Predeterminarea caracteristicii exterioare a motorului si alegerea motorului ce va echipa autoturismul proiectat

Predeterminarea caracteristicii exterioare a motorului si alegerea motorului ce va echipa autoturismul proiectat

1.Predeterminarea caracteristicii exterioare a motorului din conditia de viteza maxima in palier

Prin caracteristica exterioara, se intelege functia de dependenta a momentului motor si a puterii motorului fata de turatie, la admisiune totala, reglajele motorului si temperatura de functionare fiind cele optime.Se impune prin tema o valoare a vitezei maxime la deplasarea autovehiculului in treapta de viteze cea mai rapida,in palier.Pentru a avea o anumita acoperire din punct de vedere al puterii,se admite ca atingerea lui se obtine pe o panta foarte mica rezultand in acest fel o putere maxima ceva mai mare decat in cazul deplasarii in palier.

Pentru determinarea puterii la viteza maxima se utilizeaza bilantul de puterii :

Insa pentru V= si deci acest lucru insemnand ca relatia bilantului de puteri devine urmatoarea:

Pentru calculul coeficientilor de adaptabilitae si celor de elasticitate se vor utilize urmatoarele formule:

(3)

Valorile acestor coeficienti corespunzatori modelelor similare sunt centralizate in tabelul 1.1

Tabel 1.Valorile coeficientilor de adaptabilitate si elasticitate ale modelelor similare

Valorile coeficieficientilor de mai sus se vor calcula pentru automobilul de proiectat folosind metoda intervalului de incredere asa cum s-a folosit si in capitolul 2.

Rezultatele obtinute in urma folosirii acestei metode sunt centralizate in tabelul 2.

Tabelul 1.2.

Tabel 2.Coeficientii de adaptabilitate si elasticitate determinati cu metoda intervalului de incredere

Valorile coeficientilor de adaptabilitate respectiv elasticitate au fost alesi pe baza acestei metode astfel incat acestea sa fie cat mai apropiate de obtinute la modelul similar de referinta.

Pentru determinarea valorilor coeficientilor de forma necesari pentru modelarea caracteristicii motorului se folosesc urmatoarele relatii de calcul:

(5)

(6)

respectiv (7)

(8)

(9)

(10)

Se adopta valoarea raportului ζ= dupa care se va calcula expresia:

(11)

Dupa acest calcul se poate determina puterea maxima folosind urmatoarea relatie:

Se adopta =4000 rot/min deoarece autovehiculul ce urmeaza a fi proiectat este echipat cu un motor MAC.Intervalul de variatie al turatiilor motorului este urmatorul:

nє() unde 800 rot/min.

Cunoscand toate acestea se poate modela caracteristica exterioara a motorului folosind relatiile urmatoare:

(12)

(13)

Tabelul 1.3.Predeterminarea caracteristicii exterioare a motorului din conditia de viteza maxima in palier

Pe baza rezultatelor obtinute in tabelul 1.3 s-a modelat caracteristica de putere si de moment a motorului.

Grafic 1.1.Caracteristica de putere si de moment a motorului.

2.Predeterminarea caracteristicii de turatie la sarcina totala a motorului si din conditia de panta maxima in priza directa sau echivalentul acesteia

Impunerea unei anumite pante in priza directa(=4%),implica automat performante de tractiune din partea automobilului.

Viteza critic cu care s-ar putea urca panta maxima in priza directa se determina cu urmatoarea relatie de calcul:

(14)

Rezistenta specifica in treapta de priza directa se determina astfel:

unde reprezinta coeficientul de rezistenta la rulare calculat pentru viteza critica dupa relatia de calcul utilizata si in capitolul 4.

Relatia rezistentei specifica este:

(15)

Avand in vedere ca automobilul este echipat cu un motor diesel va lua valori intre 0 si 1.

In tabelul 2.1 sunt centralizate valorile obtinute pentru si pe baza carora se va intocmi graficul ce prezinta variatia lui in functie

Tabelul 2.1. Valorile rezistentei specifice maxime a drumului in priza directa

Se mai cunoaste faptul ca Cunoscand toate aceste valori se poate trasa graficul 2.1(variatia lui in functie

Analizand dependenta se observa ca din tema de proiectare este mai mic decat valoarea maxima a lui , de aici se trage concluzia ca panta maxima impusa este buna, autoturismul are posibilitati mai mari de tractiune, caracteristica de turatie la sarcina totala a motorului fiind caracteristica predeterminata din conditia de panta maxima, graficul 1.1, motorul analizat fiind un motor capabil. Aceasta arata faptul ca puterea maxima, ,determinata anterior este corecta.

