ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: TRANSPORT z.24
1995 N r kol. 1268
Aleksander UBYSZ
CHARAKTERYSTYKA OGÓLNA WSPÓŁCZESNYCH SILNIKÓW POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH NA PODSTAWIE WYBRANYCH PARAMETRÓW I WSKAŹNIKÓW
Streszczenie. W opracowaniu na tle ogólnej relacji pojazd - silnik ze szczególnym uwzględnieniem samochodów osobowych przedstawiono tendencje w budowie współczesnych silników.
Charakterystykę silników przeprowadzono na podstawie param etrów i wskaźników konstrukcyjnych, (pojemność skokowa, układ cylindrów, w skaźnik skokowości, stopień sprężania), wybranych wskaźników eksploatacyjnych (sprawność silnika, jednostkow e zużycie paliwa, współczynnik nadmiaru powietrza) i wskaźników porównawczych (średnie ciśnienie efektywne, wskaźnik mocy i momentu na jednostkę pojemności). Na koniec m oc silnika pojazdów samochodowych odniesiono do ich masy całkowitej.
GENERAL CHARACTERIZATION OF MOTOR-CAR ENGINES BASED ON SELECTED PARAMETERS AND COEFFICIENTS
S um m ary. At the besinning o f the paper in succeding autom otive vehicle groups the relation the between the and the engine was defined with the particular consideration o f m otor cars. In the futher part in the background directions o f m odem m otor car engines selected parameters and coefficients were defined. They describe about 400 4-stroke SI and C l car engines. Exploation parameters we confined curdelves to characterisation o f overall efficiency and specific fuel consumption and excess air nimber. Engine exertion was shown on the basis o f such comparative indexes as average effective pressure and capacity index o f power.
94 A. Ubysz 1. W STĘP
W ostatnim dziesięcioleciu można zauważyć daleko idące zmiany w budowie samych pojazdów, jak i silników je napędzających. Przy opracowywaniu nowych rozwiązań konstrukcyj
nych pojazdów samochodowych i silników decydujący wpływ mają następujące kryteria oceny:
- dynam ika napędu,
- ekonomiczność eksploatacji, - ochrona środowiska, - kom fort jazdy, - bezpieczeństwo jazdy.
Z tych pięciu podstawowych kryteriów 4 pierwsze bezpośrednio dotyczą w znacznym stopniu silnika napędzającego pojazd. Pomimo obiecujących perspektyw prognostycznych, jakie się rysowały 15 lat temu przed silnikami turbospalinowymi, W ankla i Stirlinga, [3] nadal niezachwianą wiodącą pozycję zajmują tradycyjne czterosuwowe silniki ZI i ZS. Oczekiwać jedynie można powrotu na rynek jednostek napędowych z dwusuwowymi silnikami ZI.
Dlatego też w tym opracowaniu poddano analizie podstawowe parametry i wskaźniki około 400 czterosuwowych silników ZI i ZS napędzających samochody osobowe i ciężarowe [4, 5].
2. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA SILNIKÓW SAMOCHODOW YCH
Zanim przejdziemy do analizy konkretnych parametrów i wkaźników należy przedstawić łatwo zauważalne, ogólne tendencje w budowie w spółczesnych samochodów i silników je napędzających. Charakterystykę tę należy oddzielnie przeprow adzić dla samochodów osobowych i ciężarowych, jako że są one - oraz silniki je napędzające - poddawane dość zróżnicowanym kryteriom oceny.
W tab. 1, przy równoczesnej charakterystyce silników, przedstawiono podział samochodów obu grup na klasy [1],
Tabela 1 Podział pojazdów samochodowych rynku europejskiego na grupy i klasy
K lasa Sam ochodów
M odele* lub m asa całkow ita
N e [kW]
V ss fdm 3]
i V ss/i
[dm3/cy
Typ silnika
N e/m asa całk.
[kW /M g]
M o/m asa całk.
