книги из ГПНТБ / Артамонов, М. Д. Основы теории и конструкции автомобиля учебник

Равномерное распределение топлива между цилиндрами дви­ гателя создает благоприятные условия для работы двигателя иа обедненпых смесях. Карбюраторные двигатели работают на смесях

мости среднего эффективного давления от коэффициента избытка воздуха для одноцилиндрового двига­ теля с карбюратором (кривая 1) и впрыском легкого топлива в цилиндр (кривая 2). На приведенном графике видно, что наи­ большее превышение давления р с в двигателе с впрыском бензина над давлением р е карбюраторного двигателя имеет место при работе на обогащенных смесях.

§ 4. ФАКЕЛЬНОЕ ЗАЖИГАНИЕ

Факельное зажигание смеси обеспечивает нормальную работу дви­ гателя на бедных смесях, что улучшает его топливную экономич­ ность.

Схема камеры сгорания двигателя с факельным зажига­ нием смеси показана на рис. 33. Камера сгорания состоит из

Наполнение камер бедной и обогащенной смесями происходит во время впуска через клапаны 2 и 6. В конце такта сжатия между электродами свечи зажигания 7 проскакивает искра, воспламе­ няющая обогащенную смесь в предкамере. Давление в предкамере резко возрастает, в результате чего из предкамеры через каналы А выбрасываются в основную камеру факелы пламени. Из-за боль­ шой поверхности контакта и интенсивного вихревого движения факелы воспламеняют бедную смесь в основной камере и обеспе­ чивают сгорание ее с высокими скоростями.

Применение факельного зажигания бедной горючей смеси значительно улучшает топливную экономичность двигателя. Этот способ зажигания обеспечивает устойчивую работу двигателя

80

обеспечивает также полное сгорание топлива и возможность неко­ торого повышения степени сжатия двигателя.

На рис. 34 показана головка одного из цилиндров двигателя ГАЗ-51Ф с факельным зажиганием, разработанного на Горьков­

91

3 п 5, которые открываются одновременно коромыслами 4. В каж­ дой предкамере установлена свеча зажигания 1.

Сравнение удельных эффективных .расходов топлива для дви­ гателя ГАЗ-51 с нижним расположением клапанов (кривая 1 иа рис. 35) н двигателя ГАЗ-51 Ф с верхним расположением клапанов и факельным зажиганием (кривая 2) проведено по нагрузочным характеристикам этих двигателей. Из приведенных кривых следует, что применение факельного зажигания обеспечивает значительную экономию топлива, особенно на малых и средних нагрузках.

§ 5. РОТОРНО-ПОРШНЕВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Основное отличие роторно-поршневых двигателей от поршневых двигателей внутреннего сгорания состоит в том, что у первых от­ сутствует кривошипно-шатунный механизм, необходимый для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Попытки создать работоспособный и экономичный роторно­ поршневой двигатель были предприняты давно, но осуществить

Рис. 36. Поперечный разрез и схема работы роторно-поршневого двигателя:

1 — рабочая полость; 7 — зубчатое колесо; 2 — корпус, у — ротор

это удалось только более 20 лет назад инженеру Ф. Ванкелю совместно с фирмой NSU (ФРГ). Ниже приведен принцип действия и краткое описание двигателя Ф. Ванкеля.

Роторно-поршневой двигатель (рис. 36) состоит из неподвижного охлаждаемого водой корпуса 2 с рабочей полостью I, имеющей форму двух сопряженных цилиндров. Внутри корпуса, закрытого торцовыми крышками, установлен ротор 3, который, вращаясь относительно своей оси, одновременно обкатывается вокруг непод­ вижного зубчатого колеса 1 при помощи внутризубчатого венца.

82

83

илп чугупа, охлаждается маслом, которое масляный насос нагне­ тает в канал А эксцентрикового вала.

На двигатель установлены водяной 7 и масляный 13 насосы, масляный фильтр 14, карбюратор 8, генератор 12 и стартер 15.

§ 6. МНОГОТОПЛИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Быстрое развитие транспортного дизелестроеппя и растущее потребление тяжелого топлива вызвало необходимость использо­ вания освободившегося бензина и ликвидации дефицита дизельного топлива. Одним из решений этой проблемы является использование бепзпна в качестве топлива для дизелей, что, кроме того, обеспе­ чивает создание высокоэкономичного бензинового двигателя.

