Типовая упрощенная методика

Частный случай типовой методики. В основе упрощенной методики лежит предположение, что двигатель прототипа характеризуется коэффициентами приспособляемости K_ω = 2 и K_T = 1,25, при которых коэффициенты полинома (26) a = b = 1, c = –1, что характеризует (очень приближенно) нефорсированный двигатель с карбюратором старой конструкции с не настроенной на резонанс выхлопной системой.

По типовой упрощенной методике зависимость (19) принимает вид

.                                   (27)

Р _D рассчитывают по зависимости (21), а зависимость (1.26) резко упрощается

.                         (28)

Новая методика

Необходимость в разработке новой методики возникла из-за того, что зависимости мощности и крутящего момента от угловой скорости современных двигателей невозможно с приемлемой для практики точностью описать полиномами даже шестой степени, не говоря уж о полиноме третьей степени, применяемого в типовой методике. Новые двигатели имеют системы изменения фаз газораспределения (VVTi , DualVVTi , VTEC и т.п.), широко применяют компрессоры и/или турбины во впускном коллекторе, непосредственный впрыск топлива в камеру сгорания, изменяют степень сжатия в камерах сгорания. Все эти системы сильно влияют на форму кривой крутящего момента, делая ее практически горизонтальной и спрямленной в большей части рабочего диапазона угловых скоростей. Полином такой зависимости становится чрезвычайно громоздким и неприемлемым.

Сущность новой методики заключается в подборе такого двигателя, который бы при движении автомобиля на прямой передаче в КП на скорости V_D = 70…90 км/ч обеспечивал бы возможность разгона с ускорением, характеризуемым динамическим фактором D, указанным в задании на проектирование автомобиля. Именно на скоростях 70…90 км/ч важна разгонная динамика автомобиля, так как она влияет на безопасность обгонов.

Как и по типовой методике, расчет выполняется в два этапа.

Порядок расчета.

1. Для отыскания угловой скорости двигателя при скорости автомобиля V_D на прямой передаче в КП необходимо составить пропорцию, предполагая, что на максимальной скорости автомобиля двигатель будет иметь угловую скорость, равную угловой скорости при максимальной мощности ω_р (часто называемой номинальной):

.                                        (29)

 с^–1.

Значение 283 с^–1 (2702 об/мин) не удобно для дальнейшей обработки (см. ниже табл. 5). Примем ближайшее «круглое» (при отображении в размерности об/мин) значение угловой скорости 262 с^–1 (2500 об/мин). Тогда

.   м/с = 83,4 км/ч.

2. Вычисляем мощность двигателя P_D, необходимую для начала разгона с динамическим фактором D со скорости V_D. Расчет ведется по формуле (21):

56209 Вт.

Таким образом, для того, чтобы автомобиль показал заданную динамичность на скорости 83,4 км/ч, необходим двигатель, развивающий мощность чуть более 56 кВт при угловой скорости 262 с^–1.

3. Далее определим максимальную мощность  при ω_р двигателя, развивающего мощность P_D при угловой скорости ω_D.

Так как разработкой и изготовлением двигателей чаще занимаются поставщики автокомпонентов, то выбираем двигатель по каталогам продукции этих поставщиков. При этом по ВСХ предлагаемого производителями двигателя подбираем такой, у которого бы его мощность при угловой скорости ω_D  была бы равна или чуть больше рассчитанной P_D (ω_D рассчитывается по (29) для каждого конкретного двигателя по его ω_р).

В учебных задачах для упрощения поиска двигателя допускается использование ВСХ двигателя автомобиля-прототипа

   или ,         (30)

где верхний индекс п показывает, что параметр относится к характеристикам двигателя автомобиля-прототипа;  и  мощность по ВСХ двигателя прототипа при угловой скорости соответственно ω_р и ω_D;  и  – крутящий момент по ВСХ двигателя прототипа при угловой скорости соответственно ω_р и ω_D.

5. ВСХ двигателя Ford Focus II Duratec 1,8 16V 125 л.с.*

пе, мин–1	800	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5500	6000	6500
ωe , с–1	84	105	157	209	262	314	367	419	471	524	576	628	681
, кВт	10,8	14	22,8	31,3	39,8	48	57	67	75	77	77,5	78	75
, Н∙м	129	134	145	149	152	153	156

160