[Nm /M g]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A Cinquocento, O pel C orsa, VW Polo 0 .2 - 0 .4 ZI
1 6 - 4 5 4 0 - 7 0
sam ochody małe Lancia Y 10, P eugeot 106, Nissan M iera
3 0 - 9 6 0 . 7 - 1.6 2 - 4
Ö.33 - 0 .4 ZS
B F iat T ip o , M azda 3 23, Opel A stra, Fo rd Eskort V W G olf, N issan Sunny
Peugeot 306
0 .2 5 - 0 .5 ZI
0
niższa średnia 30 - 162 0 .9 - 3 .2 3 - 6 0 .3 5 - 0 .5 ZS 3 0 - 6 0 5 0 - 110
C M B 190, A udi 8 0 , F o rd Sierra, BM W 3 , M azda 626 Peugeot 4 05, V W Passat, Opel
V ektra, Renault 21
0.3 - 0 . 5 ZI
0
średnia 47 - 210 1 . 2 - 3 . 5 4 - 6
0 .3 5 - 0 .5 ZS 4 0 - 7 0 6 0 - 1 5 0
B 0
D O pel O m ega, BM W 5,
M B 2 0 0 D /5 0 0 E , Fo rd Scorpio A udi 100, T o yota C am ry , Renault
Safrone
0.35 - 0 .5 ZI
wyższa średnia 54 - 235 1.3 - 5 . 0 4 - 8 0 .4 - 0 .6 ZS 5 0 - 8 0 80 - 2 0 0
E Audi V 8 , M ercedes S, Rols-R oyce, 0 .3 - 0 . 5 ZI
w luksusow a BM W 7 , D aim ler 4 .0 140 - 294 1.8 - 6 . 0 4 - 12
0 .4 - 0 .6 ZS 53 - 117 1 1 0 - 3 2 0
E F V W C o rrad o , Opel C alibra, 0.3 - 0.5 ZI
sportowa
Nissan 200SX BM W 8 50, T o y o ta Supra
65 - 441 1.2 - 6 . 0 4 - 12
0 .3 5 - 0 .5 ZS 59 - 270 140 - 440
G M itsubishi Pajero, M ercedes G,
Nissan Patrol F o rd Explorel, Opel M ontrey i
Fontera
0 .3 5 - 0 .6 ZI
terenow a 52 - 136 1.3 - 3 . 0 4 - 6 0 .4 - 0 .6 ZS 4 5 - 9 0 100 - 270
H M azda R X -7, F o rd Eskort, VW G olf 0 .2 5 - 0 .4 ZI 4 0 - 1 0 0 65 - 320
kabriolety M ercedes SL , Renault 19 3 7 - 4 1 2 1 . 0 - 6 . 0 4 - 1 2
0.3 5 - 0 .45 ZS '
dostaw cze** d o 3 .5 t m asy całkow itej 33 - 80 1.3 - 5 . 0 4 - 6 0 . 4 - 1.0 ZS 4 0 - 8 0 4 0 - 100
C ięża małej ładow ności do 8 t m asy całkow itej 6 0 - 1 1 0 2 .5 - 8 .0 4 - 6 0 .6 - 1.2 ZS 1 0 - 2 3 4 0 - 140
row e
średniej ładow ności od 8 d o 16 t m asy całkow itej 8 0 - 1 9 0 5 .5 - 7 .0 6 - 8 0 .8 - 1.5 ZS 9 - 1 7 4 0 - 120
dużej ładow ności pow yżej 16 t m asy całkowitej 130 - 370 6 .0 - 17.0 6 - 1 0 1.2 - 2 . 0 ZS 7 - 1 6 6 0 - 1 5 0
autobusy** 65 - 300 4 . 0 - 1 5 . 0 4 - 1 0 1 . 2 - 2 . 0 ZS 8 - 14 80 - 160
* - W ybrane przy k ład y , ** - Grupy ty ch pojazdów nie podzielono na klasy.
