3.1.2 Визначення потужності двигуна, вибір та обґрунтування його типу, побудова швидкісної зовнішньої характеристики

Оскільки при русі автомобіля з максимальною швидкістю прискорення дорівнює нулеві, можна, виходячи із потужнісного балансу, записати вираз для визначення N_v:

Отже,

Тип двигуна для автомобіля, що проектується, обирають, виходячи з визначеної максимальної потужності, призначення автомобіля, умов його експлуатації, паливного балансу України та перспективних напрямків розвитку конструкції автомобільних двигунів: підвищення паливної економічності; зменшення токсичності газів, що відпрацювали; зменшення рівня шумності; збільшення питомої потужності; підвищення надійності.

Обираючи двигун для автомобіля, що проектується, я орієнтувався на розвиток конструкцій двигунів, який іде в основному в таких напрямках:

• підвищення паливної економічності;

• зменшення токсичності газів, що відпрацювали;

• зменшення рівня шумності;

• збільшення питомої потужності;

• підвищення надійності.

Порівнюючи за цими позиціями карбюраторні двигуни і дизелі, можна зазначити:

– дизелі витрачають на 25…30 % (за іншими джерелами на 20…40 %) менше палива, ніж карбюраторні двигуни (мінімальна питома витрата палива дизелями становить 200...230 г/кВт∙год, а карбюраторними двигунами 265...305 г/кВт∙год); крім того, на виробництво 1 л дизельного наливи потрібно у 2,5 рази менше енергії, ніж на виробнцтво 1 л бензину;

– дизелі заподіюють у 2…3 рази меншу шкоду навколишньому середовищу; щоправда, у їх викидах більше твердих часточок (сажі), але цей недолік можна зменшити збільшенням тиску впорскування, застосуванням сажових фільтрів, мікропроцесорних систем керування;

– дизелі більш шумні, та цей недолік поступово усувається «пом'якшенням», тобто вдосконаленням процесу згоряння шляхом використання нової паливної апаратури, яка забезпечу більший тиси впорскування, або застосуванням двостадійного (двоступінчастого) впорскування, а також "капсулюванням" дизелів;

– дизелі мають меншу питому потужність (потужність на одиницю маси), або більшу питому масу (масу на одиницю потужності, яка на зо % більша, ніж у карбюраторних двигунів), проте цей недолік усувається наддуванням повітря (практично всі дизелі потужністю понад 100 кВт для вантажних автомобілів мають наддування);

– дизелі надійніші та мають у 2,0...2,5 рази більший ресурс.

Крім перелічених позитивних відмінностей дизелів до їх переваг можна віднести їх більшу безпечність у пожежному відношенні та забезпечують можливість одержання більшої потужності в одиничному агрегаті.

Дизелі, безумовно, більш перспективні, ніж карбюраторні двигуни, особливо для вантажних автомобілів.

Тому з огляду на вище перелічені переваги дизеля над карбюраторним двигуном на автомобілі, що я проектую, буде встановлено дизель.

При проектуванні автомобіля кутову швидкість колінчастого вала , при якій досягається максимальна потужність, обирають, орієнтуючись на значення кутової швидкості колінчастого вала, при якій досягається максимальна потужність у двигунів такого ж типу. У сучасних дизелів вантажних автомобілів = 220...280 рад/с. Приймаємо =240 рад/с.

Необхідні для побудови швидкісної зовнішньої характеристики двигуна поточні значення потужності N_і, крутного моменту М_кі та питомої витрати палива g_і можна розрахувати за наближеними емпіричними формулами:

, кВт;

, Н∙м;

, г/кВт год,

де - поточне значення кутової швидкості колінчастого вала, рад/с.

Вибираю 9 значень в межах від мінімальної кутової швидкості = 80 рад/с до максимальної кутової швидкості , яка дорівнює кутовій швидкості колінчастого вала при максимальній потужності : = .

a, b, с та a₁, b₁, c₁ – емпіричні коефіцієнти, які вибирають за довідковою літературою,

g_N – питома витрата палива двигуном при максимальній потужності, яка для дизелів становить 220...240 г/(кВт год).

Приймаю g_N = 230 г/(кВт год),

a= 0.7, b=1.3, c=1.0, a₁=1.168, b₁=0.670, c₁=0.491.

Наводжу приклад розрахунків для = 80 рад/с.

Визначення потужності двигуна N:

Визначення крутного моменту М_к:

Визначення питомої витрати палива g:

Результати розрахунків зводжу до таблиці 3.1

Таблиця 3.1 - Параметри швидкісної зовнішньої характеристики двигуна

, рад/с	80	100	120	140	160	180	200	220	240
/	0,33	0,42	0,50	0,58	0,67	0,75	0,83	0,92	1,00
Ni, кВт	84,9	110,9	137,0	162,5	186,4	207,8	226,0	240,1	249,1
МKi, Н∙м	1061	1108,6	1141,7	1160,4	1164,8	1154,7	1130,2	1091,3	1037,9
gi, г/(кВт год)	229,8	224,0	219,8	217,2	216,1	216,6	218,6	222,3	227,5

Рисунок 3.1 – Швидкісна зовнішня характеристика двигуна