Caracteristica exterioara a motorului cu ardere interna

Caracteristici tehnice ale autovehiculului . .. (aici se va trece autovehiculul studiat cu sau fara figura)

L – lungimea totala a autovehiculului

B – latimea totala a autovehiculului

H – inaltimea totala a autovehiculului

L – ampatamentul masini

- ecartamentul la puntea fata-spate

C – garda la sol

MT – configuratia transmisiei: prima litera – ansamblul motorului

a doua litera – asamblarea puntii motoare

- masa proprie / masa totala

Capitolul 1.

Caracteristica exterioara a motorului cu ardere interna

1.1. Scopul si continutul aplicatiei.

In cadrul aplicatiei se vor trasa: caracteristica exterioara a motorului cu ardere interna si caracteristica vitezelor teoretice a autovehiculului indicat.

1.1.1. Caracteristica exterioara.

In cazul in care sursa energetica a autovehiculului este un motor cu ardere interna cu piston, parametrii functionali ai acestuia, necesari pentru studiul dinamicii autovehiculului sunt pusi in evidenta de caracteristica exterioara. Aceasta reprezinta curbele de variatie ale puterii efective, momentul motor si consumul specific de combustibil functie de turatia sau viteza unghiulara ale arborelui motor, la admisia totala in conditiile unor reglaje (avans, regim termic) optime.

In fig. 1.1 este reprezentata caracteristica exterioara a unui motor cu aprindere prin scanteie pe care se disting urmatoarele regimuri de functionare in raport cu turatia arborelui motor:

- turatia minima de functionare a motorului in sarcina la care se dezvolta momentul motor si puterea ;

- turatia la momentul maxim la care se dezvolta momentul motor si puterea ;

- turatia la puterea maxima la care se dezvolta momentul motor si puterea maxima ;

- turatia maxima % la care se dezvolta momentul motor si puterea .

Atunci cand creste turatia peste valoarea puterea motorului se reduce din cauza inrautatirii umplerii cilindrilor cu amestec carburant si sporirii pierderilor mecanice in motor. De aceea turatia maxima % depaseste numai cu 10 – 20% turatia la puterea maxima . Daca motorul este echipat cu regulator – limitator de turatie, turatia de interventie a limitatorului este real mai mica sau cel putin egala cu turatia la puterea maxima . Daca ea se numeste turatie nominala iar puterea si momentul corespunzatoare se numesc putere nominala si moment nominal.

Caracteristica exterioara a motorului se poate separa in 2 zone: zona de functionare stabila a motorului alcatuita din plaja de turatii cuprinsa intre si () si zona de nestabilitate situata intre turatiile si . In cazul motoarelor cu regulator – limitator de turatie zona cuprinsa intre si ( - turatia maxima de mers in gol) poarta numele de caracteristica de regulator.

Extensia zonei de stabilitate se apreciaza prin coeficientul de elasticitate al motorului.

La motoarele cu aprindere prin scanteie iar la motoarele cu aprindere prin comprimare .

Variatia momentului motor in zona de stabilitate se apreciaza prin coeficientul de adaptabilitate (suplefe):

Valorile coeficientului de adaptabilitate sunt cuprinse intre 1,10 – 1,4 pentru M.A.S. si 1,065 – 1,15 pentru M.A.C.

Caracteristica exterioara se determina experimental pe standul de proba prin respectarea unei metodologii bine precizata si de regula standardizata.

Atunci cand caracteristica exterioara nu este determinata experimental se procedeaza, la proiectarea unei caracteristici conventionale pe baza parametrilor motorului indicati de fabricant folosint relatii empirice recomandate in literatura de specialitate.

In general, se aproximeaza ca momentul motor variaza in functie de turatia arborelui cotit dupa o parabola patratica de forma:

In care M – valoarea curenta a momentului motor; - momentul motor corespunzator puterii maxime; n – turatia curenta a arborelui motor; - turatia arborelui motor corespunzator puterii maxime; - coeficientii experimentali ale caror valori medii sunt: ; ; pentru M.A.S. si ; ; pentru M.A.C. in patru timpi.