Charakterystyka ogólna współczesnych...
96 A. Ubysz Samochody osobowe z uwagi na komfort jazdy i bezpieczeństwo bierne charakteryzują się w odniesieniu do rozwiązań wcześniejszych podwyższoną średnio o 80-150 kg masą własną. Każdy model samochodu ma, w zależności od zamiłowań użytkownika, m ontowanych kilka - o różnej dynamice silników ZI i alternatywnie szybkoobrotowy silnik ZS. Silniki te dla kompensacji więk
szej masy pojazdu oraz poprawy dynamiki pojazdu i komfortu jazdy charakteryzują się większą pojemnością skokową przy równoczesnym większym wysileniu procesu roboczego [1, 2].
Podniesienie parametrów eksploatacyjnych w obu rodzajach silników m a odmienne uzasad
nienie. W silnikach ZI, wyposażonych we wtryskowe z regulacją zamkniętą składu mieszanki systemy zasilania i katalizatory trzyfunkcyjne, wysoka nadwyżka mocy do minimum ogranicza pracę silników w zakresach z regulacją otwartą, co jest korzystne z punktu widzenia ochrony środowiska. Przykładem daleko idącego kompromisu jest wolnossący, niezbyt wysilony silnik 1,2R4 samochodu Opel Corsa, który spełni perspektywiczne normy na toksyczność spalin 1996 r. W silnikach ZS samochodów osobowych następuje zamiana mniej ekonomicznych silni
ków z kom orą wirową na silniki o wtrysku bezpośrednim. Jedynie przy komorach dzielonych wstępnych, zmodyfikowanych i umieszczonych centralnie pomiędzy czterema zaworami, tradycyjnie pozostaje koncern Mercedes-Benz. W silnikach ZS samochodów osobowych dotrzym anie norm toksyczności spalin jest znacznie trudniejsze z uwagi na rygorystyczne ograniczenie em isji cząstek stałych (PM) i tlenków azotu (NOx). Jak dotychczas obniżeniu PM sprzyja doładowanie (znaczne podniesienie X) z równoczesnym znacznym obniżeniem tem peratury powietrza doładowującego, co z kolei obniża zawartość w spalinach NOx. Dalsze obniżenie zawartości cząstek stałych osiąga się na drodze precyzyjnego sterowania wtryskiem paliwa o znacznie zwiększonym ciśnieniu wtrysku (elektroniczne systemy sterowania).
W przypadku konieczności dalszego obniżenia zawartości toksyn możliwe je st stosowanie katalizatorów utleniających, a w silnikach ZS samochodów ciężarowych opłacalne jest stosowanie skomplikowanych urządzeń do wychwytywania cząstek stałych i ich spalanie. W tych z natury głośniejszych silnikach ZS opłacalne jest montowanie "barier akustycznych", których celem je st uzyskanie "cichych" jednostek napędowych, dopuszczających te samochody dojazdy
Charakterystyka ogólna współczesnych. 97 nocnej na obszarze zabudowanym niektórych krajów o zwiększonych wymaganiach ekologicz
nych (Holandia, Austria).
Silniki ZS samochodów ciężarowych mają zupełnie inną dynamikę pracy. Pomimo znacznie niższego wskaźnika mocy na jednostkę masy pojazdu (ry s.5) nie ustępują wielkością wskaźnika momentu na jednostkę masy nawet samochodom osobowym z silnikiem ZI.
3. CHARAKTRYSTYKA PARAM ETRÓW I W SKAŹNIKÓW KONSTRUKCYJNYCH SILNIKÓW
Do podstawowych parametrów konstrukcyjnych silników samochodowych należą pojemność skokowa silnika i pojedynczego cylindra, ilość cylindrów i w jakim układzie, średnica i skok tłoka, wskaźnik skokowości oraz stopień sprężania.
