При движении автомобиля тяговая мощность, подводимая к ведущим колесам, затрачивается на преодоление сопротивления движению. По аналогии с уравнением силового баланса можно записать уравнение мощностного баланса автомобиля:
N т =N к + N п + N в + N и , (3.24)
или
N т =N д + N в + N и
которое выражает соотношение между тяговой мощностью на ведущих колесах и мощностями, теряемыми на преодоление сопротивления движению. Уравнение позволяет определить режим движения автомобиля в любой момент.
С помощью уравнения (3.24) строят график мощностного баланса автомобиля, включающий в себя зависимости от скорости движения эффективной и тяговой мощностей, а также мощностей, затрачиваемых на преодоление сопротивления движению.
| Рис. 3.28. График мощностного баланса автомобиля: N т′— тяговая мощность на III передаче при уменьшенной подаче топлива; v 1— значение скорости автомобиля; 1 — III — передачи |
При построении графика мощностного баланса (рис. 3.28) сначала наносят кривые эффективной Ne и тяговой N т мощностей в зависимости от скорости движения автомобиля на различных передачах. Далее строят кривую мощности, теряемой на преодоление сопротивления дороги N д. Потом от кривой мощности N д откладывают вверх значения мощности N в,затрачиваемой на преодоление сопротивления воздуха при разных значениях скорости движения.
Кривая суммарной мощности N д+ N в определяет тяговую мощность, необходимую для равномерного движения автомобиля. При любой скорости движения вертикальный отрезок N 3, заключенный между кривыми N т и N д+ N в,характеризует запас мощности. При данной скорости запас мощности может быть израсходован на разгон автомобиля, преодоление дополнительного дорожного сопротивления (например, подъема) или увеличение грузоподъемности путем буксировки прицепа. При одной и той же скорости движения запас мощности на низших передачах больше, чем на высших. Следовательно, при увеличении передаточного числа трансмиссии запас мощности возрастает. Поэтому повышенные дорожные сопротивления преодолевают на низших передачах.
Отрезок, заключенный между кривыми N eи N т,характеризует механические и гидравлические потери мощности в трансмиссии на трение, которые учитываются коэффициентом полезного действия трансмиссии.
С помощью графика мощностного баланса можно оценить тя-гово-скоростные свойства автомобиля, решая различные задачи. Рассмотрим некоторые из этих задач.
Определение максимальной скорости движения автомобиля. Максимальная скорость движения v max определяется точкой пересечения кривой тяговой мощности N ти суммарной кривой мощностей N д + N в. В этой точке запас мощности равен нулю и, следовательно, ускорение также равно нулю. Скорость максимальна, так как ее дальнейшее увеличение невозможно.
Определение максимальной мощности, необходимой для преодоления сопротивления дороги. Максимальная мощность, которую расходует автомобиль на преодоление сопротивления дороги, двигаясь равномерно, при любой скорости представляет собой разность ординат тяговой мощности и мощности сопротивления воздуха:
N д max = N т – N в = N д + N з.
Определение максимального подъема, преодолеваемого автомобилем. Для нахождения максимального подъема, который может преодолеть автомобиль при заданной постоянной скорости движения на любой передаче, строят суммарную кривую мощностей, затрачиваемых на преодоление сопротивлений качению и воз-духа (N к+ N в),и определяют мощность, расходуемую на преодоление сопротивления подъему:
N п = N т – (N к+ N в).
Зная мощность, необходимую для преодоления сопротивления Подъему, можно найти максимальный угол αmах этого подъема.
Определение ускорения автомобиля. Для оценки ускорения, которое может развить автомобиль при выбранной скорости на дороге с заданным сопротивлением, необходимо найти мощность, расходуемую на разгон автомобиля:
N и = N т – (N д+ N в) = N з
|
| Рис. 3.29. График мощностного баланса автомобиля на высшей передаче |
Приведенный на рис. 3.28 график мощностного баланса является типичным для легковых автомобилей и автобусов, выполненных на шасси легковых автомобилей, на которых установлены бензиновые двигатели без ограничителей угловой скорости (частоты вращения) коленчатого вала.
На рис. 3.29 представлен график мощностного баланса (на высшей передаче), характерный для грузовых автомобилей и автобусов, на которых применяются бензиновые двигатели с ограничителем угловой скорости коленчатого вала или дизели. Этот график соответствует случаю движения автомобиля по ровной горизонтальной дороге с асфальтобетонным покрытием и постоянным значением коэффициента сопротивления.
Из рис. 3.29 видно, что по достижении максимальной скорости движения v max грузовой автомобиль имеет некоторый запас мощности, равный N 3,благодаря которому он способен преодолевать дополнительное сопротивление дороги (подъем), а также буксировать прицеп. Тем не менее развивать ускорение и увеличивать скорость движения автомобиль не может, так как этому препятствует ограничитель угловой скорости коленчатого вала двигателя.
Степень использования мощности двигателя
График мощностного баланса автомобиля строится при работе двигателя на внешней скоростной характеристике, т.е. при полной подаче топлива (при полной нагрузке двигателя). В этом случае скорость движения автомобиля будет возрастать до некоторого максимального значения.
Для равномерного движения автомобиля с меньшей скоростью на той же передаче необходимо уменьшить подачу топлива, чтобы тяговая мощность N тизменялась по кривой N' т,показанной на рис. 3.28, т.е. нужно изменить степень использования мощности двигателя.
Степенью использования мощности двигателя называется отношение мощности, необходимой для равномерного движения автомобиля, к мощности, развиваемой двигателем при той же скорости и полной подаче топлива.
Степень использования мощности двигателя определяется по формуле
Данная величина зависит от дорожных условий, скорости движения и передаточного числа трансмиссии. Так, чем лучше дорога, меньше скорость движения и больше передаточное число трансмиссии, тем меньше степень использования мощности двигателя. Это приводит к увеличению расхода топлива и снижению топливной экономичности автомобиля.