O alta relatie de calcul a momentului motor este urmatoarea:

In care - momentul maxim dezvoltat de motor; - turatia corespunzatoare momentului maxim.

In functie de momentul motor se calculeaza puterea efectiva cu relatia:

1.1.2. Caracteristica vitezelor teoretice (fig. 1.2). Aceasta reprezinta graficul de variatie a vitezei de deplasare a autovehiculului functie de turatia arborelui motor si de treapta de viteza selectata.

Viteza teoretica in km/h se calculeaza cu relatia:

;

In care: n – turatia arborelui motor: - raza de rulare a rotilor motoare [m]

Raza de rulare se calculeaza cu relatia:

Unde: - raza libera a rotii (); - raza nominala a rotii

d – diametrul interior al anvelopei

H – inaltimea sectiunii anvelopei

- coeficientul de deformare a pneului;

- pentru autoturisme

- pentru autocamioane

- raportul total de transmitere

- raportul de transmitere al transmisiei centrale

- raportul de transmitere in cutia de viteze corespunzator treptei selectate

1.2. Modul de lucru

Fazele de desfasurare ale aplicatiei sunt urmatoarele: culegerea datelor initiale; nominalizarea datelor cerute si rezolvarea aplicatiei.

1.2.1. Datele initiale

Din documentatia tehnica consulata se extrag urmatoarele date: puterea maxima a motorului , turatia la puterea maxima , momentul maxim , turatia corespunzatoare momentului maxim , turatia maxima a arborelui motor , raportul de transmitere al transmisiei centrale , rapoartele de transmitere din cutia de viteze , viteza de deplasare a autoturismului la turatia rot/min a motorului in fiecare treapta de viteza , viteza maxima de deplasare a autovehiculului , dimensiunile pneurilor rotilor motoare, turatia minima a arborelui motor .

1.2.2. Date care se cer

In cadrul aplicatiei se vor rezolva urmatoarele:

- trasarea caracteristicii exterioare a motorului cu combustie interna ai carui parametri de baza sunt dati, adica reprezentarea curbelor si ;

- determinarea coeficientilor de elasticitate si de adaptabilitate ;

- trasarea caracteristicii vitezelor autovehiculului ;

- determinarea valorilor vitezei critice pe fiecare treapta de viteza.

1.2.3. Rezolvare

Pentru trasarea caracteristicii exterioare se parcurg urmatorii pasi:

- se calculeaza momentul motor corespunzator puterii maxime folosind relatia;

- se aleg valorile coeficientilor ;

- se dau lui “n” valori succesive cuprinse si cu un pas de 150-200 rot/min;

- pentru valorile lui “n” alese se calculeaza valorile corespunzatoare ale momentului motor M si ale puterii efective valorile obtinute se vor inscrie in tabelul 1.1;

- se reprezinta grafic si

Pentru trasarea caracteristiciivitezelor teoretice se procedeaza in felul urmator;

- se stabileste raza de rulare a rotilor motoare, fie alegand in mod corespunzator valoarea coeficientului de deformare a pneului, fie folosind relatia:

In care: - viteza de deplasare a autovehiculului la turatia n=1000 rot/min a arborelui motor; - raportul de transmitere a transmisiei centrale; - raportul de transmitere in cutia de viteze al treptei in care se obtine viteza ;

- se calculeaza viteza autovehiculului corespunzatoare turatiilor , si pentru fiecare treapta de viteza a cutiei de viteze si valorile obtinute se inscriu in tabelul 1.2.

- se reprezinta grafic variatia vitezei functie de turatia arborelui motor.

Viteza corespunzatoare turatiei o constituie viteza critica pentru treapta de viteze selectata.

1.2.4. Concluzii

Pe baza valorilor rezultate din calcule se fac aprecieri asupra indicilor functionali ai motorului si asupra coeficientilor de elasticitate si adaptabilitate.

