2. Определение тягово-скоростных качеств автомобиля

По тягово-скоростным качествам автомобиля судят о его динамичности. В настоящее время общеприняты характеристики предельных тягово-скоростных качеств автомобиля, определяемые по внешней скоростной характеристике двигателя. Такими характеристиками является тяговая и мощностная диаграммы, динамическая характеристика автомобиля. По этим характеристикам определяются предельные показатели тягово-скоростных свойств автомобиля:

- абсолютная и удельная величина силы тяги;

- скорость движения при заданном сопротивлении дороги;

- ускорения;

-максимальное суммарное сопротивление, преодолеваемое автомобилем;

- максимальная скорость движения;

- подъемы, преодолеваемые автомобилем на различных передачах.

2.1 Тяговая диаграмма движения автомобиля

Тяговая диаграмма движения автомобиля является графическим решением уравнения движения автомобиля методом силового (тягового) баланса.

Уравнение движения автомобиля методом силового баланса:

Pm= P+ Pw+Pj.

Для установившегося движения (P_j= 0, сила инерции отсутствует) тяговая сила на ведущих колесах на каждой передаче находится в соответствии с формулой:

Pm= Me·Ump·/rk, где Ump= U0·Uk- передаточное число трансмиссии автомобиля.

Величина крутящего момента M_e находится по внешней скоростной характеристике двигателя (см. диаграмму внешней скоростной характеристики) для тех оборотов коленчатого вала n_e, которые соответствуют рассматриваемым скоростям движения автомобиля.

Скорость движения автомобиля определяется по формуле:

V = 0,105∙ne·rk/Ump

Сила сопротивления дороги

P=Gaп· где  f +i; f – коэффициент сопротивления качению по горизонтальной дороге; i – величина уклона дороги.

Сила сопротивления воздуха

Pw=k∙F∙V2. Применяем k = 0,4…0,9 Н·с2/м4; F= 3,0…6,0 м2

Данные расчетов заносятся в таблицу, строится тяговая характеристика (кривая на диаграмме) движения автомобиля.

Таблица 2.1 Тяговый баланс автомобиля.

Параметр		Частота вращения коленчатого вала, ne ωе, с-1 (ωе=0.105∙nе)
		1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000
№ передачи Передача первая	Me,Нм
	V1,м/с
	Pm, Н
	PН
	Pw, Н

№ передачи Передача вторая	Me,Нм
	V2,м/с
	Pm, Н
	PН
	Pw, Н

№ передачи Передача третья	Me,Нм
	V3,м/с
	Pm, Н
	PН
	Pw, Н

№ передачи Передача четвертая	Me,Нм
	V4,м/с
	Pm, Н
	PН
	Pw, Н

№ передачи Передача пятая	Me,Нм
	V5,м/с
	Pm, Н
	PН
	Pw, Н

По данным таблицы 2.1 построить график, в координатах P_m = P_m(V), тягового баланса автомобиля. Используя полученный график (диаграмму), определяют показатели динамичности автомобиля при равномерном движении. При построении графика определить масштабные коэффициенты каждой оси диаграммы.

Топливная экономичность

Топливной экономичностью называют совокупность свойств, определяющих расходы топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в различных условиях эксплуатации. Это свойство автомобиля дает возможность водителю определить расход топлива на единицу километропробега. Показателем является расход топлива на 100 км. При этом различают расход топлива при движении по городскому циклу и за пределами населенных пунктов. Расход по городскому циклу естественно несколько больше.

Оценочные показатели. Топливная экономичность автомобиля в значительной степени определяется такими показателями двигателя, как часовой расход топлива G_Т, кг/ч – масса топлива, расходуемогов один час, и удельный расход топлива g_е, г/(кВт·ч) – масса топлива , расходуемого в один час на единицу мощности двигателя.

Основным измерителем топливной экономичности автомобиля в России и в большинстве европейских стран является расход топлива в литрах на 100 км пройденного пути - (путевой расход топлива) Q_S, л.

