2.4. Внутренние силы сопротивления

2.4.1. Сопротивление двигателя

Работа ДВС сопровождается силами трения (ЦПГ) и подшипниках коленчатого вала, которые создают момент трения двигателя (М_тд).

Значительная часть сил сопротивления ДВС обусловливается работой газораспределительного механизма, а также насосов системы охлаждения, смазки и топливоподачи. Все они создают так называемый момент сопротивления механизмов двигателя (М_мд).

Момент, который необходим на засасывание воздуха и выталкивание отработавших газов называется моментом насосных потерь (момент на газообмен) М_гд.

Таким образом, момент сопротивления двигателя складывается из 3-х моментов:

М_д = М_тд + М_мд + М_гд. (37)

Механические потери двс

Трение в узлах

Привод механизмов

Насосные потери

60 – 70 % 15 – 20 % 20 – 30 %

насосы систем:

Рис. 9. Примерная структура механических потерь ДВС

Значение М_д можно выразить через давление условных механических потерь (р_д, МПа), т.е. среднее давление, которое должны развивать газы для равномерного проворачивания вала:

М_до = 10³ V_h/πτ_др_д, (38)

где V_h - рабочий объем (литраж) двигателя, л;

τ_д - тактность двигателя;

р_д – давление условных механических потерь.

Как показывает анализ, величина давления условных механических потерь практически не зависит от нагрузки (величины развиваемого момента) и прямо пропорциональна средней скорости движения поршней в цилиндрах (С_п, м/с):

Р_д ≈ Р_до + к_дС_п, (39)

где р_до - давление условных механических потерь при предельно малой угловой скорости вращения коленчатого вала, МПа;

к_д - коэффициент учитывающий возрастание механических потерь при увеличении средней скорости поршней, МПа, с/м.

Значение средней скорости поршней С_п прямо пропорционально угловой скорости вращения коленчатого вала и длине хода:

С_п = S_пω_е /π, (40)

где S_п - ход поршня, м;

ω_е - угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/с.

2.4.2. Сопротивление дополнительного оборудования

При установке двигателя в подкапотное пространство к нему присоединяется вспомогательное (дополнительное) оборудование: вентилятор, воздухофильтр, генератор, компрессор, насос гидроусилителя руля, глушитель, коробка передач. Сумма всех сопротивлений, создаваемых перечисленными механизмами называется моментом сопротивления вспомогательного оборудования.

При малых частотах двигателя наибольшее значение имеет сопротивление, создаваемое насосом гидроусилителя руля, а при высоких частотах – вентилятором.

Момент сопротивления вспомогательного оборудования можно вычислить по формуле:

М_о = 10³ V_h/πτ_др_о, (41)

где р_о - давление газов, обеспечивающее работу вспомогательного

оборудования, Мпа.

Значение р_о можно определить по формуле:

р_о ≈ р_оо + к_оω_е², (42)

где р_оо - давление газов, необходимое для привода вспомогательного оборудования при минимальной скорости вращения коленчатого вала двигателя (0.010 МПа);

к_о - коэффициент, учитывающий увеличение потерь на привод вспомогательного оборудования при увеличении угловой скорости вращения коленчатого вала.

2.4.3. Сопротивление трансмиссии

Источником механических потерь является трение в зубчатых передачах, подшипниках валов, карданных шарнирах и шлицевых соединениях, а также перемешивание масла в картерах коробки передач (КП), раздаточной коробки (РК) и главной передачи (ГП).

Суммарные потери в трансмиссии можно представить в виде совокупности скоростных и силовых потерь. При этом силовые потери обусловлены силами трения при передаче нагрузки от двигателя к ведущим колесам автомобиля, а скоростные потери (М_с) – это те, которые связаны с процессом перемешивания трансмиссионного масла. Таким образом, момент сопротивления трансмиссии, приведенного к ведущим колесам автомобиля можно определить по формуле:

М_тр = М_тро + кV_а + М_к, (43)

где М_тро - момент сопротивления трансмиссии на холостом ходу при предельно малой скорости вращения валов, Нм;

к,  - коэффициенты, характеризующие скоростные и силовые потери в трансмиссии.

Величина момента зависит от скорости вращения и передачи усилий, теплового состояния трансмиссии.