Bƣớc 1: Chọn sơ bộ các thông số
Trọng lƣợng toàn bộ ô tô kể cả ngƣời lái:
G = 19080,45 (N) Tốc độ cực đại: Vmax = 158 (km/h) = 44 (m/s)
Bƣớc 2: Tính toán công suất động cơ nhiệt
Công suất cần thiết của động cơ nhiệt có thể tạo ra lực cản tổng cộng Pc dùng để thắng lực cản lăn của mặt đƣờng Pf, lực cản dốc Pi, lực cản không khí Pw và lực quán tính khi tăng tốc Pj.
Ta có phƣơng trình cân bằng lực:
Pc = Pf + Pi + Pw + Pj [4-8] Khi đạt tốc độ cực đại không còn khả năng gia tốc Pj = 0, trên đƣờng nằm ngang, Pi = 0.
Ta có: Pc = Pf + Pw [4-9]
* Tính lực cản lăn:
Lực cản lăn đƣợc tính theo công thức:
Pf = f.G [4-10] Trong đó: f-Hệ số cản lăn;
Chọn mặt đƣờng mà ô tô di chuyển là mặt Bêtông nhựa và Bêtông Xi măng, trạng thái đƣờng tốt.
f0 0,012 0,018
Chọn f0 = 0,018 Trong đó: f0-Giá trị trung bình của hệ số cản lăn.
Ta có: 4 0 4,886.10 2800 44 32 018 , 0 2800 32 V f f Vậy: Pf f.G 4,886.10 4.19080,45 9,32 (N) * Tính lực cản không khí:
Theo công thức thực nghiệm lực cản không khí đƣợc tính theo công thức sau: 2
. .FV K
Pw [4-11] Trong đó: K-Hệ số cản không khí, nó phụ thuộc vào dạng ô tô và chất lƣợng bề mặt
của nó, phụ thuộc vào mật độ không khí, (Ns2/m4);
F-Diện tích cản chính diện của ô tô, nghĩa là diện tích hình chiếu của ô tô trên mặt phẳng vuông góc với trục dọc của chúng, (m2);
V-Tốc độ tƣơng đối giữa ô tô và không khí, (m/s). Tích số KF đƣợc gọi là nhân tố cản không khí, ký hiệu W:
W = KF (Ns2/m2) [4-12] Hệ số cản khí động K: 0,2 0,35 (Ns2/m4)
Nhân tố cản khí động W: 0,3 0,9 (Ns2/m2) Chọn K = 0,3 (Ns2
/m4)
Đây là ô tô con và dựa vào các thông số kích thƣớc của ô tô mẫu Prius nên diện tích cản chính diện (F) đƣợc tính gần đúng theo biểu thức sau:
F = 0,88.B0.H [4-13] Trong đó: B0-Chiều rộng lớn nhất của ô tô thiết kế, B0 = 1,725 (m);
H-Chiều cao lớn nhất của ô tô thiết kế, H = 1,490 (m).
Vậy ta có: F 0,88.1,725.1,490 2,262 (m2) Ta có: W K.F 0,3.2,262 0,679 (Ns2/m2)
679 , 0
W (Ns2/m2) Thỏa điều kiện.
Vậy: Pw = W.V2 = 0,679.442 = 1314,544 (N) Từ những tính toán trên, thay các giá trị vừa tính đƣợc vào công thức:
Pc = Pf + Pw
Pc = 9,32 + 1314,544 = 1323,86 (N) Trƣờng hợp này đều có lực cản nhỏ và phù hợp với chế độ hoạt động thực tế của xe. Ta tính trƣờng hợp ô tô chạy ở tốc độ lớn nhất (Chỉ chịu tác dụng của lực cản lăn và lực cản không khí), để xác định cân bằng công suất cho động cơ nhiệt khi ô tô hoạt động ở tốc độ cực đại của ô tô chọn Vmax = 158 (km/h) = 44 (m/s).
Ta có: Nev = Pc. V = 1323,86.44 = 58249,84 (W) * Công suất động cơ nhiệt.
Công suất tổng của ô tô lúc này đƣợc tính theo công thức:
t ev t N N [4-14]
Trong đó: t- Hiệu suất của hệ thống truyền lực, chọn t= 0,93.
Vậy: 62634,24 93 , 0 84 , 58249 t ev t N N (W) Nt = 62634,24 (W) = 62,634 (kW). Công suất của động cơ đốt trong:
NN = Nt-Nđ1 = 62,634-10 = 52,634 (kW) Chọn công suất động cơ xăng: NN = 57 (kW)
Bảng 4-2: Thông số kỹ thuật của động cơ xăng
Engine
57 kW power
1,5 liter (1,497 cc), 4 cylinder (in line) 16 valve Atkinson-Miller Cycle with VVT-i 76 hp @ 5000 rpm