Для оценки эффективности использования топлива при выполнении транспортной работы используется расход топлива на единицу транспортной работы (100 т·км) Q_W, л – отношение фактического расхода топлива к выполненной транспортной работе.

В США наряду с путевым расходом используют обратный измеритель – длину пробега на единицу объема израсходованного топлива.

Оценочные показатели топливной экономичности

Контрольный расход топлива (КРТ). КРТ определяют для всех категорий автотранспотрных средств при заданных значениях скорости движения разных, для различных категорий, при движении по прямой горизонтальной дороге на высшей передаче.

Для автомобилей, у которых m_a< 3,5 т, КРТ определяют при V=90 км/ч или (0,9 V_max , если V_max < 90 км/ч) и V=120 км/ч (если V_max>120 км/ч).

Для автотранспортных средств, у которых m_a> 3,5 т (кроме магистральных автопоездов, городских, междугородных и туристических автобусов) КРТ определяют при V= 60 и 80 км/ч, а если V_max < 80 км/ч, то при 40 и 60 км/ч. Для городских автобусов КРТ определяют при V= 40 и 60 км/ч, для магистральных автопоездов, междугородних и туристических автобусов при 60 и 80 км/ч (если V_max < 80 км/ч, то при 40 и 60 км/ч).

КРТ широко используется для косвенной оценки технического состояния автотранспортных средств.

Топливная характеристика установившегося движения (ТХ). ТХ – график зависимости расхода топлива Q_S от скорости установившегося движения на высшей передаче по горизонтальной дороге, его строят для автотранспортных средстве всех категорий.

Оценочные показатели КРТ и ТХ определяют топливную экономичность на установившихся режимах движения по горизонтальным дорогам с твердым усовершенствованным покрытием. Их используют в основном для сравнения уровня топливной экономичности аналогов. Остальные (ниже названные) – позволяют оценивать средние расходы топлива в типизированных характерных условиях.

Расход топлива в магистральном ездовом цикле на дороге (РТМЦ). РТМЦ измеряют для автотранспортных средств всех категорий, кроме городских автобусов, пробегом по измерительному участку с соблюдением режимов движения, заданных определенной картой и схемой цикла.

Расход топлива в городском ездовом цикле на дороге (РТГЦд). РТГЦд оценивают для автотранспортных средств всех категорий, кромемагистральных автопоездов, междугородних и туристических автобусов так же как РТМЦ. Отличием являются только характеристика операций по операционной карте и схемой цикла.

Расход топлива в городском цикле на стенде (РТГЦ). РТГЦ определяют только для автомобилей, у которых m_a< 3,5 т, испытанием на стенде с беговыми барабанами по ездовому циклу в соответствии с операционной картой и схемой цикла.

Топливно-скоростная характеристика на магистрально-холмистой дороге (ТСХ). ТСХ – график зависимости расхода топлива Q_S и скорости V_ср от V_доп при движении по магистрально-холмистой дороге с заданным продольным профилем. Этот показатель характеризует движение магистральных автопоездов, междугородных и туристических автобусов.

Показатели топливной экономичности автомобиля

Автомобильный транспорт потребляет большое количество топлива, стоимость которого составляет 10…15% всех затрат на автомобильные перевозки. Расход топлива зависит от конструкции автомобилей и их технического состояния, а также от дорожных и климатических условий, квалификации водителя и организации транспортного процесса.

Полное экономическое качество автомобиля оценивается топливно-экономической характеристикой. Такая характеристика получается построением графика зависимости путевого расхода топлива от скорости движения автомобиля.

Для расчета расхода Q_S иногда удобнее использовать график зависимости g_е, г/(кВт·ч) от коэффициента использования мощности двигателя и. Он может быть получен по нагрузочной и внешней характеристикам.

Для каждого значения частоты n расход g_е имеет минимум при значении и, близком к 100%. При малых значениях коэффициента и удельный расход возрастает в результате уменьшения КПД двигателя и ухудшения условий сгорания топлива, а при больших значениях и (у карбюраторных двигателей) – в связи с обогащением горючей смеси экономайзером.

