1.2 Внешняя скоростная характеристика

Внешняя скоростная характеристика двигателя – это совокупность зависимостей мощности N_е крутящего момента М_д от частоты обращения n_е коленчатого вала двигателя при полной подаче горючего в цилиндры.

Для выполнения расчетов зависимости внешней скоростной характеристики двигателя описанные такими уравнениями:

; (1.1)

; (1.2)

; (1.3)

; (1.4)

; (1.5)

; (1.6)

; (1.7)

, (1.8)

где n_e, N_e, T_e, g_e – текущие значения, соответственно частоты обращения коленчатого вала двигателя, его мощности, момента и удельного расхода горючего;

n_Nmax – частота обращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности, мин^-1 ,2100;

K_T=T_max /T_Nmax – коэффициент приспособляемости двигателя к увеличению нагрузок равняется K_T =1,25 – для бензиновых двигателей;

a₁, b₁, c₁ – эмпирические коэффициенты уравнения удельного расхода горючего: a₁=1,230, b₁=0,792, c₁=0,562.

Расчеты следует выполнять для таких значений относительной частоты n_e/n_Nmax: 0,4…1,2–для бензиновых двигателей без ограничителя максимальной частоты обращения коленчатого вала. Шаг изменения значений целесообразно взять таким, что равняется 0,1.

Вычисления выполнили с использованием электронно-вычислительных машин, а результат расчетов отображен в Приложении А .

По полученным данными строим внешнюю скоростную характеристику двигателя (рис.1.1)

1.3 Определение тягово-скоростных свойств автомобиля

Тягово-скоростные свойства автомобиля достаточно характеризуются такими зависимостями:

- между силой тяги на колесах Р_к и скоростью движения автомобиля V_a (графическое изображение этой зависимости называется тягово-скоростной характеристикой автомобиля);

• между динамическим фактором D и скоростью движения автомобиля V_a;

• между предельными величинами ускорения d/dt и скоростного движения автомобиля V_a (эта зависимость называется графиком ускорения автомобиля);

Тягово-скоростную характеристику определяют по зависимости

, (1.9)

где Р_кi -сила тяги на колесах автомобиля при i-и частоте обращения коленчатого вала двигателя на соответствующей передаче, Н.

Определяют ее на основе зависимости внешней характеристики двигателя при движении автомобиля на всех передачах при полной подаче топлива в цилиндры двигателя и полной загрузке автомобиля.

При этом динамический радиус r_д и радиус качения r_к берут таким, что равняют статическому радиусу r_с.

Статический радиус при известных конструктивных параметрах шины возможно найти из соотношение:

, (1.10)

где d – посадочный диаметр обода шины;

λ_z – коэффициент деформации, который зависит от типа шины: для тороидных шин λ_z=0,85...0…0,87, для шин с регулированным давлением и арочных - λ_z=0,8...0…0,85;

Н – высота профиля шины.

По данным V_a и Р_к строим тягово-скоростную характеристику автомобиля (рис.1.2).

Динамическая характеристика автомобиля является графическим изображением зависимости динамического фактора D автомобиля от скорости его движения на всех передачах при полной подаче топлива в цилиндры двигателя и полной загрузке автомобиля. Определяют ее на основе зависимости внешней характеристики двигателя, а необходимые обсчитывания выполняют по формулам:

; (1.11)

; (1.12)

; (1.13)

, (1.14)

где D_i – динамический фактор автомобиля при i-и частоте обращения коленчатого вала на соответствующей передаче;

Р_кi – сила тяги автомобиля при i-и частоте, Н;

Р_w – сила сопротивления воздуха движению автомобиля, Н.

Другие величины описаны раньше.

Числовые значения фактора сопротивления воздуха можно найти по табличным значениям, для рассматриваемого автомобиля он равен 0.6, либо

, (1.15)

где К – коэффициент сопротивления воздуха, Н·с²·м^-4;

F – площадь лобного сопротивления автомобиля, которая равняется

F=αВ_г·Н_г, (1.16)

где α – коэффициент площади: для легкових автомобилей α=0,78…0,8,.

Результаты расчетов за приведенными формулами приведены в таблице 1.3. По данным V_a и D строим динамическую характеристику автомобиля.

На динамической характеристике графическим методом следует определить скорость движения автомобиля по дороге с заданным суммарным коэффициентом сопротивления дороги.

Динамическая характеристика строится для полностью загруженного автомобиля. С помощью динамической характеристики возможно сравнивать тягово-скоростные свойства автомобилей разного веса. С изменением веса автомобиля от полной загрузки G_a к второму значению G изменяется и динамический фактор (динамическая характеристика). Перерасчет динамического фактора при нагрузке, которой отличается от номинального, может быть проведено по формуле:

, (1.17)

где - динамический фактор при заданной нагрузке;

- тоже именно, при номинальной нагрузке.

Чтобы не пересчитывать при каждом изменении нагрузки величину , динамическую характеристику дополняют номограммой нагрузок. Для этого ось абсцисс динамической характеристики продолжают влево и наносят на ней шкалу нагрузок. Через нулевую точку шкалы нагрузок проводят прямую, параллельную вехе , и на ней наносят шкалу динамического фактора для ненагруженного автомобиля. Величину масштаба для шкалы находят из соотношение:

, (1.18)

где - масштаб шкалы динамического фактора для полностью нагруженного автомобиля.

Равнозначные деления шкал и соединяют между собой прямыми линиями.

По данным D, D_a и V_a строим динамическую и универсальную динамическую характеристику автомобиля (рис.1.3, 1.4).