Pojemność skokowa współczesnych silników samochodowych podano w tab. 1. Najczęściej do samochodów osobowych stosuje się silniki rzędowe 4-cylindrowe o pojemności jednego cylindra od 0,25 do 0,6 dm3. Coraz częściej stosowane też są silniki 6-cylindrowe w układzie V (V60°) - rys. I. Silniki o innej ilości cylindrów stosowane są znacznie rzadziej. Z kolei silniki ZS do samochodów osobowych najczęściej rozwiązane są w układzie R4.
W ostatnich latach w celu dalszego zwiększenia zawartości konstrukcji silnika przy ich znacznych pojemnościach skokowych coraz częściej spotyka się układy nietypowe: RV6 (VW) i W 12 (BMW). W tym ostatnim układzie cylindry usytuowane są w trzech rzędach nad jednym walem korbowym.
Silniki samochodów ciężarowych preferują układ cylindrów R4, R6 w mniejszych samo
chodach i V6, V8 i V10 w większych. W ostatnich latach większość liczących się koncernów wprowadziła na rynek cieszące się dużym powodzeniem silniki w układzie V6, które po zamontowaniu w miejsce silników V8 pozwalają na wydłużenie skrzyni ładunkowej o 0,13 m.
W skaźnik skokowości charakteryzuje stosunek długości skoku tłoka do średnicy (S/D ). W silnikach ZI zawiera się w przedziale 0,7-1,2 dla silników ZI oraz 0,85-1,2 dla silników ZS. Z uwagi na często wykorzystywane zespoły silników ZI do budowy silników ZS przedziały wartości tego wskaźnika się pokrywają. Poza kilkuprocentowa zwyżką mocy silnika ZI o niskim
98 A. Ubysz
[era3]
-oC«5 uO' 0^30<u
ru535 3O
_2O 'U o
§ 3 2 5
aj ao
i - f t j f * - & n d a i -T o y o ta f -C itr o e n f -te rc e d e s 1 -N is s a n a - P o lo n ii L - F e r r a r i o - O i l v - W d - P e n u l t J -Pe uje o t x -te u d a y -P o rs c h e o - F i a t rj - S u b o - t y e l a - F o r d t - U o i V0 • -P o zo s ta łe
a )
/ / /
/ t /
. $ * h.
P . b.
. / ■'
n f n T r i T H i j n - r r c n - r q - r T T i I • ' ' ' P ' " I ' ' ' ' I > ' ' ' I ' ' ' M 0 5 L07 i.65 2.22 2.23 3 . » 3.91 151 5.03 5.65 6.23 UO
>
Pojeiinosc s k t t a [da3]
[da3]
u
C990 - ii
3 “ U
8«»0»
T)c
<U
—\
iV730 3
J&
O
' Uvw o
§ < 7 0
•—Ci v ao
* -ftj*. o ą - T o y o ta 7 -C itro e n
♦ - t e r cedes I -N is s a n •a -P o lon e z L - F e r r a r i
o - W v - W d -k e n a u lt J -Peugeot
x -Itazda y -Pors che c - F i a t ^ -Saab o - £ | » 1 a - F o r d & - U o lr o . -Po zo stałe
b )
/ /
« " I »1111 " 111 * " »"P“1 1.3 L72 2.1< 155 I V
Pojeiinosc skokoua
i i | i i- fiyrTTrprmjniTi^*
<.23 1 6 5 5.06 5. <3 5.90
[da3]
R y s .l. W ykres objętości skokowej jednego cylindra w funkcji objętości skokowej silników ZI 9a) i ZS (b) samochodów osobow ych
Fig. 1. Capacity o f fuel consum ption per unit in relation o f total engine capacity V „ o f m otor c a n
Charakterystyka ogólna współczesnych. 99 wskaźniku skokowości mają mniejszą wysokość, co jest bardzo ważne z punktu widzenia zarysu nadwozia samochodu. Z uwagi na trudności w utrzymaniu pola tolerancji stopnia sprężania w silnikach ZS najniższe wartości wskaźnika nie są stosowane.
