Динамическая характеристика двигателя автомобиля

Динамическая характеристика автомобиля

Динамической характеристикой автомобиля называется зави­симость динамического фактора по тяге от скорости на различ­ных передачах. Динамическая характеристика, представленная на рис. 3.24,свидетельствует о том, что динамический фактор по тяге на низших передачах имеет большую величину, чем на высших. Это связано с тем, что на низших передачах тяговая сила увеличивается, а сила сопротивления воздуха уменьшается.

Поскольку при равномерном движении D = ψ, ордината каж­дой точки кривых динамического фактора, приведенных на дина­мической характеристике, определяет значение коэффициента со­противления дороги ψ

Так, например, точка D_v со­ответствующая значению дина­мического фактора при макси­мальной скорости _mах, опреде­ляет коэффициент сопротивле­ния дороги ψ_v которое может преодолеть автомобиль при этой скорости, а ординаты точек максимума кривых динамического фактора представляют собой максимальные значения коэффици­ента сопротивления дороги, преодолеваемого на каждой передаче.

С помощью динамической характеристики можно решать раз­личные задачи по определению тягово-скоростных свойств авто­мобиля. Рассмотрим некоторые из этих задач.

Определение максимальной скорости движения автомобиля при заданном коэффициенте сопротивления дороги ψНа оси ординат откладываем значение коэффициента сопротивления дороги ψ характеризующее данную дорогу, и проводим прямую, параллель­ную оси абсцисс, до пересечения с кривой динамического факто­ра D. Точка пересечения и будет соответствовать максимальной скорости, которую может развить автомобиль при заданном ко­эффициенте сопротивления дороги ψ.

Определение максимального подъема, преодолеваемого на доро­ге с заданным коэффициентом сопротивления качению ƒ .Для на­хождения максимального подъема, который может преодолеть ав­томобиль при постоянной скорости на любой передаче на дороге с коэффициентом сопротивления качению ƒ на оси ординат от­кладываем значение коэффициента/и проводим прямую, парал­лельную оси абсцисс. Разность между максимальным значением динамического фактора D_mах на любой передаче и значением ко­эффициента ƒ соответствует максимальному подъему, преодоле­ваемому на выбранной передаче:

Определение максимального ускорения автомобиля при задан­ном коэффициенте сопротивления дороги ψ. Для нахождения мак­симального ускорения j_mах, которое может развить автомобиль на любой передаче, необходимо найти разность между максималь­ным значением динамического фактора на выбранной передаче и значением коэффициента сопротивления дороги (D_тax — ψ). Зная эту разность, можно определить значение максимального ускоре­ния по формуле (3.22)

Определение возможности буксования ведущих колес. При ре­шении данной задачи необходимо сопоставить динамические фак­торы по тяге и сцеплению. С этой целью определяют значение динамического фактора по сцеплению для заданного коэффици­ента сцепления φ_x. Найденное значение откладывают на оси ор­динат и проводят горизонтальную прямую.

В области, расположенной над проведенной прямой, следовательно, трогание автомобиля с места на I передаче невоз­можно, а при его движении неизбежна остановка.

В области, находящейся под этой прямой, выполняется условие следовательно, при полной нагрузке двигателя, или при полной подаче топлива, движение без пробуксовки ведущих колес невозможно лишь на I передаче. Для движения без буксования ве­дущих колес на I передаче необходимо уменьшить подачу топлива и динамический фактор по тяге (см. кривую І на рис. 3.24).

При определении тягово-скоростных свойств динамическая ха­рактеристика строится для автомобиля с полной нагрузкой.

Источник статьи: http://helpiks.org/7-12096.html

Расчет и построение динамической характеристики автомобиля.