Для карбюраторных двигателей при малом значении коэффициента использования мощности двигателя расход g_е увеличивается по сравнению с минимальным в несколько раз, а при и=100% увеличивается на 10…15%.

У дизелей расход g_е в меньшей степени зависит от коэффициента и и при малых его значениях отличается от минимального не более чем в 1,5 раза.

Минимальное значение расхода g_е при

Полной и частичных нагрузках соответствует частоте несколько большей, чем та, при которой для заданного положения органа управления подачей топлива М_К= М_К.МАХ. Чем меньше коэффициент и, тем при меньшей частоте расход g_е имеет минимальное значение. При постоянном положении органов управления подачей топлива изменение зависимости g_е = f(n) тем существеннее, чем меньше значение и. У карбюраторных двигателей при и = 100% с увеличением частоты от n_min до n_N расход возрастает в среднем лишь на 10%, а при и =25% - на 250…300%. Однако при постоянном положении органов, управления подачей топлива с изменением частоты n изменяется и коэффициент и. При и = const зависимости g_е = f(n) при полной и частичных нагрузках отличаются незначительно.

Топливно-экономическая характеристика

Для анализа связи расхода топлива с условиями движения Е.А.Чудаковым предложен график – топливно-экономическая характеристика Q_S = f(V) при движении с V= const на дорогах с различными значениями коэффициента ψ. Она может быть построена для каждой передачи.

Топливно-экономическая характеристика может быть построена по результатам дорожных или стендовых испытаний, а также по результатам расчета, который проводят в следующем порядке:

1. задаются коэффициентом ψ;

2. задаются несколькими значениями скорости V и для каждого из них находят N_Д, N_В и n.

Если имеется нагрузочная характеристика двигателя, то, определив мощность N_e = (N_Д + N_В)/η_m, необходимую для движения на каждой из заданных скоростей, по нагрузочной характеристике находят g_е и Q_S. Повторив расчеты для нескольких ψ, строят топливно-экономическую характеристику. Если нагрузочная характеристика отсутствует, но имеется график g_е = f(и), то расчет продолжают:

3. для каждого значения частоты n по внешней характеристике находят значение мощности N_e ;

4. определяют и по формуле ;

5. пользуясь графиком, для каждого значения скорости V по соответствующим ей значениям частоты n и коэффициента и находят g_е = f(и). Расход топлива Q_S подсчитывают по формуле.

Если характеристики топливной экономичности рассчитываемого двигателя отсутствуют, то можно воспользоваться одним из приближенных методов, тогда расчет может быть продолжен так:

6. по полученным значениям коэффициента и и отношениям n/n_N, пользуясь графиками находят k_ч и k_и для каждой из принятых скоростей;

7. определяют

где m – плотность топлива, кг/л.; для бензинового топлива m= 0,75кг/л.

Удельный эффективный расход топлива g_e зависит от частоты вращения коленчатого вала n_е и степени использования мощности двигателя И, равной отношению мощности, необходимой для равномерного движения автомобиля, к мощности, которую развивает двигатель на ведущих колесах при той же скорости и полной подаче топлива.

Удельный эффективный расход топлива g_е решается использованием графо-аналитического метода. Используем метод И.С. Шлиппе когда удельный эффективный расход топлива g_e представляется функцией нескольких параметров:

ge= kи · gN· kоб

где k_и – коэффициент, учитывающий изменение g_e в зависимости от степени использования мощности И (по диаграмме в приложении);

k_об - коэффициент, учитывающий изменение g_e в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя n_e (по диаграмме в приложении);

g_N – удельный эффективный расход топлива при N_max.

Удельный расход g_N известен из внешней характеристики, при ее отсутствии можно считать g_N= (1,15…1,05) g_{е min}. Если и = 100%. То для карбюраторных двигателей g_{е min}=260…310 г/(кВт·ч); для дизелей g_{е min}= 195…230 г/(кВт·ч).

