Прямолинейное движение автомобиля. Силы и моменты, действующие на автомобиль при прямолинейном движении, страница 5

2.3. Характеристики автомобильных двигателей

Источником энергии для движения автомобиля является его двигатель. Количество вырабатываемой двигателем в единицу времени энергии оценивается эффективной мощностью. Параметры мощности — крутящий момент на валу двигателя М_к, Нм и угловая скорость вращения вала ω_д, рад/с, или частота вращения n_д, мин^-1. Значения этих параметров определяют величину мощности двигателя N_е=М_кω_д, Вт. Мощность двигателя N_е изменяется в соответствии с количеством сжигаемого топлива.

При передаче энергии двигателя через трансмиссию к ведущим колесам возникают потери, поэтому часть мощности двигателя затрачивается на их компенсацию. Потери мощности в трансмиссии определяются характером взаимодействия ее элементов, прежде всего силами и моментами взаимодействия между различными деталями.

Крутящий момент двигателя, силы и моменты взаимодействия элементов трансмиссии, момент на ведущем колесе — это внутренние силы и моменты автомобиля. Для определения суммарного тягового момента ведущих колес автомобиля М_в необходимо располагать характеристиками двигателя и механизмов трансмиссии.

На автомобилях применяются в основном двигатели внутреннего сгорания: с искровым зажиганием и дизельные. Их энергетические свойства принято оценивать скоростными характеристиками, представляющими собой зависимости эффективной мощности и крутящего момента на валу двигателя от частоты его вращения при установившемся режиме работы.

Скоростная характеристика, полученная при полной подаче топлива, называется внешней скоростной характеристикой (ВСХ), а полученные при неполной подаче топлива — частичными скоростными характеристиками (ЧСХ).

Мощность и крутящий момент на валу двигателя при работе по внешней скоростной характеристике будем обозначать N_е и М_к соответственно, а на частичных характеристиках — N_д и М_д.

Скоростные характеристики определяют на специальных тормозных стендах, позволяющих создавать нагрузку и фиксировать значения крутящего момента и частоты вращения вала двигателя. Изменяя дискретно тормозной момент, после достижения установившегося значения частоты вращения n_д=const фиксируют крутящий момент М_к и вычисляют мощность двигателя N_е (кВт) по формуле

.

Полученную при испытаниях мощность N_е приводят к нормальным (стандартным) атмосферным условиям для учета влияния на энергетические показатели двигателя температуры и давления окружающего воздуха. При этом мощность N_е умножают на поправочный коэффициент. Для двигателей с искровым зажиганием поправочный коэффициент К_и определяют по формуле

                 (2.18)

где р, р_в.п - атмосферное давление и давление водяных паров при испытаниях; р₀, р_в.п0 - стандартные атмосферное давление и давление водяных паров; Т - температура воздуха при испытаниях; Т₀ - стандартная температура.

Согласно ГОСТ 14846-81 и стандартам ISO 1585 и SAE J 1349, принимаются следующие значения стандартных параметров воздуха: р₀=100 кПа; р_в.п0=1 кПа; Т₀=298 К.

По стандарту DIN 70 020 р₀=101,3 кПа; Т₀=293 К, а коэффициент К_и вычисляется по формуле

Для дизелей поправочный коэффициент определяют по формуле

где f_а — коэффициент, учитывающий атмосферные условия; f_m — коэффициент, учитывающий тип двигателя и его регулировку.

Для дизелей без наддува и с наддувом от нагнетателя с механическим приводом коэффициент f_a вычисляется по формуле

a для дизелей с турбонаддувом и с охлаждением или без охлаждения нагнетаемого воздуха

Значение коэффициента f_m зависит от параметра q_c=q/r, где q — цикловая подача топлива, отнесенная к рабочему объему двигателя в один литр, мг/(л цикл); r — отношение давления на выпуске к давлению на впуске компрессора. Для двигателей без наддува r=1.

При q_c<40 принимают f_m=0,3; при q_c>65-f_m=1,2; при 4,0≤q_c≤65 значение f_m вычисляют по формуле

f_m=0,036q_c-1,14.

Значения коэффициента К_д должны находиться в пределах 0,9≤К_д≤1,1.