С целью получения данных для построения динамической характеристики автомобиля по формуле (4.1), проводим ряд расчетов в следующей последовательности. Для удобства построения всех последующих характеристик эксплуатационных свойств автомобиля, расчетные данные будем заносить в таблицу (Прил.9)

Вначале определим величину касательной силы тяги по передачам

Р_к = = = 13851 Н

Величину М_кр при каждом значении частоты вращения коленчатого вала двигателя определяем по ранее построенной внешней скоростной характеристике двигателя (Рис.8.1). Полученные данные заносим в таблицу (прил 9, графа 3).

Подсчитываем значения силы сопротивления воздуха автомобиля, соответствующей исходным значениям частоты вращения коленчатого вала двигателя по формуле

к * F * V 2 0.55 * 3.3 * 5.7 2

Р_w = = = 4.5 Н

Данные заносим в графу 4 (Прил.9).

Определяем величину динамического фактора для каждой скорости на всех передачах по формуле (4.1)

D = = = 0.44

Полученные данные заносим в графу 5 (Прил. 9) и строим по ним динамическую характеристику автомобиля (Рис.2. Прил.12).

Расчет и построение графиков ускорения автомобиля

По передачам.

Ускорение автомобиля j определяется по передачам на сухом асфальтобетонном покрытии полностью груженого автомобиля.

Предварительно определяем коэффициент учета вращающихся масс на каждой передаче по формуле (5.1.а)

d_вр 1 = 1 + 0.04 + 0.04* 4.3 2 =1,78

d_вр 2 = 1 + 0.04 + 0.04* 2.6 2 =1,31

d_вр 3 = 1 + 0.04 + 0.04* 1.6 2 =1,14

d_вр 4 = 1 + 0.04 + 0.04* 1 2 =1,08

d_вр 5 = 1 + 0.04 + 0.04* 0.7 2 =1,06

Подсчитав числовые значения в выражение (5.1) получим

(D — f) * g (0.44 – 0.022) * 9.8

j = = = 2,3 м/с 2 _.

Значения D динамического фактора берем из ранее построенной динамической характеристики графа 5 (прил. 9).

Полученные данные заносим в графу 6 (Прил. 9) и строим по ним графики ускорений автомобиля по передачам j = f (V) (Рис.3. Прил.12)

8.6. Построение графиков времени и пути разгона автомобиля.

Время t_р и путь S_р разгона автомобиля определим при его движении с места до максимальной скорости с переключением передач в следующей последовательности.

Определяем скорости, при которых будет происходить переключение передач по выражению

V_п = .

V_п = =28,4

V_п = =47,0

V_п = =76,3

V_п = =122,1

Определяем время, за которое автомобиль разгоняется до скорости V_a, соответствующей определенной частоте вращения коленчатого вала двигателя из выражения (5.6)

t_р = = = 1.2 с

Подсчитаем путь разгона S_р до максимальной скорости по формуле (5.7).

S_р = = = 16.5

В момент переключения передач, соответствующей скорости при n_дн, к времени разгона прибавляем время переключения передач t_п = 0.5 с (прил. 5), принимая допущение, что снижение скорости и путь, проходимый автомобилем за время переключения незначительны.

Данные, полученные при расчете t_р и S_р заносим в таблицу (графы 7 и 8 Прил. 9) и строим по ним графики времени и пути разгона автомобиля в зависимости от скорости по передачам (Рис.4 и 5 Прил.12).

Расчет и построение графиков тормозного пути автомобиля.

Графики тормозного пути автомобиля в зависимости от скорости начала торможения построим для двух типов дорожных покрытий: для сухого асфальтобетона и грунтовой сухой дороги.

Выбираем для данного типа автомобиля, оборудованного гидравлическим приводом тормозов, недостающие данные для расчета тормозного пути:

— коэффициент сцепления шин с дорогой (прил. 3) — асфальтобетон j = 0.8, грунтовая дорога j = 0.5;

— коэффициент эффективности торможения (прил. 7) – асфальтобетон К_э = 1.96, грунтовая дорога К_э = 1.22;

-время срабатывания тормозного привода – t₂ = 0.4 c;

-время нарастания замедления (прил. 8) – на асфальтобетоне t₃ = 1.15, на грунтовой дороге t₃ = 0.75.

