Цель работы: получение практических навыков построения внешней скоростные характеристики двигателя и оценки потерь в трансмиссии автомобиля.

1. Краткие теоретические сведения

Исходными для определения сил, обеспечивающих движение автомобиля, являются скоростные характеристики двигателя. При изучении тягово-скоростных свойств автомобиля главным образом определяются показатели, соответствующие работе двигателя с полной подачей топлива, т. е. по внешней скоростной характеристике. Скоростные характеристики получают стендовыми испытаниями по стандартным методикам. В настоящее время на автомобилях используются почти исключительно поршневые двигатели внутреннего сгорания.

Для анализа тягово-скоростных свойств автомобиля с использованием стандартной внешней скоростной характеристики двигателя необходимо принять во внимание то, что при эксплуатации часть мощности двигателя затрачивается на неучтенные при снятии стендовой внешней характеристики потребители и условия, в которых работает двигатель, отличаются от стандартных. С этой целью вводится коэффициент коррекции кр. В табл. 1.1 приведены средние значения коэффициента кр при пользовании внешних характеристик, полученных по различным стандартам.

Таблица 1.1

Комплектация и стандартные условия стендовых испытаний двигателей

Стандарт (страна) Элементы и агрегаты, отключаемые при измерении параметров внешней скоростной характеристики двигателя Давление, кПа

Температура,

°С

Коэффициент

коррекции,

kp

ГОСТ 14846-81

Нетто: приборы, обслуживающие шасси и кузов

Брутто: вентилятор и приборы, обслуживающие шасси

100 25 0,95..Д96 0,93...0,95 DIN (ФРГ) Радиатор, приборы, обслуживающие шасси и кузов 100 20 0,95...0,96

SAE

старый

(США)

Воздухоочиститель, глушитель, генератор, вентилятор, радиатор, приборы, обслуживающие шасси и кузов 99,2 29,4 0,86...0,88

SAE

новый

(США)

Радиатор, приборы, обслуживающие шасси и кузов 99,2 29,4 0,95...0,96

IS

(Япония)

Глушитель, радиатор, приборы, обслуживающие шасси и кузов 100 15 0,95...0,96

Для оценки тягово-скоростных свойств автомобиля большое значение имеет характер кривой Мk = f(n), имеющей максимум при частотах nmin < ni < nN.

Увеличение нагрузки на двигатель, работающий в диапазоне частот пм nM < ni < nN при неизменном положении органа управления подачей топлива, вызовет падение частоты вращения коленчатого вала. Однако при этом крутящий момент М/с* развиваемый двигателем возрастет и двигатель сможет автоматически приспособиться к изменению нагрузки, т. е. будет работать устойчиво. В случае же работы двигателя в диапазоне частот nM < ni < nN пм при падении частоты вращения коленчатого вала вызванной увеличением нагрузки, крутящий момент Мк также снизится, двигатель не сможет преодолеть возросшую нагрузку и будет работать неустойчиво.

Пределы изменения нагрузки на двигатель, соответствующей его устойчивой работе, оценивают запасом крутящего момента М3:

, (1.1)

где МКmах - максимальный крутящий момент, Н*м;

МKN - крутящий момент на режиме максимальной мощности, Н*м.

Крутящий момент на режиме максимальной мощности определяется по формуле:

,  (1.2)

где Nemax - максимальная мощность двигателя, кВт;

nN - частота вращения коленчатого вала двигателя на режиме максимальной мощности, мин-1.

Отношение  называется коэффициентом приспосабливаемости по моменту.

Для расчета показателей тягово-скоростных свойств, особенно применением ЭВМ, удобно пользоваться не графическими, а аналитическими зависимостями Ne = f(n) и Мк = f(n).

Зависимость Ne = f(n) аппроксимируется формулой кубического трехчлена:

,     (1.3)

где Ne, n - текущие значения мощности и частот вращения коленчатого вала двигателя;

а, b, с - коэффициенты, постоянные для данного двигателя.

Пользуясь формулами (1.2) и (1.3) найдем:

, (1.4)

где Мк - текущее значение крутящего момента, Н*м.

Коэффициенты а, b и с можно определить следующим образом:

- для двигателей, снабженных ограничителем максимальной частоты вращения коленчатого:

, (1.5)

где  - коэффициент приспосабливаемости по частоте.

Коэффициент приспосабливаемости по частоте определяется:

,  (1.6)

Правильность расчета коэффициентов проверяется по условию

а + Ь—с = 1.

- для двигателей, не имеющих ограничители максимальной частоты вращения коленчатого вала:

; (1.7)

Правильность расчета коэффициентов проверяется по условию а + 2b-Зс = 0.

Определение потерь в трансмиссии автомобиля

Оцениваются потери мощностью потерь на трение Nтр и КПД трансмиссии ηТ.

Мощность Nтр можно представить в виде трех слагаемых, пропорциональных:

- Ne характеризует потери на трение в зубчатых зацеплениях и в подшипниках трансмиссии;

- V характеризует трение в сальниках, трение в подшипниках, имеющих предварительный натяг;

- V2 характеризует гидравлические потери, связанные с вращением зубчатых колес механизмов трансмиссии в масле, залитом в их картере.

Суммарная мощность, теряемая в трансмиссии:

, (1.8)

где ат и bт - коэффициенты, зависящие от числа механизмов в трансмиссии, их конструкции, включенной передачи, массы автомобиля, температуры масла в механизмах трансмиссии и др;

к и l - число соответственно цилиндрических и конических или гипоидных зубчатых пар, через которые на данной передаче последовательно передается мощность;

m - число карданных шарниров, через которые последовательно передается мощность.

КПД трансмиссий можно определить:

, (1.9)

  2. ............