно на 15...20% (но всё равно заметно больше значения мощности, полученного на колёсах автомобиля, в который установлен тот же самый двигатель, так как не учитывает потери в трансмиссии).
После того, как в Россию хлынул поток иномарок, у которых мощность двигателя указывалась в характеристиках как правило именно "нетто" (например, для немецких машин - "нетто" по стандарту DIN), неразбериха с цифрами мощности в документах стала вызывать вопросы - особенно в учётом того, что по мощности в России рассчитывается транспортный налог. Поэтому с 1999 года Госстандарт России (ныне Росстандарт), заведующий в числе прочего процессом сертификации автомобилей, решил навести в этом вопросе порядок и потребовал от производителей указывать в Одобрении типа транспортного средства (ОТТС) только мощность "нетто", в соответствии с Правилом ЕЭК ООН №85.
Этому требованию подчинился и ГАЗ, так что в документах автомобилей, выпущенных примерно начиная с 2000 года, должна быть указана уже максимальная мощность "нетто" - в случае впрыскового 406-го мотора это как правило 130 или 131 л.с. (в зависимости от модификации). При этом в других, менее официальных, бумагах (например - в руководстве по эксплуатации или литературе по ремонту) для того же самого мотора может быть указана и мощность "брутто". Более того - ЗМЗ до сих пор в своей внутренней документации и даже рекламных материалах использует значения мощности и крутящего момента "брутто", правда, при этом честно об этом говоря:
В общем - при указании мощности двигателя всегда должно уточняться, как минимум, идёт ли речь о мощности "нетто" или "брутто", иначе смысла в приводимых цифрах не так уж и много. Желательно же вообще указание того, по какому конкретному стандарту было проведено её определение.
Считать мощность “брутто” завышенной, или, наоборот, мощность “нетто” заниженной – вопрос философский. Важно понимать, что обе цифры являются объективными и повторяемыми при повторных испытаниях по соответствующей методике. Проблемы начинаются только тогда, когда начинают вперемешку указывать или сравнивать друг с другом результаты, полученные разными способами: напрямую сравнивать мощность "брутто" и "нетто" - это примерно такая же грубая ошибка, как сравнивать скорость в милях и километрах в час. Фактическая мощность, развиваемая двигателем, остаётся одной и той же; меняется лишь тот способ, при помощи которого она определяется при сертификационных испытаниях.
Вообще, любая мощность – теоретическая характеристика, которая не измеряется, а рассчитывается на основе других; спорить какая именно мощность “более настоящая” – немного так глупо. А на то, как автомобиль ведёт себя при разгоне, вообще влияет целый комплекс взаимодействующих друг с другом факторов, включающий мощность его мотора на различных режимах работы (а далеко не только максимальную), его "приемистость" (способность набирать обороты под нагрузкой в том или ином диапазоне оборотов, в значительной степени определяемую величиной крутящего момента в этом диапазоне), передаточные числа и к.п.д. трансмиссии, свойства резины и дорожного покрытия, и т.д. и т.п. Сводить всё это к одной лишь цифре (в том числе и "колёсной" мощности) - довольно-таки наивно.
Итак, теперь мы можем осознанно ответить на вопрос о том, какова же мощность двигателей семейства ЗМЗ-406 различных модификаций, и почему приведённые в литературе цифры различаются:
ЗМЗ-4062.10 ранней модификации со степенью сжатия 9,5:
- Максимальная мощность "брутто" - 150 л.с.
- Максимальная мощность "нетто" - не указывалась.
ЗМЗ-4062.10 наиболее массовой модификации (т.н. "Евро-0"):
- Максимальная мощность "брутто" - 145 л.с.
- Максимальная мощность "нетто" - 130,6 л.с. (или округлённо 131 л.с.)
ЗМЗ-40621.10 экологического стандарта "Евро-2":
- Максимальная мощность "брутто" - 144 л.с.
- Максимальная мощность "нетто" - 130 л.с.