W silnikach ZS średniej i dużej pojemności do samochodów ciężarowych wskaźnik skokowści jest powyżej 1,15.
S topień sp rę ż a n ia w silnikach ZI zwiększył się średnio o 1,5 jednostki. W wolnossących silnikach o pojemności skokowej powyżej 1,3-1,6 dm3 stopień sprężania osiąga maksymalne w artości 10-11 jednostek. W silnikach doładowanych, zależnie od stopnia doładowania, wartość e je st w granicach 7-9 jedn.
Stopień sprężania silników ZS nie uległ w ostatnich 10 latach zmianie. Doładowanie tych silników również powoduje obniżenie e o 1-3 jedn.
4. CHARAKTERYSTYKA PARAMETRÓW I WSKAŹNIKÓW EKSPLOATACYJNYCH SILNIKA
S p raw n o ść ogólna silnika rj0 jest miarą wykorzystania energii zawartej w paliwie na pracę użyteczną. Istnieje ścisły związek pomiędzy sprawnością ogólną, nazywaną często efektywną, a jednostkow ym zużyciem paliwa przez silnik - gc, wyrażony równaniem:
4o = i / ś e m '
gdzie W d je st wartością opałową paliwa. Na rys.2. przedstawiono dla konkretnego paliwa graficzną zależność pomiędzy tymi parametrami. W ostatnich latach dzięki wtryskowym systemom zasilania (precyzyjniejsze sterowanie procesami roboczymi pozwoliło na zwiększenie e) wzrosła sprawność ogólna silników ZI w stosunku do silników ZS samochodów osobowych.
Niezmienny pozostał wpływ pojemności skokowej silnika na sprawność. Mniejsze silniki ZI (do 1,1 dm3) m ają sprawność rzędu 29-33% (gc = 290-260 g/kW h), natomiast większe silniki, pow. 2,0 dm3 osiągają ju ż sprawność ogólną 33-35% (260-235). Dlatego też, aby zwiększyć konkurencyjność szybkoobrotowych silników ZS do samochodów osobowych i dostawczych, wiele koncernów opracowało silniki ZS z niedzieloną kom orą spalania. Ich sprawność osiąga
wartość 36-38% (230-220), co w połączeniu z sześciobiegową skrzynką biegów daje obiecujące efekty końcowe (Audi 100Avant TDI). Często w celu zwiększenia dynamiki napędu silniki ZS są z turbodoładowaniem, które także korzystnie wpływa na zmniejszenie toksyczności tych silników.
100 A . Ubysz
R ys.2. Z ależność między jednostkow ym zużyciem paliw a i sprawnością ogólną silników sam ochodow ych przy założonej w artości opałowej paliwa Wd = 43 M J/kg
F ig .2. The relation between fuel consum ption per unit gt and total efficiency o f the car engines w ith fuel caloric value Wd = 43 M J/kg
Z tych samych powodów doładowuje się silniki ZS samochodów ciężarowych. Ze względu na prawie dwukrotnie niższą prędkość obrotową w silnikach tych stosuje się doładowanie wysokie, z równoczesnym efektywnym chłodzeniem powietrza doładowującego. Zasada przy chłodzeniu powietrza doładowującego jest prosta: im niższa temperatura pow ietrza na dolocie, to tym niższe je st jego naprężenie cieplne oraz mniejsze prawdopodobieństwo powstawania tlenków azotu. W ostatnich latach w obu typach silników ZS udało się obniżyć tem peraturę powietrza doładowującego do 40-50°C (z 60-80°C). Wysokie doładowanie podniosło m aksymalne
Charakterystyka ogólna współczesnych. 101 ciśnienia procesu spalania w silnikach ZS do 130 bar, a w silnikach Cumninus planuje się podniesienie tej wartości do 154 bar [2]. Duże średnioobrotowe silniki ZS samochodów ciężarowych dzięki kosztownym urządzeniom podnoszą swoją sprawność do 46,5% (180 g/kW h), co w połączeniu z odpowiednimi katalizatorami spalin daje im szeroką perspektywę na przyszłość. Przykładem takiego rozwiązania jest turbodoładowany silnik z doładowaniem wspomagającym (kompaundowany) ciągnika siodłowego Scania.