Многотопливным двигателем называют дизель, работающий как па тяжелых (дизельное топливо и др.), так и на легких (бензин и др.) фракциях нефти. При правильной организации рабочего процесса миоготопливного быстроходного дизеля можно добиться достаточно эффективного сгорания в нем моторных топлив раз­ личных видов. Если к тому же создать условия для соответствую­ щего смесеобразования, то нагрузка на детали дизеля увеличива­ ется незначительно. Применение специальных камер сгорания обеспечивает одинаковые значения давления pz в конце сгорания как бензина, так и дизельного топлива.

§ 7. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ

При использовании на автомобиле (электромобиле) электри­ ческого двигателя уменьшается загрязнение атмосферы отрабо­ тавшими газами, снижается уровень транспортных шумов, упро­ щается управление автомобилем, а также его конструкция и тех­ ническое обслуживание, так как из трансмиссии исключается ряд сложных агрегатов и узлов. Характеристика электрического двигателя более благоприятна для работы автомобиля по сравпению с внешней скоростной характеристикой двигателя внутреннего сго­ рания (при уменьшении угловой скорости вала крутящий момент электродвигателя увеличивается).

В качестве источников электрической энергии на электромо­ билях может быть использована аккумуляторная батарея или батарея топливных элементов.

Топливный элемент представляет собой электрохимическое

fустройство, в котором химическая энергия топлива и окислителя непосредственно преобразуется в электрическую энергию.

Всуществующих конструкциях топливных элементов основ­

ным топливом является водород, а окислителем — чистый кисло­ род.

Таким образом, в топливном элементе электрическая энергия получается непрерывно в течение всего времени поступления топлива и окислителя, тогда как в гальваническом элементе

84

Час т ь в т о р а я

ТЕОРИЯ

АВТОМОБИЛЯ

Глава VII

СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА АВТОМОБИЛЬ

§ I. СИЛА ТЯГИ НА ВЕДУЩИХ КОЛЕСАХ АВТОМОБИЛЯ

Автомобиль движется в результате действия иа пего различных сил, которые разделяют на силы, движущие автомобиль, и силы, оказывающие сопротивление его движению.

Основной двшкущей силой является сила тяги, приложенная к ведущим колесам. Сила тяги возникает в результате работы дви­ гателя и вызвана взаимодействием ведущих колес и дороги. К си­ лам сопротивления относят силу трения в трансмиссии, силу сопротивления дороги и силу сопротивления воздуха.

Силу тяги РТ определяют как отношение момента на полуосях к радиусу ведущих колес при равномерном движении автомобиля.

Таким образом, для определения силы тяги необходимо знать величину радиуса ведущего колеса. Так как на колеса автомобиля установлены эластичные пневматические шины, то величина радиу­ са колеса во время движения изменяется.

Различают следующие радиусы колеса автомобиля. Статический радиус колеса гс, т. е. расстояние от поверхности

дороги до оси неподвижного колеса, воспринимающего вертикаль­ ную нагрузку.

Динамический радиус колеса гд или расстояние от поверхности дороги до оси катящегося колеса. Динамический радиус увели­ чивается с уменьшением воспринимаемой колесом нагрузки Pz и увеличением давления воздуха в шине рш. При увеличении ско­ рости автомобиля под действием центробежных сил шина растя­ гивается в радиальном направлении, вследствие чего радиус гД увеличивается.

Радиусом качения колеса гк называют радиус такого условного недеформирующегося кольца, которое имеет с данным эластичным колесом одинаковые угловую и линейную скорости. У колеса, которое катится под действием крутящего момента, элементы про­ тектора, входящие в контакт с дорогой, сжаты, и колесо при рав­

86

ной угловой скорости проходит меньший путь, чем во время сво­ бодного качения; у колеса же, нагруженного тормозным моментом, элементы протектора, входящие в контакт с дорогой, растянуты. Поэтому тормозное колесо проходит при равных угловых скорос­ тях больший путь, чем свободно катящееся колесо. Таким образом, под действием крутящего момента радиус гк уменьшается, а под действием тормозного момента, наоборот, увеличивается.

Для определения величины гк на дороге мелом или краской наносят поперечную линию, на которую накатывается колесо автомобиля, а затем оставляет на дорого отпечатки. Замерив расстояние I между крайними отпечатками, определяют радиус качения (в м) по формуле

Разница между радиусами га и гн в основном вызвана проскаль­ зыванием в области контакта шины с дорогой. Если проскальзы­ вания нет (ведомое колесо), то радиусы гд и г„ приблизительно равны между собой. В случае полного буксования колеса расстоя­ ние 1 = 0, следовательно, и радиус гк = 0. Во время скольжения заторможенных невращающихся (блокированных) колес, т. е. при движении «юзом», число оборотов п = 0, и величина радиуса качения становится бесконечно большой.