Например, g_N = 1,2· g_Nmin,, g_Nmin= 0,2 кг/кВт·ч , тогда g_N = 0,24 кг/(кВт·ч).

Расчетное определение показателей топливной экономичности

ПоказателиКРТ и ТХ рассчитывают при установившемся движении. Остальные показатели включают, кроме установившегося движения, режимы разгона, торможения и остановки.

Для определения расходов _{топлива} при V=const можно воспользоваться, в зависимости от имеющихся данных, формулой, считая, в ней N_и= 0 (или Р_и= 0). Все эти показатели относятся к движению по горизонтальной дороге, поэтому ψ=f_а. Если отсутствуют сведения о плотности применяемого топлива, можно считать для бензина = 0,75 кг/л, для дизель = 0,82 кг/л. При разгоне как расход G_m так и скорость V непрерывно изменяются, следовательно, также изменяется и путевой расход. Удобнее, однако, применить следующий метод расчета. Обозначим d мгновенный расход топлива, а производную d /dV = q_i назовем коэффициентом расхода топлива. Но d = , тогда q_i=

Подставим полученное значение коэффициента расхода топлива в первое отношение и, разделив переменные, получим дифференциальное уравнение расхода топлива

; где – секундный расход при полной подаче топлива.

Входящие в правую часть и j могут быть представлены как функции скорости.

Расход топлива за время торможения или остановки определится в соответствии с формулой

где

Полученный расход топлива (в кг) можно перевести в путевой расход топлива

(в л на 100 км пути):

где S – путь цикла в км.

Результаты вычислений (3.1),(3.2) и (3.3) занесены в таблицу 3.1

Удельный расход топлива связан с часовым g_е= 1000 G_m/N_e.

Тогда часовой расход топлива определится в соответствии с формулой

Между расходами Q_S и G_m существует зависимость

.

Подставляя значение G_m, получим уравнение расхода топлива (путевой расход топлива):

Результаты вычислений (3.1),(3.2) и (3.3) занесены в таблицу 3.1

Таблица 3.1 Топливно-экономическая характеристика автомобиля

,

Параметр	Частота вращения коленчатого вала, ne ( =0,105∙nе)
	800(83,7)	1400(146,5)	2000 (209)	2600 (277)	3200 (334)
ne/nN
Коб
V, м/с
И
Ки
ge , кг/кВт·ч
qn, кг/кВт·ч

По данным таблицы 3.1 строится топливно-экономическая характеристика автомобиля.

Влияние конструктивных факторов на топливную экономичность

Одним из основных путей уменьшения расходов топлива автомобильным транспортом является дизелизация – замена карбюраторных двигателей дизелями. Преимущества дизелей по топливной экономичности определяются как более низкими значениями расхода …, так и меньшей зависимостью …. При уменьшении коэффициента и от 100% до 10% у карбюраторных двигателей … увеличивается почти в 3 раза, а у дизелей только на 30%. Эти преимущества позволяют при замене карбюраторного двигателя дизелем, снизить расход топлива на 25…30% у легкового автомобиля и 30…40% у грузового автомобиля и автобуса. Целесообразность применения дизелей тем больше, чем шире диапазон изменения и.

Существенным фактором, сдерживающим применение дизелей, особенно на легковых автомобилях являются их большие, по сравнению с карбюраторными двигателями той же мощности, масса и размеры. А также повышенная шумность.

Топливная экономичность автомобилей, снабженных карбюраторными двигателями, существенно зависит от степени сжатия . Однако при больших значениях степеней сжатия необходимо применять бензины с более высоким октановыми числами.

Улучшается топливная экономичность также при применении электронной системы зажигания, установке микропроцессоров для оптимизации регулирования состава смеси и опережения зажигания, внедрении карбюраторных двигателей с форкамерно-факельным зажиганием, использовании системы непосредственного впрыскивания бензина.