W spółczynnik n a d m a iru pow ietrza X w silnikach ZI podlega praw om opisanym we wstępie:
w m iarę możliwości nie wychodzić poza X = 1. Rzadkością są silniki ZI na mieszanki ubogie (silnik 1,6R4 Toyota Carina - Xml„ = 1 - 1,5).
W silnikach ZS, w celu zmniejszenia zawartości w spalinach cząstek stałych, na drodze doładowania podnosi się X,„in do wartości 1,8-2,2 (szczególnie w silnikach z kom orą niedzieloną).
5. WYBRANE WSKAŹNIKI PORÓW NAW CZE SILNIKA
Do najbardziej rozpowszechnionych wskaźników porównawczych należą średnie ciśnienie użyteczne (efektywne) pc, wskaźnik objętościowy mocy Nv i momentu M v.
Ś red n ie ciśnienie efektyw ne p c jest przede wszystkim miarą stopnia wysilenia silnika lub, w przypadku silników wolnossących, m iarą efektywności procesów napełniania cylindra i roboczego. Ponieważ w ostanim 10-leciu nastąpił znaczny postęp w organizacji obu procesów (technika czterozaworowa, elektronicznie sterowane systemy zasilania, modernizacja komór spalania), znalazło to odzwierciedlenie w wielkości Pc . Na rys. 3 przedstaw iono wielkość Pc wolnossących silników ZI i doładowanych silników ZS samochodów ciężarowych w funkcji w pojemności skokowej. W mniejszych silnikach ZI - poniżej 1,8 dm3 pojem ności skokowej - widoczna jest mniejsza efektywność procesu napełniania i spalania. Powyżej tej pojemności zauważalne jest większe zróżnicowanie ciśnienia użytecznego oraz zwiększenie jego średniej wartości do stałego poziomu 1,05 M Pa (dla VB = 1 dm3 0,9 M Pa). Tak w ięc w ostatnim 10-leciu P c wzrosło dla mniejszych silników o 0,05 MPa, a dla większych - 0, 1 M Pa.
102 A. Ubysz
[RPa]
J 1.30-
Cfcaso-
• -A>4 i-Toy>u p -Ciuotn
♦ -IV rcefo I -tostan ^ - M w i U -Ferrari
a -GV V -UJ A -Peujoot
x -lUaia y-fcrsrf* o -rm -S ub
o -Cfcel ł -ford ► -U bho • -POBKtllf
a-) 4
o
a *
>
Z '
» « r i t
■r . | . 1 . i | M i . | i i . . I-I-.-11 . . . | i n - i p T T r p r r r f r i r if
I S LO? L65 122 173 136 1 « 151 108 165 6.23 630
T >
Pojennosc sW oua [da3]
OTal
• -S»ar O -IvtCO i -P w « u ll p -ftn o
♦ - J e l a 1 -nan O -Scarua b -
o - W V -fercedes 4 -Stdfcr J -
x - D J y-fessan O -Siw r 1 -
o -ford * -Pwaso |- Oo1to • -Porosiilf
£2.00-
4
I • ł
" i
■V4
4 .
a 1.00-
c b)
1111" ' i 111 ■ i11" i' " ' i~' * ■ i *" * i *"' i ' " 111' 1 * i ■ ■ ■ ■' ^
i t 6.S) 7.60 870 ISO 10.30 lltO 1110 1120 1130 1 6.« 1733
Pojeaność skolwa M » >
Rys.3. Średnie ciśnienie efektywne wolnossqcych silników Z I (a) i doładowanych z chłodzeniem powietrza doładow ującego silników ZS (b) w funkcji pojemności skokowej
F ig.3. Average effective pressure P,. in relation o f V„ unsupercharges SI engines o f m otor cars (a) and supercharged ones, with the cool'ms system o f supercharging air o f C l truck engines
Charakterystyka ogólna współczesnych. 103
tkll/d# 1
ojco WO»
•o
a)
» 4> c X f
V
a»v’
'K.