Вначале подсчитаем по формуле (6.1) установившееся замедление.

j_уст 1 = 9.8 * 0.8*1,96= 15.37 м/с 2

j_уст 1 = 9.8 * 0.5* 1.22 = 5.98 м/с 2

Тормозной путь автомобиля для различных скоростей V_н начала торможения находим с использованием выражения (6.2)

S_т = (t₂ + t₃) + = (0.4+0.5*1.15) + = 52 м

3.6 26j_уст 3.6 26*15.37

Данные расчетов заносим в табл. 8.2 (и табл. 1 прил.11) и строим по ним график тормозного пути в зависимости от скорости начала торможения S_т =f(V_н) (Рис.6. Прил 12).

Таблица 8.2 И С П Р А В И Т Ь

Источник статьи: http://infopedia.su/12x3b6b.html

Что такое мощность двигателя, крутящий момент и удельный расход топлива

Изобретенный более 100 лет назад поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), на сегодняшний день все еще является самым распространенным в автомобилестроении. При выборе модели двигателя своего будущего автомобиля покупатель может предварительно ознакомиться с его основными характеристиками. В этой статье мы подробно расскажем об основных показателях двигателей внутреннего сгорания, что они собой представляют и как влияют на работу.

Основные показатели двигателя

Сгорание топлива происходит внутри ДВС, в специальной камере цилиндра. Это приводит в движение поршень, который, совершая циклические возвратно-поступательные движения, проворачивает коленчатый вал. Таков упрощенный принцип работы любого поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Основные характеристики ДВС можно оценить тремя основными показателями:

• мощность двигателя;
• крутящий момент;
• расход топлива.

Основные показатели ДВС

Рассмотрим более подробно каждый из этих показателей.

Что такое мощность двигателя

Под мощностью следует понимать физическую величину, которая показывает совершаемую двигателем работу за единицу времени. При вращательном движении мощность определяется как произведение крутящего момента на угловую скорость вращения коленчатого вала. Обычно она указывается в лошадиных силах (л.с.), но встречается измерение и в кВт.

Существует несколько единиц измерения под названием «лошадиная сила», но, как правило, имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», которая равная ≈ 0,7354 кВт. А вот в США и Великобритании лошадиные силы, касающиеся автомобилей, приравнивают к 0,7456 кВт, то есть как 75 кгс*м/с, что приблизительно равно 1,0138 метрической.

• 1 кВт = 1,3596 л.с. (для метрического исчисления);
• 1 кВт = 1,3783 hp (английский стандарт);
• 1 кВт = 1,34048 л.с. (электрическая «лошадка»).

Если же конвертировать мощность 1 лошадиной силы в киловатты (в промышленности или энергетике), то она будет примерно равна 0,746 кВт. Понятие лошадиная сила не входит в международную систему измерений (СИ), поэтому измерение мощности в кВт будет более правильным.

Чем больше мощность, тем большую скорость сможет развить автомобиль.

Виды мощности

Для определения характеристик двигателя применяют такие понятия мощности как:

Индикаторной называют мощность, с которой газы давят на поршень. То есть, не учитываются никакие другие факторы, а только давление газов в момент их сгорания. Эффективная мощность, эта та сила, которая передается коленчатому валу и трансмиссии. Индикаторная будет пропорциональной литражу двигателя и среднему давлению газов на поршень.

Эффективная мощность двигателя будет всегда ниже индикаторной.

Также есть параметр, называемый литровой мощность двигателя. Это соотношение объема двигателя к его максимальной мощности. Для бензиновых моторов литровая мощность составляет в среднем 30-45 кВт/л, а у дизельных – 10-15 кВт/л.

