Меню

Степень использования мощности двигателя не зависит от

Вопрос 20. Мощностной баланс автомобиля

При движении автомобиля тяговая мощность, подводимая к ведущим колесам, затрачивается на преодоление сопротивления движению. По аналогии с уравнением силового баланса можно записать уравнение мощностного баланса автомобиля:

которое выражает соотношение между тяговой мощностью на ве­дущих колесах и мощностями, теряемыми на преодоление сопро­тивления движению. Уравнение позволяет определить режим дви­жения автомобиля в любой момент.

С помощью уравнения (3.24) строят график мощностного ба­ланса автомобиля, включающий в себя зависимости от скорости движения эффективной и тяговой мощностей, а также мощнос­тей, затрачиваемых на преодоление сопротивления движению.

Рис. 3.28. График мощностного баланса автомобиля: Nт′— тяговая мощность на III передаче при уменьшенной подаче топлива; v1— значение скорости автомобиля; 1 — III — передачи

При построении графика мощностного баланса (рис. 3.28) сна­чала наносят кривые эффективной Ne и тяговой Nт мощностей в зависимости от скорости движения автомобиля на различных пе­редачах. Далее строят кривую мощности, теряемой на преодоле­ние сопротивления дороги Nд. Потом от кривой мощности Nд от­кладывают вверх значения мощности Nв,затрачиваемой на пре­одоление сопротивления воздуха при разных значениях скорости движения.

Кривая суммарной мощности Nд+ Nв определяет тяговую мощ­ность, необходимую для равномерного движения автомобиля. При любой скорости движения вертикальный отрезок N3, заключен­ный между кривыми Nт и Nд+ Nв,характеризует запас мощнос­ти. При данной скорости запас мощности может быть израсходо­ван на разгон автомобиля, преодоление дополнительного дорож­ного сопротивления (например, подъема) или увеличение гру­зоподъемности путем буксировки прицепа. При одной и той же скорости движения запас мощности на низших передачах боль­ше, чем на высших. Следовательно, при увеличении передаточ­ного числа трансмиссии запас мощности возрастает. Поэтому повышенные дорожные сопротивления преодолевают на низших передачах.

Отрезок, заключенный между кривыми Neи Nт,характеризует механические и гидравлические потери мощности в трансмиссии на трение, которые учитываются коэффициентом полезного дей­ствия трансмиссии.

С помощью графика мощностного баланса можно оценить тя-гово-скоростные свойства автомобиля, решая различные задачи. Рассмотрим некоторые из этих задач.

Определение максимальной скорости движения автомобиля. Мак­симальная скорость движения vmax определяется точкой пересече­ния кривой тяговой мощности Nти суммарной кривой мощнос­тей Nд + Nв. В этой точке запас мощности равен нулю и, следова­тельно, ускорение также равно нулю. Скорость максимальна, так как ее дальнейшее увеличение невозможно.

Определение максимальной мощности, необходимой для преодо­ления сопротивления дороги. Максимальная мощность, которую расходует автомобиль на преодоление сопротивления дороги, дви­гаясь равномерно, при любой скорости представляет собой раз­ность ординат тяговой мощности и мощности сопротивления воз­духа:

Определение максимального подъема, преодолеваемого автомо­билем. Для нахождения максимального подъема, который может преодолеть автомобиль при заданной постоянной скорости дви­жения на любой передаче, строят суммарную кривую мощнос­тей, затрачиваемых на преодоление сопротивлений качению и воз-духа (Nк+ Nв),и определяют мощность, расходуемую на преодо­ление сопротивления подъему:

Зная мощность, необходимую для преодоления сопротивления Подъему, можно найти максимальный угол αmах этого подъема.