.«yłtyT( » i7‘ 1 ■ ■ u
♦ - f tA 0 -Hcitda ł -R e rc e d K 1 -Jts s a n a - E T J V -u u x -rtaida » - P o r s d * o -O p ei a -Fo r d
< -Toyota p - C it r w n A -PolOfiez tv -F e r r a r i i "RffldUlt & -Peugeot v - F ia t y -Saab
» -UoW o • -Pozostałe
■ ■ i 1 " ' i " " i " 1 1 1 " " i " " i " " i1 Û.5 1.07 L S 2.22 123 XX i « 451
r >
Pojeonosc sfcotoua
" i 1 ■ ■11 1 " ■ ' i~
5.03 5 .0 423 48)
tdal
* -Au d i o -tfcnda
♦ - Î W cedes I -fcssan o -B rU v - U J x -fU z d a > -Pcrscłw o -Ope! a -Fo r d
< -Toyota ęr-C itro e n û -Polonez b - F e r r a r i 4 - R e n x l t à -Peugeot 9 - F ia t ^ -Saab
D -Uolvo • -P o zo s t a li
K
♦
. ♦
.
Pojeonosc stofcoua
R ys.4. Charakterystyka wskaźnika objętościowego mocy (a) i momentu (b) w zależności od pojemności skokowej silników ZI
F ig .4. pow er capacity (a) and torque (b) indexes in relation of V„ SI m otor car engines
104 A . Ubysz
ftlM
e n )-
or
£175
a )
o -Hcnda j -Tcysia p -Cilrwn 1
ł -faCtóeS I -IftSStfł * -Poler« L - F w r ^ i j
0 -BU v -Ul i -Renault ó -Pwjt<■:
> -Per sete o -Fiat 'i -Saab
o -Opel a -Fcrd ł -Uobo • -Poiciiile|
> *
>
11111 11 i| ■ . 1111111 I 1111 I 1 'i ri't . w 11111 ) ■11 . 1 ■ 1 1 1 | » 1 1 » I
0.3 LU 1.3? l.i] L85 106 2.0 1 5 173 13! IX 1 »
t e a calkouita
C'tUy-ilql
£»
0» D
b)
0 R 1#>
♦ -Siar o - I r t c j < - Renault 7 - ikro
ł - Jelcz 1 -Man ń -Scania t-
o - W r -Mercedes { -Sedttai A -
x -nr ► -Hissan o -Sity- ^ *
o -Ford a -Pecjaso 1 -Uolw * -Pozostałe
- ' . t K f »< *
1 J
I I)
i "
: 1<
p .
1 . , 1 1 . i ' | T i T T , , j i‘ i |‘ . .' i 'i 1 1 1 . 1 1 1 i r r p -t r r p ~r r r p T ~r~r r Ł 7 3 10.05 1 1 3 8 1 Ł 7 1 Z U M Z U i X .I S 1 1 0 2 H 3 S 3S.S7 H O )
>
Ite a calkouita mg]
R ys.5. Charakterystyka wskaźnika mocy na jednostkę masy samochodów osobowych (a) i ciężarow ych ( b ) 1 zależności od masy całkowitej pojazdu
F ig .5 . Pow er index per weight unit o f m otor cars (a) and trucks (b) in relation o f total vehicle weight
Charakterystyka ogólna współczesnych. 105
W silnikach ZS samochodów ciężarowych, z uwagi na coraz częściej stosowane wysokie doładowanie z chłodzeniem powietrza doładowującego, średnie ciśnienie użyteczne wzrosło znacznie, naw et do 2 ,0 M Pa (wartość średnia 1,6 MPa), co jednak niekorzystnie wpływa na wzrost tem peratury spalin i zwiększoną emisję NO,.