Как узнать мощность двигателя автомобиля

Конечно, значение можно посмотреть в документах на машину, но иногда требуется узнать мощность автомобиля, который подвергался тюнингу или давно находится в эксплуатации. В таких случаях не обойтись без динамометрического стенда. Его можно найти в специализированных организациях и на станциях техобслуживания. Колеса автомобиля помещаются между барабанами, создающими сопротивление вращению. Далее имитируется движение с разной нагрузкой. Компьютер сам определит мощность двигателя. Для более точного результата может понадобиться несколько попыток.

Что такое крутящий момент

Крутящий момент двигателя рассчитывается по формуле: M = F*R, где F – это сила, с которой давит поршень, R – длина плеча (рычага). В нашем случае плечом будет расстояние от оси вращения коленчатого вала до места крепления шатунной шейки. Этот параметр измеряется в ньютонах на метр (Hм). 1H соответствует 0,1 кг, который давит на конец рычага длиной в метр.

Крутящий момент ДВС характеризует показатель силы вращения коленчатого вала и определяет динамику разгона автомобиля.

Что такое расход (удельный расход) топлива

Удельный расход топлива двигателя – это количество топлива, затрачиваемое для производства определенного количества энергии. Чем расход ниже, тем рациональнее будет использоваться топливо. Расход связан с эффективностью двигателя. Один двигатель может иметь разный расход топлива в зависимости от скорости и нагрузки.

Внешняя скоростная характеристика (ВСХ)

Внешняя скоростная характеристика двигателя показывает зависимость мощности, расхода топлива и крутящего момента от числа оборотов коленвала. Все эти параметры показываются графически в виде кривых.

Внешняя скоростная характеристика

На рисунке можно видеть кривые с обозначениями Pe – мощность двигателя, Mе – крутящий момент, ge – удельный расход топлива. Как видно, с ростом числа оборотов и мощности увеличивается расход топлива. Крутящий момент растет до определенного уровня, а затем идет на спад. В точке, где наиболее эффективный крутящий момент и мощность двигателя, будет самый оптимальный показатель расхода топлива.

Производители моторов борются за то, чтобы максимальный крутящий момент двигатель развивал в как можно более широком диапазоне оборотов («полка крутящего момента была шире»), а максимальная мощность достигалась при оборотах, максимально приближенных к этой полке. Такой двигатель и из болота вытянет, и в городе позволяет быстро ускоряться.

Внешняя скоростная характеристика дает оценку динамическим характеристикам автомобиля, определяет КПД и топливный расход при разных параметрах.

Высокий крутящий момент на более низких оборотах увеличивает тяговую силу агрегата, грузоподъемность и проходимость.

Роль мощности и крутящего момента двигателя

Для обеспечения лучших динамических показателей двигателя, производители стараются наделить силовой агрегат максимальным крутящим моментом, который будет достигаться в более широком значении оборотов двигателя.

Чтобы правильно оценить роль этих двух понятий, стоит обратить внимание на следующие факты:

• Взаимосвязь мощности и крутящего момента можно выразить в формуле: P = 2П*M*n, где Р – это мощность, M – показатель крутящего момента, а n – количество оборотов коленвала в единицу времени.
• Крутящий момент более конкретный показатель характеристики двигателя. Низкий крутящий момент (даже при высокой мощности) не позволит реализовать потенциал двигателя: имея возможность разогнаться до высокой скорости, автомобиль будет достигать этой скорости невероятно долго.
• Мощность двигателя будет возрастать с повышением оборотов: чем выше, тем больше мощность, но до определенных пределов.
• Крутящий момент увеличивается с повышением количества оборотов, но при достижении максимального значения показатели крутящего момента снижаются.
• При равных показателях мощности и крутящего момента более эффективным будет двигатель с меньшим расходом топлива.

Источник статьи: http://techautoport.ru/dvigatel/teoriya/osnovnye-pokazateli-dvs.html