Aplicatia se incheie cu un scurt referat care contine cele 2 caracteristici si observatiile executantului, rezumatul se preda cadrului didactic la sfarsitul sedintei.

Valorile parametrilor caracteristicii exterioare

Tabelul 1.1

Turatia arborelui n [rot/min]	Momentul motor M [Nm]	Puterea efectiva [kW]
	201.5652
		Analiza: Clasificarea si gruparea actiunilor la poduri - actiuni din trafic la podurile de sosea Document online: Derularea operatiunilor de import – export - pregatirea marfii
	216.1389
4800

Tabel cu vitezele caracteristice ale autovehiculelor

Tabelul 1.2.

Capitolul 2.

Caracteristica de Tractiune

2.1. Scopul si continutul aplicatiei

In cadrul aplicatiei se va trasa caracteristica de tractiune si a fortelor de rezistenta la deplasare pentru autovehiculul indicat la alicatia precedenta. Calitatile dinamice ale unui autovehicul se apreciaza prin indicatorii sai de performanta privind capacitatea maxima de accelerare, de urcare a pantelor, viteza maxima de deplasare si altele. Pentru stabilirea valorilor acestor indicatori prin calcule simple se foloseste caracteristica de tractiune.

Caracteristica de tractiune reprezinta graficul de variatie al fortei tangentiale la roata dezvoltata de sistemul de propulsie (in cazul functionarii motorului cu admisie totala) functie de viteza de deplasare a autovehiculului si treapta de viteza selectata.

Forta tangentiala la roata se calculeaza cu relatia:

In care:

M – momentul motor, dependent de turatia arborelui motor “n” asa cum rezulta din aplicatia nr. 1;

- raportul de transmitere al transmisiei centrale;

- raportul de transmitere in cutia de viteze al treptei selectata;

- randamentul total al transmisiei;

- raza de rulare a rotilor motoare;

In cazul miscarii rectilinii uniforme, pe drum orizontal in conditii de aderenta satisfacuta, bilantul fortelor este:

In care:

- forta de rezistenta la rulare a rotilor;

f - coeficientul de rezistenta la rulare;

=14764.05 . . [N] - greutatea autovehiculului;

- forta de rezistenta a aerului;

unde: - coeficientul de rezistenta al aerului;

- densitatea aerului ()

A - aria sectiunii transversale a autovehiculului;

- viteza autovehiculului;

Pentru reprezentarea grafica a caracteristicii de tractiune legatura intre si se face prin intermediul turatiei “n” a arborelui motor.

Viteza teoretica in km/h a autovehiculului se calculeaza cu relatia:

unde “n” este turatia curenta a arborelui motor.

In figura este reprezentata caracteristica de tractiune a autoturismului . . Si curba de variatie a rezultantei fortelor de rezistenta la inaintare ().

Abscisa punctului de intersectie a fortei tangentiale corespunzatoare treptei a IV-a de viteza cu curba rezultantei fortelor de rezistenta la inaintare constituie viteza maxima care poate fi atinsa de autovehicul la deplasarea pe un drum din beton dispus orizontal.

Atunci cand este trasata caracteristica de tractiune si se poate determina experimental viteza maxima care se realizeaza intr-o treapta superioara de viteza la o turatie se poate stabili pozitia punctului la intersectia dreptei ridicata de pe axa abscisei la valoarea vitezei , cu curba .

Avand coordonatele acestui punct se pot calcula, dupa caz urmatoarele:

- coeficientul de rezistenta la rulare, in cazul in care se cunosc si A folosind relatia:

- coeficientul de rezistenta a aerului in cazul in care se cunosc f si A, folosind relatia:

Caracteristica de tractiune poate fi folosita atat pentru studiul performantelor autovehiculului (viteza maxima de deplasare, panta maxima pe care poate sa acceada autovehiculul, viteza critica etc.) cat si pentru calculul factorului aerodinamic, si coeficientul de rezistenta la rulare, acceleratia miscarii si altele.

