Топливно-экономический расчет автомобиля

Топливно-экономический расчет автомобиля включает построение двух графиков: 1) графика экономической характеристики автомобильного двигателя g = f(v); 2) графика экономической характеристики автомобиля G_S = f(v).

Основным показателем топливной экономичности является график экономической характеристики автомобиля. Этот график может быть построен по данным дорожных испытаний. Если же дорожные испытания провести невозможно, как, например, в нашем случае, когда необходимо получить представление об экономичности проектируемого автомобиля, то экономическую характеристику автомобиля строят аналитически. Для этого необходимо иметь график экономической характеристики автомобильного двигателя. Но чтобы построить эту характеристику, необходимо иметь характеристики двигателя, построенные при частичных нагрузках. Их получают путем стендовых испытаний двигателя.

Мы не располагаем этими кривыми. Для того, чтобы построить кривую экономической характеристики автомобильного двигателя придется воспользоваться теоретическими кривыми, графически выражающими зависимость удельного расхода топлива от нагрузки и от частоты вращения вала двигателя.

График 3.1 позволяет определить коэффициент K_N показывающий зависимость удельного расхода от % загрузки двигателя.

График 3.2 дает величину коэффициента K_n выражающего зависимость удельного расхода от частоты вращения вала двигателя. Здесь за 100% принимается частота вращения n_N при максимальной мощности двигателя.

Зная удельный расход g_N при максимальной мощности, который задается как исходная величина, и имея коэффициенты K_N и К_п, можно определить значение g для любых условий движения, т. е. при любой скорости движения по любой дороге.

Для того что бы получить величину коэффициента K_N, необходимо определить процент использования мощности двигателя при движении с различной скоростью по дорогам разного качества, т. е. с различным коэффициентом ψ.

Выбираем три типа дорог: с коэффициентами ψ₁ = 0,02, ψ₂ = 0,025 и ψ₃ = 0,04. При построении экономической характеристики грузовых автомобилей большой грузоподъемности (свыше 7 - 8 т) следует принять ψ₃ = 0,03. Для каждой дороги вычисляют мощность, затрачиваемую при движении с разной скоростью, приведенную к валу двигателя.

Рис 3.1

Рис 3.2

Из баланса мощности при установившемся движений известно, что

, (3.1)

Результаты подсчетов сводят в табл. 11.

Таблица 11

n об/мин	v м/с (км/ч)	Ne кВт	Nω кВт	Ψ1	Ψ2	Ψ3
Nψ1’ кВт	Nψ1’+Nω’ кВт	Nψ2’ кВт	Nψ2’+Nω’ кВт	Nψ3’ кВт	Nψ3’+Nω’ кВт

n, V, N_e, N_ω из табл. 6.

По результатам подсчетов суммарной затрачиваемой мощности N_ψ’ + N_w’ определяют процент использования мощности двигателя при каждом значении скорости v при движении на прямой передаче

, (3.2)

Для тех же условий движения подсчитывают процент использования частоты вращения вала двигателя:

, (3.3)

где n_N - частота вращения при максимальной мощности;

n - частота вращения, соответствующая каждому значению v.

По проценту использования N и п на вспомогательных графиках находят значения коэффициентов K_N и К_n и данные сводят в табл. 12.

 

Таблица 12

n об/мин	v м/с (км/ч)	Ne кВт (л.с.)	n %	Kn	Ψ1	Ψ2	Ψ3
N %	KN	N %	KN	N %	KN

Тогда удельный расход топлива при любом режиме движения составит:

, (3.4)

где g_N – задано.

Результаты подсчетов g сводят в табл. 13:

Таблица 13

n об/мин	v м/с (км/ч)	Kn	Ψ1	Ψ2	Ψ3
KNKN	g1 г/(кВт ч)	KNKN	g2 г/(кВт ч)	KNKN	g3 г/(кВт ч)

При работе двигателя на полном дросселе при 100% используемой мощности удельный расход будет зависеть только от частоты вращения вала двигателя n, т.е.

, (3.5)

Значения удельного расхода для этого случая подсчитывают и сводят в табл. 14.

Таблица 14

n об/мин	v м/с (км/ч)	n %	Kn	g’ г/(кВт ч)

Поданным таблиц строят график экономической характеристики автомобильного двигателя, примерный вид которого представлен на рис 3.3.

Теперь можно приступить к построению экономической характеристики автомобиля. Расход топлива в килограммах на 100 км пробега может быть определен по формуле

, (3.6)

Здесь v – скорость автомобиля, км/ч.

Все данные для этого подсчета берут из предыдущих таблиц.

Сводят результаты подсчетов в табл. 15.

Таблица 15

n об/мин	v м/с (км/ч)	Ψ1	Ψ2	Ψ3
g1 г/(кВт∙ч)	Nψ1’+Nω’ кВт	QS1 кг/100 км	g2 г/(кВт∙ч)	Nψ2’+Nω’ кВт	QS2 кг/100 км	g3 г/(кВт∙ч)	Nψ3’+Nω’ кВт	QS3 кг/100 км

И для режима работы на полном дросселе в табл. 16:

, (3.7)

Рис 3.3 График экономической характеристики двигателя

Таблица 16

v (км/ч)	Ne кВт (л.с.)	g’ г/(кВт∙ч) (г/(л.с∙ч))	QS’ кг/100 км

Примерный характер кривых графика экономической характеристики автомобиля дан на рис. 3.4.

Рис 3.4 Экономическая характеристика автомобиля

Следует иметь в виду, что графики экономической характеристики, построенные по этой методике, не могут претендовать на высокую точность.

Однако для представления об экономичности проектируемого автомобиля их достоверность вполне достаточна. Как было сказано, наибольшая точность тяговой и экономической характеристик может быть получена при дорожных испытаниях.

 

Приложение

Таблица 1

Коэффициенты сопротивления качению f и
коэффициент сцепления φ автомобилей

Вид почвы или дороги	Коэффициент сопротивления качению f	Коэффициент сцепления φ
Асфальтированное шоссе	0,015-0,020	0,6-0,75
Гравийно-щебёночная дорога	0,020-0,030	0,5-0,65
Булыжная мостовая	0,025-0,035	0,4-0,5
Сухая грунтовая дорога	0,03-0,05	0,5-0,7
Грунтовая дорога после дождя	0,05-0,15	0,35-0,5
Песок	0,17-0,30	0,65-0,75
Снежная укатанная дорога	0,03-0,04	0,3-0,35

 

Таблица 2

Данные из технических характеристик грузовых автомобилей

Параметры	Марки автомобилей
ГАЗ- 3307	ГАЗ	ГАЗ	ГАЗ- 66	ЗИЛ- 431410
Грузоподъёмность, кг
Максимальная мощность двигателя, кВт (л.с.)	88,5 (120)	73,5 (100)	80,8 (110)	84,6 (115)	110,3 (150)
Частота вращения коленвала при макс. мощн. двиг., об/мин
Максимальный вращающий момент двигателя, Н·м (кгс·м)	284,5 (29,0)			284,4 (29,0)	402,1 (41,0)
Частота вращения коленвала при Мдв max., об/мин		2400-2600	2400-2600
Собственная масса снаряжённого автомобиля, кг
Полная масса автомобиля с экипажем, кг
Доля полной массы, приходящийся на ведущие колёса, %	75,5			52,9	73,0
Колёсная схема	4х2	4х2	4х2	4х4	4х2
Размер шин, дюйм и (мм)	8,25-20,9			12,00-18	(260-508)
Максимальная скорость автомобиля, м/с (км/ч)	23,6 (85)			25,0 (90)	25,0 (90)
Постоянное передаточное число трансмиссии, iпост	6,83			6,83	6,32
Коробка передач	4-ступ. 4-прямая	5 - ступ	5 - ступ	4-ступ. 4-прямая	5-ступ. 5-прямая

Продолжение табл. 2

Параметры	Марки автомобилей
ЗИЛ-433100	ЗИЛ-	КамАЗ-5320	КамАЗ-	Урал
Грузоподъёмность, кг
Максимальная мощность двигателя, кВт (л.с.)	(185)	(108,8)	154,4 (210)	154,4 (210)	154,4 (210)
Частота вращения коленвала при макс. мощн. двиг., об/мин
Максимальный вращающий момент двигателя, Н·м (кгс·м)	(52)		637,5 (65,0)	637,5 (65,0)	637,5 (65,0)
Частота вращения коленвала при Мдв max., об/мин		1300-1700
Собственная масса снаряжённого автомобиля, кг
Полная масса автомобиля с экипажем, кг
Доля полной массы, приходящийся на ведущие колёса, %	68,2		72,5	66,9	-----
Колёсная схема	4х2	4х2	6х4	6х6	6х6
Размер шин, дюйм и (мм)	(260-508		(260-508)	(260-508	14-20 (370-508)
Максимальная скорость автомобиля, м/с (км/ч)			23,6 (80)	23,6 (80)	23,6 (80)
Постоянное передаточное число трансмиссии, iпост	5,29		5,94	7,22	7,32
Коробка передач	9-ступ 9-прямая		10-ступ 9-прямая	5-ступ 5-прямая	5-ступ 5-прям.

Окончание табл. 2

Параметры	Марки автомобилей
МАЗ-5337	МАЗ	КРАЗ-
Грузоподъёмность, кг
Максимальная мощность двигателя, кВт (л.с.)	(180)	(360)	(300)
Частота вращения коленвала при макс. мощн. двиг., об/мин
Максимальный вращающий момент двигателя, Н·м (кгс·м)	(68)	(153)	(110)
Частота вращения коленвала при Мдв max., об/мин
Собственная масса снаряжённого автомобиля, кг
Полная масса автомобиля с экипажем, кг
Доля полной массы, приходящийся на ведущие колёса, %	62,5		70,5
Колёсная схема	4х2	6х4	6х6
Размер шин, дюйм и (мм)	12,00-20	11-20	(440-533)
Максимальная скорость автомобиля, м/с (км/ч)	23,6 (85)	(100)	23,6 (80)
Постоянное передаточное число трансмиссии, iпост	7,70	3,97	8,173
Коробка передач	5-ступ. 4-прямая	16-ступ. 15-прямая	8-ступ. 7-прямая

Данные из технических характеристик легковых автомобилей

Таблица 3

Параметры	Марки автомобилей
ВАЗ-1111	ЗАЗ - 1102	ВАЗ 2106	ВАЗ-21213	ВАЗ-2109	ВАЗ-21093
Число мест
Рабочий объём цилиндров двигателя, л	0,649	1,091	1,57		1,3	1,5
Максимальная мощность двигателя, кВт (л.с.)	21,5 (29,3)	39,0 (53)	55,5 (75,5)	(81,52)	(63,7)	51,5 (70)
Частота вращения коленвала при макс. мощн. двиг., об/мин
Максимальный вращающий момент двигателя, Н·м (кгс·м)	44,1 (4,51)	80,4 (8,2)	(11,8)	(13,2)	(9,6)	106,4 (10,85)
Частота вращения коленвала при Мдв max., об/мин		3000-3500
Собственная масса снаряжённого автомобиля, кг
Полная масса автомобиля с экипажем, кг
Доля полной массы, приходящийся на ведущие колёса, %	50,8	51,2	54,2	----	50,4	50,4
Колёсная схема	2х4	2х4	4х2	4x4	2x4	2x4
Размер шин, дюйм и (мм)	135/80 R12	155/70R13	175/70 R13	175/80 R16	175/70R13	175/70 R13
Максимальная скорость автомобиля, м/с (км/ч)	33,3 (120)	40,3 (145)	41,7 (150)	36,7 (132)	41,1 (148)	43,3 (156)
Постоянное передаточное число главной передачи	4,54	3,875	4,1	4,1	3,94	3,94
Коробка передач	4-х ступ.	5-х ступ.	4-х ступ.	5-х ступ.	5-х ступ.	5-х ступ.

Продолжение табл. 3

Параметры	Марки автомобилей
ВАЗ-2110	ВАЗ-2111	ГАЗ-3110 (402 дв.)	ГАЗ-3110 (406 дв.)	УАЗ-3162	УАЗ-31512
Число мест
Рабочий объём цилиндров двигателя, л	1,5	1,5	2,445	2,3	2,7	2,445
Максимальная мощность двигателя, кВт (л.с.)	57,5 (78)	(91)	73,5 (100)	(131)	(133)	(90)
Частота вращ. коленвала при макс. мощн. двиг., об/мин
Максимальный вращающий момент двигателя, Н·м (кгс·м)	(12,03)		181,5 (18,5)			171,6 (17,5)
Частота вращения коленвала при Мдв max., об/мин			2400-2600			2200-2500

Окончание табл. 3

Собственная масса снаряжённого автомобиля, кг
Полная масса автомобиля с экипажем, кг
Доля полной массы, приходящийся на ведущие колёса, %			52,2	52,2		57,2 (задн)
Колёсная схема	2Х4	2х4	4х2	4х2	4х4	4х4
Размер шин, дюйм и (мм)	175/65 R14	175/65 R14\	195/65 R15	195/65 R15	225R16	8,40-15
Максимальная скорость автомобиля, м/с (км/ч)	51,39 (175)		38,9 (140)	48,6 (175)		31,94 (115)
Передаточное число главной передачи	3,71	3,71	3,9	3,9	4,375	4,65
Коробка передач	5-ступ.	5-ступ.	5- ступ.	5- ступ.	5- ступ.	4-ступ.

 

Данные из технических характеристик автобусов

Таблица 4

Параметры	Марки автомобилей
ПАЗ-3205	ЛИАЗ - 5256	ЛАЗ – 699Р	КАвЗ-3976
Вместимость: Общее число мест, ном. Предельное Для сидения
Максимальная мощность двигателя, кВт (л.с.)	88,3 (120)	(195)	(175)	88,3 (120)
Частота вращения коленвала при макс. мощн. двиг., об/мин	3200-3400	2150-2250
Максимальный вращающий момент двигателя, Н·м (кгс·м)	284,5 (29)	(70)	(48)	284,5 (29)
Частота вращения коленвала при Мдв max., об/мин	2000-2500	1400-1600	1800-2000	2000-2500
Собственная масса снаряжённого автомобиля, кг
Полная масса автомобиля с экипажем, кг
Доля полной массы, приходящийся на ведущие колёса,%	62,87	64,22		73,29
Колёсная схема	4х2,2	4х2,2	4х2,2	4х2,2
Размер шин, дюйм и (мм)	8,25R20 (240R508)	11/70R22 (280/70R572)	10,00 R20 (280R580)	8,25R20 (240R508)
Максимальная скорость автомобиля, м/с (км/ч)	22,2 (80)	19,4 (70)	27,7 (100)	(90)
Постоянное передаточное число трансмиссии, iпост	6,83	5,44	7,19	6,17
Коробка передач	4-ступ	3-ступ+гидро трансф.	5-ступ	4-ступ

 

Содержание

 

Введение 3

Общие указания 4

1. Выбор и определение основных параметров
трансмиссии автомобиля 5

1.1. Определение полной массы автомобиля 5

1.2. Подбор пневматических шин 5

1.3. Выбор кинематической схемы трансмиссии
автомобиля и определение КПД трансмиссии 7

1.4. Построение внешней скоростной характеристики
двигателя 9

1.5. Определение передаточных чисел коробки передач
и трансмиссии 13

2. Тяговый расчёт автомобиля 15

2.1. График тягового баланса 16

2.2. График баланса мощности 17

2.3. Динамический паспорт автомобиля 18

2.4. График ускорений 21

2.5. График времени разгона 23

2.6. График пути разгона 25

3. Топливно-экономический расчёт автомобиля 26

Приложение 34

 

Составители: Федюнин Павел Иванович,

Матяш Сергей Петрович

 

Автомобили

 

 

Методические указания

по выполнению курсового проекта

 

 

Редактор: Н.К. Крупина

Компьютерная верстка: С.П. Матяш

 

Подписано к печати

Формат 60х84 1/116

Объем 2,5 уч.-изд. л. Тираж 200 экз. Изд. №

Заказ №

 

 

_________________________________________________________

 

Отпечатано в мини-типографии Инженерного института НГАУ

630039, Новосибирск, ул. Никитина, 147.