Расчет номинальной мощности двигателя

 

Важнейший параметр двигателя - мощность. При повышенной мощности двигателя улучшаются динамические свойства автомобиля, а следовательно увеличивается его средняя скорость движения. Но при этом повышаются масса и размеры двигателя, его стоимость, снижается экономичность. В тоже время, при недостаточной мощности двигателя автомобиль, обладая низкими тягово-скоростными свойствами, будет иметь низкую производительность, а следовательно - будет создавать помехи для более скоростных транспортных средств, движущихся в общем транспортном потоке.

Мощность двигателя (Ne, кВт) необходимая для движения полностью нагруженного автомобиля с установившейся максимальной скоростью (υ_max,км/ч) в заданных дорожных условиях, определяется по формуле:

 

 (3)

где ψ_υ - суммарный коэффициент дорожного сопротивления, которое может преодолеть автомобиль, двигаясь с максимальной скоростью;

W_B - фактор обтекаемости, Нс²/м²;

η _тр- механический КПД трансмиссии.

Величину суммарного коэффициента дорожных сопротивлений (ψ_υ), для легковых автомобилей принимают равным коэффициенту сопротивления качению (f), считая, что максимальную скорость легковой автомобиль может развить только на горизонтальном участке ровной дороги с твердым покрытием. В этом случае коэффициент ψ_υ можно определить следующим образом:

  (4)

где f₀ - коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля со скоростью менее 54 км/ч (принимаем f_o=0,018).

Величина W_B в формуле определяется из выражения:

  (5)

 

где к_в - коэффициент сопротивления воздуха, зависящий от формы и качества поверхности автомобиля (принимается: для легковых автомобилей 0,2-0,35 Нс²/м⁴);

F_л - площадь лобового сопротивления автомобиля, м². Величина - F_л может быть определена по формулам:

· для легковых автомобилей:

  (6)

 

где В,Н - соответственно наибольшая ширина и высота автомобиля, м.

В - 1,785 м; Н - 2,050 м.

Отсюда

Механический КПД трансмиссии (η_тр) в формуле на этапе расчетов, можно определить из выражения:

  (7)

где η_к - КПД коробки перемены передач (для коробок с высшей прямой передачей η_к=0,98 - 0,99);

η_р - КПД раздаточной коробки, η_р =0,93 - 0,97;

η_кар- КПД карданной передачи, η_кар =0,97 - 0,98;

η_г - КПД главной передачи (для автомобилей с одинарной главной передачей л_г=0,96 - 0,97).

Полученные расчетом значения показателей ψ_υ, W_B и η_тр, подставляются в формулу и определяется мощность двигателя - N_e.

При известной величине N_e, максимальную (номинальную) мощность двигателя (N_eн, кВт) рассчитываем по формуле:

 (8)

где λ - коэффициент, характеризующий отношение частоты вращения (n_υ max, мин^-1) коленчатого вала двигателя при максимальной скорости движения автомобиля к частоте вращения (n_υ мин^-1) при номинальном режиме работы двигателя.

Коэффициент λ для автомобилей, имеющих двигатели с искровым воспламенением (карбюраторные и инжекторные) составляет для легковых автомобилей λ=1,2).

Частота вращения (n_н мин'¹) коленчатого вала при максимальной мощности двигателя (т.е. при номинальном режиме его работы) вычисляется:

- для двигателей с искровым воспламенением (карбюраторных и инжекторных)

 

 (9)

 

где n_umax - частота вращения коленчатого вала при максимальной скорости движения автомобиля мин^-1 (принимается по заданию).