W sk aźn ik i m ocy i m om entu n a jed n o stk ę pojemności skokow ej Nv
i
M v, analogicznie do P e, również uległy znacznemu zwiększeniu, o ile moc, jak i m oment silnika są proporcjonalne do średniego ciśnienia użytecznego. Na rys. 4 pokazano zależność obu wskaźników od pojemności skokowej silników ZI samochodów osobowych.Interesującym wskaźnikiem w pojazdach samochodowych je st m oc siln ik a n a je d n o stk ę m asy p o ja z d u N m. W ostatnich łatach obserwuje się w zrost tego wskaźnika, szczególnie w większych samochodach osobowych z silnikami ZI. W samochodach osobowych z silnikami ZS podobnie ja k i w samochodach ciężarowych - ze wzrostem masy pojazdu spada N ro (przy wzroście m asy o 1 Mg wskaźnik obniża się z 35 do 25 kW /M g w sam ochodach osobowych i 0 .3 .KW /M g w samochodach ciężarowych (19 kW/Mg dla 3,4 M g do 10 kW /M g przy 36 Mg masy całkowitej.
6. W NIOSKI KOŃCOW E
Z przedstaw ionych danych można wyciągnąć następujące wnioski końcowe:
1. Najczęściej spotykane układy cylindrów to w zakresie 1-2,5 dm3 silniki 4-cylindrowe, rzędowe, natom iast w zakresie 2,5-3,5 dm3 - silniki 6-cylindrowe w układach R i V; pozostałe ilości cylindrów 2, 3, 5, 8 i 12 spotyka się znacznie rzadziej.
2. W silnikach ZI samochodów osobowych stosuje się - ze względu na w iele zalet - niski wskaźnik skokowości tłoka, a stopień sprężania, dzięki technice czterozaworowej i elektro
nicznym system om zasilania, wzrósł do 9-11 jednostek.
3. W w olnossących silnikach ZI wzrosły w ostatnich latach takie param etry, ja k sprawność ogólna, średnie ciśnienie efektywne, oraz takie wskaźniki, ja k wskaźnik m ocy i m om entu na jednostkę pojem ności skokowej silnika, również wzrósł wskaźnik mocy na jednostkę masy
106 A. Ubysz
całkowitej pojazdu - odmiennie narastający w funkcji masy całkowitej w przypadku zastoso
wania w samochodach silników ZI i ZS.
LITERATURA
\
[1] Ubysz A .: Współczesne silniki samochodowe. Cz. I: W ybrane zagadnienia z konstrukcji i technologii produkcji. Skrypt uczelniany nr 1868, Gliwice 1994.
[2] M oser F . : Kriterien und Potential der Vierventiltechnik bei Nutzfahrzeugdieselmotoren. M TZ nr 6, 1989.
[3] Kossowski S.: Prognozy rozwoju silników samochodowych. Technika M otoryzacyjna nr 6, 1980.
[4] A D AC Special Auto - Samochody osobowe świata. Brabork, W arszawa 1992.
[5] Samochody ciężarowe świata 1993 - Pręgo, W arszawa 1993.
Recenzent: Prof, dr hab. inż. Stanisław Jarnuszkiewicz W płynęło do Redakcji 18.11.1994 r.
Abstract
A t thew beginning o f the paper in succeeding automotive vehicle groupe, the relation the betw een vehicle and the engine was defined w ith the particular consideration o f m otor cars.
In the further part in the background directions o f m odem m otor car engines selected param eters and coefficients were defined. They describe about 4-stroke car SI and C l engines.
Exploation parameters we confined ourselselves to characterisation o f overall efficiency and fuel consumption and excess air number.
Engine exertion factor was shown on the basis o f such com parative indexes as average effective pressure and capacity index of power.
