Расчет мощности двигателя по максимальной скорости автомобиля

 

Мощности двигателя должно хватить для разгона автомобиля до максимальной скорости, указанной в задании на проектирование автомобиля. На максимальной скорости автомобиль испытывает сопротивление качению колес и аэродинамическое сопротивление. Разгон на максимальной скорости уже невозможен, также как невозможен подъем в гору без потери скорости:

,             (18)

где M – расчетная масса автомобиля, кг; V_max – максимальная скорость автомобиля по заданию на проектирование, м/с; c_x – коэффициент обтекаемости; ρ_в – плотность воздуха на высоте 200 м над уровнем моря, ρ_в = 1,202 кг/м³ [5]; А – площадь миделева сечения автомобиля, рассчитанная по формуле (16), м²; η_тр – КПД трансмиссии на прямой передаче в КП (см. п. 2.8); К_р – коэффициент коррекции мощности, учитывающий потери мощности на привод генератора, компрессора кондиционера, насоса гидроусилителя руля, вентилятора системы охлаждения, потери в выхлопной системе и т.п., К_р = 0,95; f_max – сопротивление качению шины при максимальной скорости автомобиля (см. п. 2.6).

Для Форд-Фокус

.

А = 0,78 ∙ 1,823 ∙ 1,484 = 2,11 м².

115845 Вт.

Таким образом, для поддержания максимальной скорости 55,55 м/с (200 км/ч) автомобиля при расчетной массе (загрузка 3 человека или 215 кг) необходим двигатель мощностью чуть менее 116 кВт (≈157 л.с.).

Расчет мощности двигателя по динамическому фактору автомобиля

 

Следует выбрать одну из нижеследующих методик (для студентов-заочников рекомендуется типовая упрощенная методика, студентов очного обучения – новая методика).

Типовая методика

Методика дает приемлемый результат при расчете карбюраторных слабо форсированных двигателей (степень сжатия менее 6) с ненастроенной выхлопной системой (для современных автомобилей не подходит).

В основе всех методик лежит предположение, что у нового двигателя форма (но не численные значения) кривых зависимостей внешней скоростной характеристики (ВСХ) будет такая же, как и у прототипа.

Порядок расчета.

1. Находим скорость автомобиля V_D, на которой должна быть обеспечена требуемая динамика автомобиля, характеризуемая динамическим фактором D, приведенным в задании на проектирование автомобиля. При этом предполагается, что автомобиль движется на прямой передаче в КП, а угловая скорость коленчатого вала двигателя соответствует оборотам максимального крутящего момента :

,                                             (19)

где K_ω – коэффициента приспособляемости по угловой скорости

;        ,                          (20)

где ω_р – номинальная угловая скорость двигателя (угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности двигателя), с^–1; K _Т – коэффициента приспособляемости по моменту; Т _max– максимальный крутящий момент двигателя, Н∙м; Т_р – крутящий момент при максимальной мощности двигателя, Н∙м.

2. Находим мощность (не максимальную!), которую должен развить двигатель, для обеспечения заданной динамики D на скорости V_D (при этом угловая скорость двигателя будет равна ):

.                     (21)

Расшифровку входящих параметров (кроме упомянутых выше D и V_D) см. зависимость (18).

3. По коэффициентам приспособляемости прототипа находим коэффициенты a , b , c полинома третьей степени, описывающего кривую зависимости мощности двигателя от относительной угловой скорости двигателя ω_е/ω_р:

;                               (22)

;                                   (23)

.                                      (24)

Корректность расчета коэффициентов a , b , c проверяем следующим равенством

a + b + c = 1.                                      (25)

4. Максимальную мощность двигателя рассчитываем, используя упомянутый выше полином третьей степени

.         (26)

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: