2.8 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 21, по данным которой строим график мощностного баланса на высшей передаче и определяем максимальную скоростьV_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, тоV_amaх соответствует максимуму скорости по кривой (Р_к – Р_в).

Таблица 21 – Мощностной баланс на высшей передаче

ne,	nemin	ne	ne	ne	ne	ne	ne	ne	nemax
об/мин	800	1500	2200	2900	3600	4200	4900	5600	6000
Va,м/с	7,59	14,24	20,88	27,52	34,17	39,86	46,51	53,15	56,95
Va,км/ч	27,34	51,25	75,17	99,09	123,01	143,51	167,43	191,35	205,01
Рe,	13,10	29,00	47,30	66,10	83,60	96,10	106,40	110,10	108,60
РК,	11,92	26,39	43,04	60,15	76,08	87,45	96,82	100,19	98,83
РВ,	0,16	1,05	3,30	7,56	14,47	22,98	36,48	54,46	66,98
Р,	1,46	2,84	4,57	6,78	9,60	12,63	17,00	22,42	26,04
Р + РВ,	1,62	3,88	7,87	14,34	24,07	35,61	53,49	76,88	93,03

2.9 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 бензиновых двигателей

К_И = 3,27 – 8,22·U +9,13·U² – 3,18·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 22; 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= 5,32 л/100км, Q₉₀=4,53 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.=5,7 л/100 км

Q_э.р. =1,1·5,7=6,27 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 22 – Топливная экономичность проектируемого автомобиля на высшей передаче

Va, км/ч	27,34	51,25	75,17	99,09	123,01	143,51	167,43	191,35	205,01
Рk, кВт	11,92	26,39	43,04	60,15	76,08	87,45	96,82	100,19	98,83
Рψ + РВ,	1,62	3,88	7,87	14,34	24,07	35,61	53,49	76,88	93,03
U	0,136	0,147	0,183	0,238	0,316	0,407	0,552	0,767	0,941
E	0,143	0,268	0,393	0,518	0,643	0,750	0,875	1,000	1,071
Ки	2,316	2,248	2,052	1,786	1,482	1,222	0,979	0,902	0,970
Ке	1,128	1,051	0,998	0,967	0,955	0,958	0,973	1,000	1,019
Qs	3,00	3,48	4,17	4,86	5,38	5,64	5,92	7,04	8,71