Определение ускорения автомобиля. Для оценки ускорения, ко­торое может развить автомобиль при выбранной скорости на дороге с заданным сопротивлени­ем, необходимо найти мощ­ность, расходуемую на разгон автомобиля:

Рис. 3.29. График мощностного баланса автомобиля на высшей передаче

Приведенный на рис. 3.28 гра­фик мощностного баланса явля­ется типичным для легковых ав­томобилей и автобусов, выпол­ненных на шасси легковых ав­томобилей, на которых установ­лены бензиновые двигатели без ограничителей угловой скорос­ти (частоты вращения) колен­чатого вала.

Читайте также:  Что такое максимальная мощность гэс

На рис. 3.29 представлен гра­фик мощностного баланса (на высшей передаче), характерный для грузовых автомобилей и ав­тобусов, на которых применяются бензиновые двигатели с огра­ничителем угловой скорости коленчатого вала или дизели. Этот график соответствует случаю движения автомобиля по ровной го­ризонтальной дороге с асфальтобетонным покрытием и постоян­ным значением коэффициента сопротивления.

Из рис. 3.29 видно, что по достижении максимальной скоро­сти движения vmax грузовой автомобиль имеет некоторый запас мощности, равный N3,благодаря которому он способен преодо­левать дополнительное сопротивление дороги (подъем), а также буксировать прицеп. Тем не менее развивать ускорение и увели­чивать скорость движения автомобиль не может, так как этому препятствует ограничитель угловой скорости коленчатого вала двигателя.

Степень использования мощности двигателя

График мощностного баланса автомобиля строится при работе двигателя на внешней скоростной характеристике, т.е. при пол­ной подаче топлива (при полной нагрузке двигателя). В этом слу­чае скорость движения автомобиля будет возрастать до некоторо­го максимального значения.

Для равномерного движения автомобиля с меньшей скорос­тью на той же передаче необходимо уменьшить подачу топлива, чтобы тяговая мощность Nтизменялась по кривой N’т,показанной на рис. 3.28, т.е. нужно изменить степень использования мощнос­ти двигателя.

Степенью использования мощности двигателя называется от­ношение мощности, необходимой для равномерного движения автомобиля, к мощности, развиваемой двигателем при той же скорости и полной подаче топлива.

Степень использования мощности двигателя определяется по формуле

Данная величина зависит от дорожных условий, скорости дви­жения и передаточного числа трансмиссии. Так, чем лучше доро­га, меньше скорость движения и больше передаточное число транс­миссии, тем меньше степень использования мощности двигателя. Это приводит к увеличению расхода топлива и снижению топ­ливной экономичности автомобиля.

Источник



Степень использования мощности двигателя

График мощностного баланса автомобиля строится при работе двигателя на внешней скоростной характеристике, т.е. при пол­ной подаче топлива (при полной нагрузке двигателя). В этом слу­чае скорость движения автомобиля будет возрастать до некоторо­го максимального значения.

Для равномерного движения автомобиля с меньшей скорос­тью на той же передаче необходимо уменьшить подачу топлива, чтобы тяговая мощность Nтизменялась по кривой N’т,показанной на рис. 3.28, т.е. нужно изменить степень использования мощнос­ти двигателя.

Степенью использования мощности двигателя называется от­ношение мощности, необходимой для равномерного движения автомобиля, к мощности, развиваемой двигателем при той же скорости и полной подаче топлива.

Степень использования мощности двигателя определяется по формуле

Данная величина зависит от дорожных условий, скорости дви­жения и передаточного числа трансмиссии. Так, чем лучше доро­га, меньше скорость движения и больше передаточное число транс­миссии, тем меньше степень использования мощности двигателя. Это приводит к увеличению расхода топлива и снижению топ­ливной экономичности автомобиля.

Разгон автомобиля

В процессе эксплуатации автомобиль движется равномерно срав­нительно непродолжительное время. Большую часть времени он перемещается неравномерно. Так, в условиях города автомобиль движется с постоянной скоростью 15. 25% времени работы, а ускоренно (при разгоне) — 30. 45%.

