Определение максимальной мощности силовой установки

Определение максимальной и текущей мощности силовой установки свяжем с потребной мощностью двигателя на ведущих колёсах при достижении автомобилем максимальной скорости. , кВт (1)

где - вес автомобиля в Н; Va,макс. - максимальная заданная скорость движения автомобиля в км/ч; f_Σ- суммарный коэффициент сопротивления движению. Вес автомобиля связан с массой соотношением:

, Н

где м/с² (средняя широта северной долготы).

Сопротивление , приведённое к колёсам автомобиля, выражается через эмпирическую зависимость в общем виде:

, (2)

где, - коэффициент сопротивления качению шин при минимальной скорости;

- коэффициент обтекаемости Н·с²/м⁴; - лобовая площадь автомобиля м².

При этом суммарная сила сопротивления от дороги и окружающей среды на колёсах равна: Н

Найдём значение мощности на выходном валу двигателя , что предполагает знание величин потерь по передачам в трансмиссии автомобиля , которые зависят от её схемы. Рассмотрим классическую схему трансмиссии автомобиля с колёсной формулой 4х2.

Рис.1 – Классическая схема трансмиссии автомобиля 4х2

К.п.д. трансмиссии находится как результат умножения коэффициентов полезного действия всех агрегатов трансмиссии до ведущего колеса. Для автомобиля 4х2 –это простое произведение двух значений:

,

где - к.п.д. коробки передач при включенной j-ой передаче;

- к.п.д. главной передачи.

С учетом общего к.п.д. трансмиссии необходимая мощность на валу двигателя при максимальной скорости будет равна

, (3)

где к.п.д. трансмиссии с индексом “п” означает прямую передачу.

1.3. Определение опорных точек для внешней скоростной характеристики ДВС

Аналитическое выражение для внешней скоростной характеристике ДВС требует знания двух или трёх опорных точек с координатами (n_e,N_e), через которые необходимо провести уравнение в виде кубической параболы третьей степени с постоянными коэффициентами. На рис. 2 показана ордината первой точки найденная по уравнениям (1) и (3) и характеризующая значение потребной мощности при максимальной скорости.

Для большей общности расчёта предположим, что проектируемый автомобиль должен обладать улучшенной динамикой. Увеличим мощность силовой установки Ne,v введением коэффициента (коэффициент увеличения мощности) имеющий диапазон от 1,05 до 1,3. В этом случае мы задаем три опорные точки (рис.3). Максимальная мощность двигателя (вторая ордината и точка 2) находится из выражения:

(4)

В результате принятых допущений и решений имеем две точки на внешней скоростной характеристике двигателя (рис. 3).

Найдём третью точку, характеризующую величину мощности двигателя при минимально устойчивых оборотах, которую обозначим как Nмин. (рис. 4). Численное значение этой величины соответствует принятому значению коэффициента Kмин., имеющего пределы ,по опытным данным,от максимальной мощности .

В этом случае

·(0,12... 0,22) (5)

Определение абсцисс точек 1,2 и3 (угловые скорости) вновь задают исходя из опытных данных по частотам вращения выходного вала современных двигателей.

Максимальные частоты вращения двигателей при условии максимальной скорости движения составляют:

для легковых автомобилей: мин.^-1,

для грузовых автомобилей: мин.^-1,

для автобусов с бензиновым двигателем: мин.^-1,

для автобусов с дизельным двигателем: мин.^-1

По опытным данным различие в частотах вращения выходного вала при максимальной скорости и частоты при максимальной мощности (рис.5) лежит в диапазоне Δne мин.^-1.

Значения минимально устойчивых частот вращения вала двигателя, при полной нагрузке, составляют мин.^-1 Для дизельных двигателей минимально устойчивые значения частот вращения выходного вала двигателя могут принимать ещё меньшие значения, например: до 400 мин^-1.