2.7 Мощностной баланс автомобиля

Расчет мощностного баланса проведем на высшей передаче. Уравнение мощностного баланса имеет вид:

Р_к = Р_в + Р_ψ + Р_и, кВт, (52)

где Р_к – мощность, подведенная к ведущим колесам;

Р_ψ – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги;

Р_и – мощность, которая может быть затрачена на разгон автомобиля;

Р_в – мощность, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления воздуха.

Составляющие уравнения мощностного баланса определяются по следующим зависимо­стям:

Р_к = Р_е · η_Т, кВт (53)

где Р_e – эффективная мощность двигателя, кВт;

η_Т – КПД трансмиссии.

Р_В = F_B · V_a, кВт (54)

где F_B – сила сопротивления воздуха, для высшей передачи, Н (кН);

V_а – скорость автомобиля для высшей передачи, м/с.

Р_ψ = F_ψ · V_a, кВт (55)

где F_ψ – сила сопротивления дороги, Н (кН);

V_а – скорость автомобиля для высшей передачи, м/с.

Результаты расчетов по формулам заносим в таблицу 16, по данным которой строим график мощностного баланса на высшей передаче и определяем максимальную скорость V_amaх, которую проектируемый автомобиль может развить по данному графику.

V_amaх по графику мощностного баланса определяется точкой пересечения кривой (Р_к – Р_в) - движущего фактора - с кривой Р_ψ - фактора сопротивления движению; если дан­ные кривые не пересеклись, то V_amaх соответствует максимуму скорости по кривой (Р_к – Р_в).

Таблица 16 – Мощностной баланс на высшей передаче

ne,	nemin	ne	ne	ne	ne	ne	ne	ne	nemax
об/мин	800	1365	1930	2500	3490	4360	5000	5300	5565
Va,м/с	8,46	14,44	20,42	26,45	36,92	46,12	52,89	56,06	58,87
Va,км/ч	30,46	51,98	73,50	95,20	132,90	166,03	190,40	201,83	211,92
Рe,	18,7	33,3	48,4	63,2	86,0	100,2	105,7	106,4	106,0
РК,	17,00	30,33	44,02	57,51	78,22	91,19	96,15	96,82	96,44
РВ,	0,10	0,48	1,36	2,95	8,04	15,67	23,64	28,15	32,59
Р,	4,22	7,50	11,22	15,63	25,42	36,92	47,54	53,24	58,68
Р + РВ,	4,32	7,98	12,58	18,59	33,46	52,60	71,18	81,39	91,27

2.8 Топливная экономичность

Построим топливную характеристику установившегося движения - зависимость путевого расхода топлива Q_S от скорости движения V_a и определим эксплуатационный расход топлива проектируемого автомобиля.

Путевой расход будет определяться по зависимости:

л/100 км (56)

где g_eр – средний удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности двигате­ля, г/кВтч;

К_И – коэффициент использования мощности двигателя;

К_Е – коэффициент использования частоты вращения коленчатого вала двигателя;

Р_ψ – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги, кВт;

Р_в – мощность, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления воздуха, кВт;

ρ_т – плотность топлива, кг/м³: для бензина ρ_г= 730 - 750 кг/м³, для дизельного топлива ρ_г=830...840 кг/м³;

V_а – скорость автомобиля для высшей передачи, м/с;

η_Т – КПД трансмиссии.

g_eр = (1,05…1,10)·g_emin, (57)

где g_emin – минимальный удельный расход топлива, г/(кВт·ч):

- для бензиновых ДВС g_emin = 250.. .320 г/(кВт·ч);

g_eр =1,05·250=262,5 г/(кВт·ч);

Коэффициенты К_И и К_Е определим по эмпирическим зависимостям:

- для дизельных двигателей

К_И = 1,2 + 0,14·U - 1,8·U² + 1,46·U³; (58)

где

(59)

К_Е = 1,25 – 0,99·Е + 0,98·Е² – 0,24·Е³; (60)

где (61)

где n_e, V_a – текущая соответственно частота вращения коленчатого вала и скорость автомобиля;

n_р, V_aр – соответственно частота вращения коленчатого вала и скорость автомобиля при максимальной мощности двигателя.

Результаты вычислений по формулам зано­сим в таблицу 17; после этого рассчитываем путевой расход Q_S, и строим топливную характеристику Q_S = f(V_a) проектируемого автомобиля, по которой опреде­ляем:

1) Расход топлива при характерной скорости:

- для легковых автомобилей - 120 км/ч и 90 км/ч, Q₁₂₀=5,9 л/100км, Q₉₀=4,4 л/100км

2) Эксплуатационный расход (Q_э.р.) топлива:

Q_э.р. = 1,1·Q _S.p.,

где Q_S.p - путевой расход при расчетной скорости V_p.

Расчетная скорость V_p определяется в зависимости от максимальной скорости V_amаx:

• для автомобиля с бензиновым ДВС:

(62)

Q _S.p.=8,0 л/100 км

Q_э.р. =1,1·8,0=8,8 л/100км

3) Контрольный расход топлива Q_k - минимальный расход по топливной характеристике.

Найденные расходы топлива проектируемого автомобиля должны находиться на уровне аналогичных показателей у автомобилей – прототипов. Таблица 17 – Топливная экономичность проектируемого автомобиля на высшей передаче

Va, км/ч	7,33	12,50	17,68	22,90	31,97	39,94	45,80	48,55	50,97
Рk, кВт	17,00	30,33	44,02	57,51	78,22	91,19	96,15	96,82	96,44
Рψ + РВ,	4,32	7,98	12,58	18,59	33,46	52,60	71,18	81,39	91,27
U	0,254	0,263	0,286	0,323	0,428	0,577	0,740	0,841	0,946
E	0,15	0,26	0,36	0,47	0,66	0,82	0,94	1,00	1,05
Ки	1,719	1,682	1,592	1,460	1,176	0,956	0,898	0,923	0,973
Ке	1,122	1,056	1,008	0,976	0,955	0,965	0,987	1,000	1,013
Qs	4,37	4,36	4,39	4,45	4,52	4,67	5,30	5,95	6,79