2. Определение внешней скоростной характеристики двигателя

Скоростная характеристика двигателя автомобиля рассматривается в функции вращения коленчатого вала. Скорость движения автомобиля по горизонтальному пути может быть определена с учетом характеристики вращение коленчатого вала и трансмиссии передающей вращение коленчатого вала на движущие колеса. При расчете скоростной характеристики двигателя скорость движения автомобиля используется в единицах измерения в м/с, а указывается по спидометру в км/ч. Пересчет единиц измерения соответствует значениям скорости указанных в таблице

Таблица Расчет скорости в м/с на км/ч

м/с	1.0	5.0	10.0	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0		40.0
км/ч	3.6	18.0	36.0	54.0	72.0	90.0	108.0	126.0		144.0
– сила тяжести автомобиля, Н. , где - масса автомобиля, кг; = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.

	Схема действия сил при движении автомобиля по горизонтальному пути
	Схема действия сил при движении автомобиля на участке с уклоном дороги

Мощность двигателя в кВт, необходимая для преодоления сопротивления качения при движении автомобиля на максимальной скорости по горизонтальному пути:

Мощность двигателя в кВт, необходимая для преодоления сопротивления воздуха при движении автомобиля на максимальной скорости по горизонтальному пути

Мощность двигателя в кВт, необходимая для преодоления сопротивления качения и сопротивления воздуха при движении автомобиля на максимальной скорости по пути с уклоном дороги:

где ψ – коэффициент сопротивления дороги с учетом сопротивления качению и уклона дороги, (ψ = f + i; f-коэффициент сопротивления качению; i-коэффициент уклона дороги; i = tg ,  - угол наклона дороги к горизонту).

Таблица Уклон дороги и коэффициент сопротивления дороги

 - угол наклона дороги к горизонту, град.	Коэффициент сопротивления на уклон дороги, i - коэффициент уклона дороги
5	0,087
7	0,122
9	0,158
11	0,194
13	0,230
15	0,267
20	0,363

Коэффициент сопротивления качению зависящий от скорости движения автомобиля.

где f₀ - коэффициент сопротивления качению при движении со скоростью меньше 15…25 м/с. Коэффициент сопротивления качению при движении, для шоссе, с асфальто-бетонным покрытием, принимают f₀ =0,02…0,05.

Лобовая площадь и коэффициент обтекаемости составляют:

для легковых автомобилей: F = 2,5…4,0 м², k= 0,2…0,4 Н∙с²/м⁴;

для грузовых автомобилей: F = 3,0…6,0 м², k =0,5…0,9 Н∙с²/м⁴.

Коэффициент полезного действия трансмиссии (принимают постоянным для всех передач:

для легковых автомобилей 

для грузовых  = 0,8…0,9.

Зная мощность автомобиля при максимальной скорости ( ) движения ( = 25…40 м/с) можно найти максимальную мощность двигателя при условии движения по горизонтальному пути и движения по дороге с уклоном.

Зная частоту вращения коленчатого вала (к расчету принять 4…5 значений) n_e и одно значение n_N (при максимальной мощности), задаваясь отношением (n_e/n_N)=Е, можно найти текущее значение эффективной мощности N_e двигателя.

Текущее значение эффективной мощности двигателя

), где Nmax - максимальная эффективная мощность на коленчатом валу; Е = ne/nN – степень использования частоты вращения коленчатого вала двигателя; а,в,с, - постоянные коэффициенты, зависящие от типа двигателя (для карбюраторных двигателей - а=в=с=1,0; для дизелей - а= 0,53, в = 1,56, с = 1,09);

Текущие значения крутящего момента двигателя (Н∙м)

Полученные расчетом значения эффективной мощности (…) и крутящего момента коленчатого вала (…) двигателя заносим в таблицу

Таблица 1.1 Параметры внешней скоростной характеристики двигателя.

Параметры двигателя	Частота вращения коленчатого вала, n об/мин (ωе=0.105nе)
Ne ,кВт
Me , Н·м
ne/nN

По данным таблицы 1.1 строится график скоростной характеристики двигателя, при построении графика определить масштабные коэффициенты каждой оси диаграммы.

Ne – мощность, соответствующая частоте вращения коленчатого вала ne; Me – крутящий момент, соответствующий частоте вращения коленчатого вала ne; MК – кривая крутящего момента коленчатого вала; ge – удельный эффективный расход топлива. л/кВт; GT – расход топлива, л. ne/nN = Е- степень использования частоты вращения коленчатого вала двигателя. ne – частота вращения коленчатого вала при эффективной мощности двигателя; nN- частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности двигателя.

Рис. График внешней скоростной характеристики карбюраторного двигателя

На графике внешней скоростной характеристики отмечаются следующие характерные точки: точка минимальной мощности (расход топлива наибольший), точка максимальной мощности, точка максимального крутящего момента (среднего эффективного давления), точка максимальной частоты вращения коленчатого вала. Эти точки позволяют правильно анализировать скоростную характеристику.