Разгон автомобиля во многом зависит от его приемистости, т. е. способности быстро увеличивать скорость движения.

Показателями разгона автомобиля являются ускорение при разгоне j, м/с 2 , время разгона tр, с, и путь разгона Sp, м.

Показатели разгона определяются экспериментально при до­рожных испытаниях автомобиля. Они также могут быть получены расчетным способом.

Читайте также:  Как набрать сопротивление требуемой мощности

Ускорение при разгоне

Ускорение, определяемое из уравнения силового баланса ав­томобиля (3.22), представленного в безразмерной форме, имеет

Для расчета ускорения при разгоне выберем на динамической Характеристике автомобиля пять-шесть значений скорости v,оп­ределим соответствующие им значения динамического фактора D й коэффициента сопротивления дороги ψ. Затем, решив уравне­ние (3.25), найдем значения ускорений при разгоне на различных

передачах. По результатам расчетов построим график ускорений при разгоне автомобиля.

На рис. 3.30 представлен график ускорений, характерный для легковых автомобилей. Из рисунка видно, что ускорение на низ­ших передачах больше, чем на высших. Это связано с более высо­ким динамическим фактором на низших передачах.

Область графика ускорений при v 2 : у легковых автомобилей с механической трансмиссией они составляют 2,0. 2,5, у грузовых — 1,7. 2,0,

Рис. 3.30. График ускорений легкового автомобиля:

v1, v2— значения скорости авто­мобиля; I — III — передачи

Рис. 3.31. График ускорений грузового автомобиля:

а, е — начальная и конечная точки разго­на; б — г — точки переключения передач; j1, j2 ускорения в начале и конце интерва­ла скоростей от v1до v2;I — IV — передачи

у автобусов — 1,8. 2,3, у автомобилей с гидромеханической транс­миссией — 6. 8.

Графики ускорений позволяют сравнить приемистость различ­ных автомобилей на дорогах с одинаковым сопротивлением дви­жению. Однако такое сравнение не совсем точно, так как различ­ные автомобили имеют неодинаковое максимальное ускорение на каждой передаче и разное число передач в коробке передач. По­этому более точное сравнение приемистости обеспечивают гра­фики времени и пути разгона.

Время и путь разгона

Время и путь разгона определяют следующим образом. Кривые графика ускорений (см. рис. 3.31) разбивают на ряд отрезков, со­ответствующих определенным интервалам скоростей, км/ч: на низшей передаче — 2. 3, на промежуточных — 5. 10 и на выс­шей — 10. 15. Полагают, что в каждом интервале скоростей раз­гон происходит с постоянным, средним ускорением

где j1и j2 ускорения в начале и конце некоторого интервала скоростей.

Среднее ускорение можно также рассчитать, зная значения скорости в начале и конце интервала. Так, например, при изме­нении скорости от v1до v2среднее ускорение

где Δt — время разгона в заданном интервале скоростей.

Из последнего выражения определяем время разгона в интер­вале скоростей от v1до v2:

(3.26)

Время разгона автомобиля определяется в такой последова­тельности (см. рис. 3.31): на I передаче — по кривой аб, на II пере­даче — по кривой бв, на IIIпередаче — по кривой вг и на IV передаче — по кривой де. Скорости, соответствующие точкам б, в и г, являются оптимальными для переключения передач.

Вычислив значение времени разгона в каждом интервале ско­ростей, находим общее время разгона на п интервалах от мини­мальной vminдо максимальной vmax скорости:

Зная значения времени разгона в различных интервалах скоростей, строим кривую времени разгона (рис. 3.32). Изломы этой кривой со­ответствуют моментам переключе­ния передач.

Рис. 3.32. Графики времени и пути разгона автомобиля: vmin — минимальная скорость автомобиля

При переключении передач в течение некоторого времени (вре­мени переключения) происходит разъединение двигателя и ведущих колес. При этом разрывается поток мощности и уменьшается скорость движения автомобиля за счет дей­ствия сил сопротивления движе­нию.

