РОЗДІЛ 2
ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКІВ ТЯГОВО-ШВИДКІСНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ І ПАЛИВНОЇ ЕКОНОМІЧНОСТІ
ПЕРЕОБЛАДНАНИХ АВТОМОБІЛІВ
2.1. Вихідні передумови для визначення показників тягово-швидкісних
властивостей і паливної економічності автомобіля
При переобладнанні автомобілів сімейства „ГАЗель” шляхом заміни штатного
бензинового двигуна на дизель традиційно перевага віддається вирішенню проблем,
які впливають на активну безпеку автомобіля. Висуваються основні вимоги до
моделі двигуна, комплектності, кріплення, паливної системи, з’єднання з
трансмісією, системами автомобіля, затягування нарізних з’єднань, наявності та
функціонування джерел енергії для приводу гальм та підсилювача рульового
керування, викидів шкідливих речовин, внутрішнього та зовнішнього шуму, рівня
вібрації, функціональної працездатності, технічного стану.
Але на сьогоднішній день зовсім не приділяється увага експлуатаційним
властивостям автомобіля після переобладнання. Тому всебічні дослідження
покращення показників тягово-швидкісних властивостей та паливної економічності
автомобіля стають не тільки технічно, але й економічно актуальною задачею.
При встановленні на автомобіль двигуна, не передбаченого заводом-виробником,
важливою умовою ефективної експлуатації автомобіля є раціональний вибір
параметрів системи „двигун – трансмісія”. Основною задачею при переобладнанні
автомобіля шляхом встановлення дизеля є покращення паливної економічності
автомобіля при збереженні на припустимому рівні показників тягово-швидкісних
властивостей. Показники тягово-швидкісних властивостей серійних і
переобладнаних автомобілів визначаються шляхом розв'язку диференціального
рівняння руху, яке записується у вигляді
(2.1)
де прискорення автомобіля, м/с2;
Ma – повна маса автомобіля, кг;
d?об – коефіцієнт, який враховує обертові маси автомобіля;
Pko – повна колова сила на ведучих колесах автомобіля, Н;
сума сил опору руху автомобіля, Н.
При переобладнанні автомобілів масові і компонувальні параметри автомобілів
залишаються незмінними. Змінюється лише повна колова сила на ведучих колесах
автомобіля та коефіцієнт, який враховує обертові маси автомобіля. Повна колова
сила на ведучих колесах визначається параметрами двигуна та трансмісії
автомобіля.
У табл. 2.1 наведені характеристики двигунів, що встановлюються на автомобілі
„ГАЗель” при переобладнанні. Однак, в розрахунках показників тягово-швидкісних
властивостей важливим є не тільки параметри зовнішньої роботи двигуна, але і
характер протікання його зовнішньої характеристики.
На рис. 2.1 наведені типові зовнішні швидкісні характеристики двигунів, що
встановлюються на автомобілі „ГАЗель”.
При розрахунках показників тягово-швидкісних властивостей автомобіля, як
правило, криву крутного моменту двигуна апроксимують параболою другого ступеня.
Проте, як показали дослідження [99], що проведені на кафедрі „Автомобілі”
Національного транспортного університету, така
Таблиця 2.1
Параметри двигунів, що прийняті для розрахунку тягово-швидкісних властивостей і
паливної економічності автомобіля „ГАЗель”
Марка, модель двигуна
Кількість циліндрів/
робочий об’єм, см3
Потужність
кВт (л.с.)/
частота обертання,
nд, хв-1
Мах. крутний момент, НЧ?м/
частота обертання,
nд, хв-1
Наддув
ЗМЗ-4026
4/2445
73,5 (100)/ 4500
182/2600
ЗМЗ-4063
4/2300
80,9(110)/ 4500
191/3500
ЗМЗ-4215
4/2890
81 (110)/ 4500
216/2200-2500
ЗМЗ-4215-10
4/2890
76(103)/ 4500
206/2200-2500
Hyundai
D4AB
4/2476
58,8(80)/ 4200
159/2200
Iveco
8140.43
4/2798
90(122)/ 3600
285/1800
Ford York 2.5ID 4AB
4/2496
51(70)/ 4000
146/2500
Mercedes-Benz OM616
4/2399
53(72)/ 4400
137/2400
VW DV
6/2383
68(92)/ 3500
195/2450
VW DW
6/2383
55(75)/ 4300
140/2250
ГАЗ-5601
4/2134
70(95)/ 3800
200/2300
а) б)
в) г)
Рис. 2.1. Швидкісні зовнішні характеристики двигунів:
а) Mercedes-Benz OM616; б) Volkswagen DV;
в) ЗМЗ-4063; г) Hyundai D4BA
апроксимація швидкісних зовнішніх характеристик сучасних двигунів у ряді
випадків може призвести до суттєвих похибок. Тому ступінь полінома слід
визначати за абсолютною похибкою апроксимації. З цією метою зовнішні швидкісні
характеристики двигунів, що розглядаються, були апроксимовані поліномами
другого – шостого ступеня. У загальному випадку апроксимуючий поліном можна
представити у вигляді:
, (2.2)
де a, b, c, d ,e, f, n - постійні коефіцієнти, що отримують шляхом математичної
обробки даних експериментальних досліджень.
Похибка апроксимації кривої крутного моменту двигуна поліномами другого-шостого
ступеня наведена у табл. 2.2.
З аналізу даних табл. 2.2 та кривих на рис. 2.1 видно, що максимальна похибка
апроксимації кривої крутного моменту двигунів, що розглядаються, поліномом
другого ступеня не перевищує 6%. Тому у подальших розрахунках криву крутного
моменту двигуна будемо апроксимувати поліномом другого ступеня виду
Mк = aЧw2 + bЧw + c, (2.3)
де a, b, c - сталі коефіцієнти, котрі визначають за допомогою інтерполяційної
формули Лагранжа [23]:
, (2.4)
,
Таблиця 2.2
Похибка апроксимації кривої крутного моменту двигуна
поліномами різного ступеню
Найменування двигуна
Ступінь апроксимуючого полінома
4
ЗМЗ-4026
1,97%
1,91%
1,84%
1,23%
0,26%
ЗМЗ-4063
1,96%
1,89%
1,52%
0,92%
0,24%
ЗМЗ-4215
1,85%
1,72%
1,37%
0,85%
0,19%
ЗМЗ-4215-10
1,77%
1,69%
1,43%
0,55%
0,11%
Hyundai D4AB
5,41%
2,71%
1,83%
1,02%
0,18%
Iveco 8140.43
5,82%
0,04%
2,15%
1,61%
0,31%
Ford York 2.5ID 4AB
4,81%
2,94%
1,57%
0,81%
0,15%
Mercedes-Benz OM616
5,31%