ЗМЗ-4063.10 (карбюраторный для "ГАЗели" и "Соболя"):
- Максимальная мощность "брутто" - 110 л.с.
- Максимальная мощность "нетто" - 98 л.с.
Абсолютно то же самое касается и моторов ЗМЗ-405, ЗМЗ-409, и так далее. Например, для ЗМЗ-40904.10 экологического стандарта "Евро-3":
- Максимальная мощность "брутто" - 142,8 л.с.
- Максимальная мощность "нетто" - 128 л.с.
Ульяновский моторный завод во всей документации приводит оба значения. Например, для мотора УМЗ-4216 экологического стандарта Евро-3:
- Мощность «брутто» по ГОСТ 14846-81 - 123 л.с.
- Мощность «нетто» по тому же стандарту - 106,8 л.с. (107 л.с.)
Что касается вопроса о мнимом "завышении" мощности двигателя заводом-изготовителем - то он является чистой воды недоразумением. Мощность ЗМЗ-406 раннего выпуска указывалась по тому же стандарту, что и для других моторов отечественного производства тех лет. Если бы завод не экономил бумагу и в руководстве по эксплуатации с самого начала опубликовал был все эти цифры именно в таком виде, как они приведены выше - никаких вопросов у потребителя к нему бы не возникло. Но сделано это было только в небольшой заметке в старом журнале "За рулём" (№5 за 2001 года), наткнуться на которую можно лишь случайно.
Кроме того, существуют отличия в мощности различных модификаций одного и того же мотора (например, возникающие при адаптации его под моторный отсек конкретной модели) - но они обычно настолько незначительны, что из-за них никто не затрудняет себя повторной сертификацией мотора. Разумеется, в процессе производства возникает и некоторый разброс в максимальной мощности между конкретными экземплярами двигателей, но для исправных моторов он не должен превышать нескольких процентов.
Стоит отметить, что в инженерной практике обычно говорят не о единственном значении мощности, а о внешней скоростной характеристике двигателя (ВСХ), которая представляет собой график с кривыми максимальных значений мощности и момента при различном числе оборотов. И вот он действительно достаточно хорошо характеризует возможности двигателя, в отличие от пиковых значений:
В настоящее время существует сложившаяся практика, согласно которой при предоставлении в органы МРЭО ГИБДД информации, подтверждающей, что мощность двигателя "нетто" ниже, чем указанная в ПТС мощность "брутто" - например, официального письма от завода-изготовителя - в документы автомобиля вносится исправление, для владельца означающее небольшую, но приятную скидку к величине транспортного налога. Однако, работает эта схема не всегда и не везде.
В качестве заключения стоит отметить, что данная проблема не является уникальной для России. Так, в США до 1971 модельного года в официальных документах также использовалась мощность "брутто" (SAE Gross), но в 1971 для новых автомобилей указывались оба показателя, а с 1972 года — только мощность «нетто» (SAE Net). Что также породило целый пласт путаницы и мифологии.
Но это, как говорится, уже совсем другая история - о ней в отдельной статье...
Литература:
- Двигатели автомобиля ГАЗ-3110 "Волга". Москва, "Колесо", 1999 год.
- Руководство по ремонту, эксплуатации и техническому обслуживанию автомобилей "Волга" ГАЗ-31105. Москва, 2005 год.
- Модельный ряд выпускаемых двигателей ЗМЗ (буклет).
- "За рулём", №6 за 1996 год. Мощнее в полтора раза (статья с приведёнными характеристиками самой ранней версии ЗМЗ-4062.10 со степенью сжатия 9,5).
- ГОСТ 14846-81. Двигатели автомобильные: Методы стендовых испытаний.
- Бортницкий П.И., Задорожный В.И. Тягово-скоростные качества автомобилей, 1978 год (в этой книге приведены внешние скоростные характеристики "брутто" для всех основных автомобильных двигателей, выпускавшихся в СССР в конце семидесятых годов).