Nume: Nae Ionut Alin

Grupa: 8302 B

44

Cap 4. PREDETERMINAREA CARACTERISTICII LA SARCINA

TOTALA A MOTORULUI. ALEGEREA MOTORULUI PENTRU

AUTOMOBILUL IMPUS PRIN TEMA

4.1 Predeterminarea caracteristicii la sarcina totala a motorului din

conditia de atingere a vitezei maxime la deplasarea automobilului in palier

Prin tema de proiect se impune o valoare a vitezei maxime a automobilului ( Vmax), la o

deplasare a acestuia in treapta de viteza cea mai rapida (treapta de priza directa sau echivalentul

ei), in palier.Pentru a avea o anumita acoperire din punct de vedere al puterii, se poate admite ca

atingerea lui Vmax se obtine pe o foarte mica panta, ( ) , rezultand in acest fel o

putere maxima (Pmax) ceva mai mare decat in cazul deplasarii in palier.

Pentru determinarea puterii la viteza maximă se utilizează bilanţul de puteri la roata :

(4.1)

unde:

Pr reprezinta puterea disponibila la roata;

Prul reprezinta puterea necesara pentru invingerea rezistentei la rulare a autovehiculului;

Pp reprezinta puterea necesara invingerii rezistentei la urcarea pantei;

Pa reprezinta puterea necesara invingerii rezistentei aerului;

Pd reprezinta puterea necesara invingerii rezistentei la demarare a autovehiculului.

Din conditia ca V=Vmax rezulta

, de unde rezulta ca Rd=0 si implicit Pd=0.

Facand inlocuirile in relatia (4.1) rezulta:

( )

(4.2)

unde:

( )= (125km/h)= 0,0206 reprezinta coeficientul de rezistenta la rulare

corespunzator vitezei maxime;

=18045daN reprezinta greutatea autovehiculului;

αp0=arctg(0,00175)=0,1⁰=0⁰6’ calculate pentru p0 din intervalul 0,05…0.3%, reprezinta o

mica panta considerate la deplasarea autovehiculului;

Cunoscand toti termenii, din relatia (4.2) se poate determina P=PVmax:

PVmax=

(4.3)

Nume: Nae Ionut Alin

Grupa: 8302 B

45

unde P1 reprezinta termenul drept al relatiei (4.2). In consecinta, vom avea:

PVmax=

=296 kW

unde:

ηt=0,9;

k=0,06125∙Cx, iar Cx=0.75 este cel predeterminat in subcapitolul anterior.

In continuare se va folosi aceasta putere pentru trasarea caracteristicii la sarcina totala a

motorului folosind urmatoarea relatie:

]][)()()()()()[(3

,

2

,,maxkW

n

n

n

n

n

nPP

ppp

(4.4)

unde np reprezinta turatia la puterea maxima, α, β, γ sunt coeficienti de forma ai caracteristicii,

valabili pentru domeniul turatiilor din vecinatatea lui nM, si anume domeniul turatiilor joase, iar

α’, β’, γ’ sunt coeficienti de forma ai caracteristicii, valabili pentru domeniul turatiilor din

vecinatatea lui np,si anume domeniul turatiilor ridicate.

Expresiile acestor coeficienti sunt:

α = ( )

( )

β = ( )

( )

γ =

( )

α’ =

( )

β’ =

( )

γ’ = ( )

( )

(4.5)

unde Ca si Ce reprezinta coeficientul de adaptibilitate al motorului si, respectiv, coeficientul

de elasticitate al motorului. Cum se constata, coeficientii de forma depind de marimile relative

Ca si Ce si nu de valorile in sine ale puterii maxime.

In general Ca si Ce au urmatoarele expresii:

pM

M

aC max

P

M

n

n

eC (4.6)

unde: Mmax – momentul maxim dezvoltat de motor

Mp – momentul la putere maxima

nM – turatia la momentul maxim

nP – turatia la putere maxima

Nume: Nae Ionut Alin

Grupa: 8302 B

46

Tinand seama de modelele similare, pentru automobilul de proiectat se considera urmatoarele

valori pentru momentul maxim Mmax, turatia la momentul maxim nM si turatia de putere maxima

np:

Mmax=1250 Nm nM=1600 rot/min nP=2100 rot/min

Momentul motor la putere maxima este determinat pe baza urmatoarelor relatii:

Mp =

=

=

= 1347 Nm (4.7)

De aici rezulta pentru Ca si Ce urmatoarele valori:

Ca = 0,92 Ce = 0,76

Cunoscand Ca si Ce, se calculeaza valorile coeficientilor de forma ai caracteristicii

motorului:

α=1.52, β=0.83, γ=0.95 si α’=0.73, β’= 1.84 si γ’=1.27

In continuare se va determina puterea necesara atingerii vitezei maxime folosind relatia

urmatoare:

m a x

m a x m a x

2

V

V

nP P f

(4.8)

Se defineste marimea raportata si se adopta o valoare recomandata aleasa din bibliografie

(δ=0.95):

p

V

n

nmax

(4.9)

Se calculeaza puterea maxima necesara motorului theoretic din relatia (4.10):

m a x

m a x

VP

Pf

(4.10)

unde f(δ)=α’*δ + β’*δ^2- γ’*δ^3

(4.11)

f(δ)= 1.26

Deci Pmax= 296/1.26 = 234kW

Nume: Nae Ionut Alin

Grupa: 8302 B

47

Pentru stabilirea valorii turatiei de putere maxima np, se tine cont de valorile existente la

motoarele modelelor similar alese, in special de cele ale caror putere maxima este foarte

apropiata de cea calculate anterior.

Astfel toti parametrii necesari modelarii curbei de putere sunt cunoscuti si relatia (4.4)

poate fi utilizata in gama de valori ale turatiei:

n = [nmin, nmax] = [400 , 2100] [rot/min] (4.12)

unde nmin = 0.2 np iar nmax = np (MAC).

Pentru modelarea curbei momentului motor se poate utiliza relatia de transformare:

[daNm] (4.13)

Se traseaza caracteristica teoretica la sarcina totala a motorului, pe baza valorilor

calculate si centralizate in tabelul 4.1 .

Tabelul 4.1 Valorile calculate ale puterii si momentului motor

n [rot/min]

nmin nM nmax

400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2100

P [kW] 74.51 114.21 153.98 192.65 229.04 261.98 290.30 300.92 305.14 308.00

M [daNm] 177.99 181.88 183.91 184.07 186.00 188.00 190.32 180.00 166.14 179.00

Nume: Nae Ionut Alin

Grupa: 8302 B

48

Figura 4.1 Caracteristica teoretica la sarcina totala a motorului

0

50

100

150

200

250

300

350

0 500 1000 1500 2000 2500

P ,

M

n [rot/min]

P

M

Nume: Nae Ionut Alin

Grupa: 8302 B

49

4.2 Alegerea motorului si prezentarea caracteristicii sale la sarcina totala

Pentru alegerea motorului ce va echipa autovehiculul impus prin tema se va utiliza

metoda caracteristicilor relative la sarcina totala. Aceasta metoda presupune alegerea a cel putin

2 motoare cu puterea maxima foarte apropiata de cea teoretica (calculata anterior) si

suprapunerea curbelor de variatie P/Pmaxim functie de n/nP. In functie de pozitia relativa a

curbelor obtinute se va alege motorul. Recomandarea prevede ca alegerea sa corespunda situatiei

in care curba motorului ales sa fie situata deasupra curbei motorului teoretic, astfel incat motorul

ales sa prezinte o rezerva de putere superioara.

În vederea alegerii motorului ce va echipa autoturismul de proiectat se vor alege

motoarele de la două dintre modelele similare prezentate la capitolul 1. Specificatiile

constructive ale acestora sunt prezentate in tabelul 4.2

Tabelul 4.2 Date tehnice ale motoarelor alese

Nr. crt Model [Nm] [rot/min] [kW] [rot/min]

1. MB OM 457

LA

2100 1100 315 2100

2. OM 457 hLA 1600 1100 260 2300

3. referinta 1250 1600 238 2100

Tinand cont de caracteristicile relative ale celor doua motoare, prezentate in figura 4.2 se

va alege motorul 1.

De aici rezulta pentru Ca si Ce urmatoarele valori:

Ca = 0,92 Ce = 0,76

Cunoscand Ca si Ce, se calculeaza valorile coeficientilor de forma ai caracteristicii

motorului:

α=1.52, β=0.83, γ=0.95 si α’=0.73, β’= 1.84 si γ’=1.27

In tabelul 4.3 sunt centralizate datele necesare pentru trasarea caracteristicii la sarcina

totala a motorului ales.

Tabelul 4.3 Valorile puterii si a momentului pentru motorul ales

n [rot/min]

nmin nM nmax 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2100

P [kW] 74.51 114.21 153.98 192.65 229.04 261.98 290.3 303 311 315

M [daNm]

177.99 198.56 212.32 223.71 234.44 241 239 241 232.67 190

Nume: Nae Ionut Alin

Grupa: 8302 B

50

Figura 4.1 Caracteristica relativa la sarcina totala a motorului ales

0

50

100

150

200

250

300

350

0 500 1000 1500 2000 2500

P

M