Введение переменных значений радиуса в расчеты значительно усложняет последние. На дорогах (^твердым покрытием ведущие колеса пробуксовывают сравнительно редко, и изменения радиуса гк невелики. Поэтому обычно численные значения радиусов гк, гл и гс считают одинаковыми и обозначают буквой г.

Величины г приведены в технических характеристиках шин. Если они отсутствуют, то величину г (в м) можно приближенно

рокопрофильных шин и в пределах 0,2—0,3 для ароч­ ных шин и пневмокатков.

§ 2. К. П. Д. ТРАНСМИССИИ

Мощность от двигателя к ведущим колесам передают агрегаты трансмиссии. Часть мощности при этом затрачивается на преодо­ ление трения менаду зубьями шестерен коробки передач и веду­ щего моста, в подшипниках и сальниках, а также на преодоление трения шестерен о масло и на его разбрызгивание. Поэтому тяговая

87

мощность 7VT, подводимая к ведущим колесам при равномерном движении автомобиля, меньше эффективной мощности двигателя Neна величину мощности Лгтр,затрачиваемой на преодоление трения:

Один из способов определения потерь энергии в трансмиссии заключается в следующем. На автомобиль вместо двигателя уста­ навливают балансирный электродвигатель, а к полуосям присое­ диняют валы балансирных тормозных генераторов (электротор­ мозов). Электродвигатель от трансмиссии автомобиля вращает валы электротормозов, у которых в цепи якорей включены резис­ торы (сопротивления), создающие необходимую) нагрузку. Замерив при помощи тахометров угловые скорости вращения якорей и

представляет собой потерю мощности в трансмиссии N Tp. Часто потери энергии в трансмиссии оценивают по величине

момепта трения А/тр (в Н-м), приведенного к ведущим колесам

где сок — угловая скорость ведущих колес в рад/с.

Величины М тр и N rp учитывают два вида потерь: гидравлические потери и потери, связанные с трением между зубьями шестерен и в карданных шарнирах. Гидравлические потери вызваны пере­ балтыванием и разбрызгиванием масла в картерах коробки пере­ дач и ведущего моста. Они почти не зависят от величины передава­ емого момента, по изменяются с изменением угловой скорости деталей, вязкости и количества масла, залитого в картеры. Гид­ равлические потери оценивают момептом М с, который нужно при­ ложить к вывешенным ведущим колесам автомобиля, чтобы про­ вернуть валы трансмиссии вхолостую (без. нагрузки).

На рис. 38, а показаны экспериментальные зависимости мо­ мента M v от скорости движения для автомобилей некоторых марок.

При отсутствии экспериментальных данных для автомобилей

порциональными моменту, передаваемому трансмиссией, и не зави­ сящими от скорости вращения деталей. Эти потери оценивают мо­ ментом Мм.

1 В данной книге под весом понимается сила тяжести.

88

Общий характер зависимостей суммарного момента трения Мтг в трансмиссии и его составляющих М г и Мм от передаваемого момента показан на рис. 38, б. Горизонтальные прямые характе­ ризуют величину М г, а наклонные — величину М ТГ) = М г + Мм. Пусть какому-то периоду времени соответствуют сопротивления М'м, М г и М тр' , изображенные сплошными линиями. Если в резуль­ тате уменьшения вязкости масла или скорости вращения гидрав­ лические потери уменьшатся до М\р, то суммарный момент станет равным М ?р (штрихпунктирные линии). Если же увеличатся по-

а — зависимость момента Мг от-

скорости автомобиля; б — измене­ ние момента Мтр и его составляю­

щих; в — определение момента тре­ ния; 1 —автомобиль «Москвич-408»; 2 — автомобиль ГАЗ-24 «Волга»;

3 — автомобиль ГАЗ-53А; 4 — авто­ мобиль ЗИЛ-130

тери в зацеплении зубьев шестерен и момент Ммвозрастет до М„' (штриховая линия), то суммарный момент окажется равным ilfjp.

Согласно рис. 38, в можно написать

к, I, т — соответственно числа пар цилиндрических и конических шестерен и число карданов, передающих крутящий момент.

Зная величину момента Мтр, можно определить силу сопротив-

ления-трансмиссии (в Н)

В зависимости от режима работы трансмиссии используют раз­ личные способы оценки потерь. Так, если энергию трансмиссия

89