In acest caz puterea specifica este:

Egalitatea se poate rezolva si pe cale analitica folosind urmatoarele relatii de calcul:

A∙ζ⁴+B∙ζ³+C∙ζ²+D∙ζ+E=0

unde    A=γ'∙(-ρ∙γ'+γ)(p_dmax+f₀)+0.25∙K∙ρ₁∙γ'² = 0.0106 (17)

B= β'∙(-γ+2βγ')(p_dmax+f₀)+0.5∙ρ₁∙γ'²∙K(β-β'∙ρ1)=0.018 (18)

C= -[ρ(β'²-2α'∙γ')+α'∙γ](p_dmax+f₀)+K[(α∙γ+0.25β²)-ρ∙α∙γ'-0.5∙ρ₁∙β∙β'-0.5∙ (19)

D=ρ∙β'∙[α∙K-2α'∙(p_dmax+f₀)]+0.5∙ρ₁∙K∙α'∙(ρ₁∙β'-β)=-0.0145 (20)

E=α'∙ρ[K∙α-α'(p_dmax+f₀)]+0.25∙K∙ρ₁²∙α'² =-0.0089 (21)

unde

,

,

si

Dupa efectuarea calculelor se obtine urmatoarea ecuatie de ordinul IV in

Rezolvand ecuatia de ordinul IV in ζ se obtin urmatoarele radacini:

Analizand radacinile obtinute in urma rezolvarii ecuatiei de gradul IV se constata ca nici una dintre acestea nu apartine intervalului [0.9;1] care este recomandat pentru MAC si in concluzie valoarea aleasa va fi

3.Alegerea motorului,precizarea parametrilor principali ai motorului ales si predeterminarea caracteristicii exterioare de franare pentru motorul ales

In vederea alegerii motorului ce va echipa autoturismul de proiectat se vor alege motoarele de la doua dintre modelele similare prezentate la capitolul 1.Aceste modele reprezentative sunt modelele 2.0 HDI si 1.9TDI.

In acest scop vom avea in vedere si parametrii energetici ai modelelor 1 si 2 intocmindu-se astfel tabelul 3.1.

Tabelul 3.1.Parametrii caracteristici ai modelelor 1 si 2.

Cunoscand valorile coeficientilor si se pot calcula valorile coeficientilor de forma pentru modelele similare:

si

Puterea si momentul pentru cele doua modele se va calcula utizand urmatoarele relatii de calcul :

(22)

Cu ajutorul relatiilor de mai sus se vat trasa caracteristica de putere si de moment pentru modelul 1respectiv modelul 2.Valorile necesare trasarii acesteia sunt cuprinse in tabelele 3.2 si 3.3.Aceste caracteristici sunt prezentate in graficele 3.1 si 3.2.

Tabel 3.2.Valorile puterii respectiv momentelor pentru modelul 1.

Pe baza rezultatelor din tabelul de mai sus s-a intocmit graficul 3.1:

Tabel 3.3. Valorile puterii respectiv momentelor pentru modelul 2.

In graficul 3.2 trasat mai sus sunt prezentate caracteristicile de putere si de moment pentru modelul similar 2.

Valorile pentru trasarea caracteristicii raportate a motorului predeterminat sunt prezentate in tabelul 3.4.

Tabel 3.4.Valorile necesare trasarii caracteristicii raportate a motorului predeterminat

Folosind valorile din tabelul 3.4 putem trasa caracteristica raportata a motorului ce trebuie predeterminat ce poate fi vizualizata in graficul 3.3.

Analizand caracteristicile relative pentru cele 3 motoare studiate anterior alegem motorul 2,1.9 TDI,pentru a echipa autoturismul ce urmeaza a fi proiectat.S-a facut aceasta alegere deoarece motorul 2 ce echipeaza modelul similar 2 are caracteristica relativa aproape identica cu cea a motorului calculat. Datorita faptului ca motorul 2 este deja proiectat si este un model care este produs in serie la modelul similar 2 este un alt motiv sa se aleaga acest motor ca fiind motorul ce va echipa autoturismul proiectat. De asemenea este un avantaj si din punct de vedere economic, eliminandu-se cheltuielile necesare proiectarii acestui motor.

De altfel, motorul ce va echipa automobilul de proiectat va avea aceleasi caracteristici pe care modelul 2 le prezinta si care au fost prezentate in capitolul 1.

La trasarea caracteristicii de franare se are in vedere dependenta M_fm=M_fm(n) unde M_fm este momentul de franare al motorului. Acest moment se determina pentru mersul in gol fortat folosind relatia urmatoare:

M_fm=V_t(β₁-α₁∙n)

in care: V_t=1865cm³ cilindreea motorului ales

si

α₁=1.065 si β₁=1.243 coeficienti ce tin de tipul motorului.

Analizand relatia de mai sus se observa ca ecuatia reprezinta ecuatia unei drepte si ca urmare, pentru trasarea caracteristicii de franare este nevoie doar de 2 puncte.

Grafic 3.4.Caracteristica de franare a motorului ales