Время переключения передач за­висит от типа двигателя, коробки передач и квалификации водителя. Так, для водителей высшей квалификации время переключения передач составляет 0,5. 1 с при бензиновом двигателе и 1. 4 с — при дизеле. Увеличение времени переключения передач при дизеле объясняется более медленным снижением угловой скорости колен­чатого вала, чем при использовании бензинового двигателя. У ме­нее квалифи-цированных водителей время переключения передач на 25. 40 % больше, чем у высококвалифицированных.

Читайте также:  Модель корректора коэффициента мощности

Уменьшение скорости, км/ч, автомобиля при переключении передач, зависящее от дорожных условий, скорости движения и параметров обтекаемости, определяется по формуле

где tп— время переключения передач, с.

Для нахождения пути разгона используют те же интервалы ско­ростей, которые были выбраны при определении времени разго­на. При этом считается, что в каждом интервале скоростей авто­мобиль движется равномерно со средней скоростью

При разгоне от скорости v1до скорости v2(см. рис. 3.31) путь разгона в этом интервале скоростей

ΔS = vср Δt,

или с учетом выражения (3.26)

Путь разгона автомобиля от минимальной vminдо максималь­ной vmaxскорости

Зная значения пути разгона, соответствующие различным ин­тервалам скоростей, строим кривую пути разгона (см. рис. 3.32). Изломы этой кривой, так же, как и у кривой времени разгона, отвечают переключению передач.

За время переключения передач автомобиль проходит путь

где vп— скорость в момент начала переключения передач.

Рассмотренный метод определения времени и пути разгона ав­томобиля является приближенным. Поэтому полученные при рас­чете результаты могут несколько отличаться от действительных.

Источник

Баланса автомобиля на высшей

Передаче

сопротивление дороги (подъем), а также буксировать прицеп. Тем не менее, развивать ускорение и увели­чивать скорость движения автомобиль не может, так как этому препятствует ограничитель угловой скорости коленчатого вала двигателя.

Степень использования мощности двигателя

График мощностного баланса автомобиля строится при работе двигателя на внешней скоростной характеристике, т.е. при пол­ной подаче топлива (при полной нагрузке двигателя). В этом слу­чае скорость движения автомобиля будет возрастать до некоторо­го максимального значения.

Для равномерного движения автомобиля с меньшей скорос­тью на той же передаче необходимо уменьшить подачу топлива, чтобы тяговая мощность NТ изменялась по кривой N`T., показанной на рис. 3.28, т.е. нужно изменить степень использования мощнос­ти двигателя.

Степенью использования мощности двигателя называется от­ношение мощности, необходимой для равномерного движения автомобиля, к мощности, развиваемой двигателем при той же скорости и полной подаче топлива.

Степень использования мощности двигателя определяется по формуле

Данная величина зависит от дорожных условий, скорости дви­жения и передаточного числа трансмиссии. Так, чем лучше доро­га, меньше скорость движения и больше передаточное число транс­миссии, тем меньше степень использования мощности двигателя. Это приводит к увеличению расхода топлива и снижению топ­ливной экономичности автомобиля.

Разгон автомобиля

В процессе эксплуатации автомобиль движется равномерно срав­нительно непродолжительное время. Большую часть времени он перемещается неравномерно. Так, в условиях города автомобиль движется с постоянной скоростью 15. 25% времени работы, а ускоренно (при разгоне) — 30. 45%.

Разгон автомобиля во многом зависит от его приемистости, т. е. способности быстро увеличивать скорость движения.

Показателями разгона автомобиля являются ускорение при разгоне j, м/с 2 , время разгона tр, с, и путь разгона SР, м. ; Показатели разгона определяются экспериментально при до­рожных испытаниях автомобиля. Они также могут быть получены расчетным способом.

Источник