Grafic

2.2. Modul de lucru

Fazele de desfasurare a aplicatiei sunt: culegerea datelor initiale, precizarea marimilor cerute si rezolvarea aplicatiei.

2.2.1. Datele initiale

Pentru rezolvarea aplicatiei trebuie sa se culeaga urmatoarele date tehnice cu privire la autovehiculul studiat:

- variatia momentului motor functie de turatia arborelui cotit din caracteristica exterioara;

- raza de rulare a rotilor motoare ;

- randamentul total al transmisiei (pentru autoturism se considera )

- raportul de transmitere al transmisiei centrale ;

- valoarea rapoartelor de transmisie ale cutiei de viteze ;

- aria sarcinii transversale a autovehiculului A;

- coeficientul de rezistenta la rulare f (pentru drum din beton se considera )

- coeficientul de rezistenta al aerului ;

- greutatea autovehiculului ( - greutatea proprie a autovehiculului; - greutatea transportata, care in cazul autoturismelor se considera )

- ecartamentul rotilor B;

- inaltimea autovehiculului H;

- densitatea aerului (se considera )

- viteza maxima de deplasare si turatia “n” la care se obtine aceasta viteza.

2.2.2. Date care se cer

Se vor calcula valorile fortei de tractiune si ale vitezei de deplasare corespunzatoare valorilor turatiei arborelui motor “n” alese la aplicatia precedenta, precum si valorile fortei de rezistenta a aerului pentru variatia vitezei de deplasare de la zero, la “a” alegandu-se un pas de . km/h. Se vor reprezenta grafic functiile si .

2.2.3. Rezolvare

Pentru rezolvarea aplicatiei se parcurg urmatoarele faze:

- se stabilesc valorile ariei sectiunii transversale A a autovehiculului si a coeficientului aerodinamic ;

Cand nu se cunoaste aria sectiunii transversale a autovehiculului aceasta se poate calcula cu suficienta exactitate cu formula:

In care: - coeficient de corectie ();

B - ecartamentul rotilor;

H - inaltimea autovehiculului.

Cand nu este indicata valoarea coeficientului de rezistenta a aerului aceasta se calculeaza cu ajutorul relatiei in care se introduce valoarea fortei tangentiale calculata cu relatia pentru treapta de viteza si turatia arborelui motor la care se obtine viteza maxima de deplasare a autovehiculului.

- se dau apoi valori succesive turatiei arborelui motor “n” aceleasi ca si la aplicatia precedenta si se calculeaza viteza de deplasare si forta tangentiala cu ajutorul relatiilor respective pentru fiecare treapta de viteza. Rezultatele obtinute se inscriu in tabel.

Tabel 2.1

Valorile fortei tangentiale

- se calculeaza forta de rezistenta la rulare considerandu-se valoarea coeficientului “f” constanta pe intreaga gama de variatie a vitezei de deplasare a autovehiculului;

- se dau valori succesive vitezei de deplasare a autovehiculului intre 0 si si se calculeaza forta de rezistenta a aerului si rezultanta pe o coala milimetrica (minimum format A5).

- se stabileste valoarea vitezei maxime cu care se poate deplasa autovehiculul dat pe un drum betonat rectiliniu dispus orizontal, prin determinarea abscisei punctului de intersectie a curbei cu curba .

2.3 Concluzii

In functie de treapta de viteza, la care se realizeaza viteza maxima de deplasare a autovehiculului valoarea raportului de transmitere din cutia de viteze se apreciaza destinatia principala a autovehiculului. Se vor face aprecieri daca a fost conceput pentru circulatie preponderent urbana, interurbana, pentru circulatie pe autostrazi, pe drumuri montane etc.

Se intocmeste un scurt referat care contine graficul caracteristicii de tractiune si concluziile executantului. Aceasta se preda cadrului didactic la finele sedintei.

Rezistenta aerului si rezistenta la rulare

Tabelul 2.2

Grafic

Caracteristica de tractiune