Расчетно-Практическое занятие №1
Тема: «Расчет необходимой мощности и построение внешней скоростной характеристики двигателя автомобиля».
Задание. Рассчитать необходимую мощность и построить внешнюю скоростную характеристику (ВСХ) бензинового двигателя для легкового автомобиля.
Исходные данные:
mа = 1,6 т – полная масса автомобиля;
ηТ = 0,92 - КПД трансмиссии автомобиля;
Vтах = 160 км/ч (44,5 м/с) - максимальная скорость автомобиля;
f0 = 0,015 – коэффициент сопротивления качению в начале движения автомобиля;
– коэффициент обтекаемости автомобиля (здесь: сх – коэффициент аэродинамического сопротивления; ρ – плотность воздуха);
F = 2,1 м2 – лобовая площадь автомобиля;
gN = 290 г /(кВт . ч) – удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности двигателя;
nN = 4800 мин -1 - частота вращения вала двигателя на максимальной мощности;
nн = 5600 мин -1 - номинальная (тах) частота вращения коленчатого вала двигателя;
nmin= 1000 мин -1 - минимальная частота вращения коленчатого вала ДВС (рис.1).
Расчетные зависимости:
Необходимая мощность двигателя для обеспечения заданной максимальной скорости автомобиля Nv (Вт) при движении по горизонтальной дороге без ускорения:
, Вт,
где fV - коэффициент сопротивления качению при максимальной скорости автомобиля Vтах:
Vтах - максимальная скорость автомобиля, м/с: (1 м/с = 3,6 км/ч);
Gа = mа·g – вес автомобиля, Н (g = 9,81 м/с2).
Максимальная мощность двигателя: 
, где a, b и с - эмпирические коэффициенты, приведенные в табл. 1; λ = nmах /nN. Принять: λ = 1,1.
Таблица 1.
Значения коэффициентов для расчета внешней скоростной характеристики двигателя:
Тип двигателя | а | b | с |
Бензиновый двигатель | 1 | 1 | 1 |
Дизель | 0,53 | 1,56 | 1,09 |
По полученному значению Nтах (кВт) рассчитывают внешнюю скоростную характеристику двигателя по формуле:
,
где nе – текущие, в пределах рабочей зоны от nmin до nн, значения частоты вращения коленчатого вала двигателя (мин -1); эта рабочая зона произвольно разбивается не менее, чем на шесть отрезков, например: n1 = nmin = 1000 мин -1, n2 = 2000 мин -1, n3 = 3000 мин -1, n4 = 4000 мин -1, n5 = nN = 4800 мин -1 , n6 = nн = 5600 мин -1.
Ne - текущее расчетное значение эффективной мощности двигателя (кВт).
Для построения кривой эффективного момента Ме (Н·м) используют формулу:
, Н·м .
При построении кривой удельного эффективного расхода топлива ge для каждого выбранного значения nе используют эмпирическую зависимость для бензиновых двигателей:
, г /(кВт· ч)
Часовой расход топлива определяют по формуле:
Gт = ge . Ne . 10-3 , кг/ч.
Данные расчета.
1) Полученные при выполнении расчетов данные для построения кривых внешней скоростной характеристики двигателя заносят в таблицу:
nе, мин -1 | Ne, кВт | Ме, Н.м | ge, г/кВт.ч | Gт , кг/ч |
n1 = nmin =1000 | ||||
n2 = 2000 | ||||
n3 = 3000 | ||||
n4 = 4000 | ||||
n5 = nN = 4800 | ||||
n6 = nн = 5600 |
2) По данным таблицы строят характеристику.
На рис.1 представлен общий (примерный) вид внешней скоростной характеристики бензинового двигателя. Все координатные оси графиков должны быть образмерены, то есть иметь конкретные численные значения соответствующих величин, полученных расчетом.
Рис.1. Примерный вид внешней скоростной характеристики бензинового двигателя.
Примечание. По результатам проведенного расчетно-практического занятия оформляют письменный отчет. Формат бумаги А-4, шрифт Times New Roman, размером 14 или 12, полуторный интервал. График выполняется с помощью компьютерного графического редактора или на милимметровой бумаге. Подобным образом должны быть оформлены отчеты для всех последующих расчетно-практических занятий.