Для повышения топливной экономичности все более широкое распространение получает применение, как дизелей, так и карбюраторных двигателей с наддувом и с охлаждением нагнетаемого воздуха. В результате применения наддува при неизменной максимальной мощности двигателя можно уменьшить удельные расходы на частичных нагрузках, что позволяет экономить до 10% топлива. Кроме того, при этом увеличивается запас крутящего момента, что также благоприятно сказывается на топливной экономичности.

Ведутся работы по созданию двигателей, у которых рабочий процесс близок к адиабатному, т.е. потери теплоты в охлаждающую среду ограничены. Полагают, что для таких двигателей значение … могут быть снижены по сравнению с существующими на 15…25%.

На расход топлива оказывает также влияние удельная мощность двигателя …Чем больше … тем при прочих равных условиях, меньше коэффициент и и, как было показано, за исключением значений и, близких к 100%, больше …, а следовательно, при заданных …. И .. больше …

Коэффициент использования мощности и при неизменной мощности … зависит также от передаточного числа трансмиссии. Если бы автомобиль имел бесступенчатую трансмиссию, то в принципе для некоторого диапазона мощности … можно было бы обеспечить работу двигателя на оптимальном режиме по расходу топлива в достаточно широком диапазоне условий движения. При применении в трансмиссии ступенчатой коробки передач для каждых дорожных условий имеется оптимальная мощность … при которой … будут минимальными.

Увеличение числа ступеней трансмиссии позволяет подбирать передаточные числа, обеспечивающие значение коэффициента и более близкие к оптимальным в различных условиях движения. В результате не только уменьшаются расход … но и его минимальное значение соответствует большим значениям мощности … и, следовательно, большей скорости … В связи с этим наблюдается тенденция к увеличению числа передач. На легковых автомобилях все шире применяют пятиступенчатые, а на грузовых – многоступенчатые (8…20) коробки передач.

На топливную экономичность влияет также выбор передаточных чисел трансмиссии и их распределение между ее механизмами. У автомобилей, снабженных ступенчатыми трансмиссиями с неавтоматическим управлением. Возможность выбора режимов работы, близких к оптимальным, обеспечивается за счет многоступенчатого и правильного выбора соотношений между передаточными числами отдельных ступеней. У некоторых грузовых автомобилей (например семейства КамАЗ) одна и та же модель выпускается с различными передаточными числами главной передачи. Следовательно, для автомобилей, работающих в более тяжелых дорожных условиях, передаточные числа трансмиссии должны быть большими, что может быть обеспечено за счет увеличения … при неизменной коробке передач.

Изменение полной массы … автомобиля влияет на расход топлива в основном в результате изменения силы … Значение … определяет также силы … и … однако при квалифицированном вождении энергия, затрачиваемая на преодоление этих сил, в значительной своей части возвращается.

С помощью статистического анализа экспериментальных и расчетных данных установлена линейная зависимость расхода … от массы …

, где a и b – коэффициенты регрессии, определенные для различных типов автомобилей и дорог.

Если правую и, левую части уравнения разделить на …, то получим уравнение удельного расхода топлива … в л/(100т·км)

Анализ этих зависимостей позволяет установить, что при повышении полной массы, а следовательно, и полезной нагрузки в целом уменьшается удельный расход топлива. Дизельные автомобили имеют существенно более высокую топливную экономичность по сравнению с автомобилями, имеющими карбюраторные двигатели. Преимущество растет при увеличении полной массы. Влияние повышения полной массы автомобиля на топливную экономичность особенно эффективно при малых и средних значениях …

Удельный расход … существенно зависит от собственной массы … автомобиля. Снижение массы … возможно при правильном выборе компоновочной схемы, создания равнопрочных конструкций различных элементов шасси и кузова, широком применении высокопрочных сталей, алюминия, пластмасс, профилей прогрессивных форм, тонколистового проката и т. д.

Значительное влияние на расход топлива оказывают аэродинамические свойства автомобиля. У легковых автомобилей затраты мощности на преодоление сопротивления воздуха уже при скоростях порядка 15 м/с превышают затраты на преодоление сопротивления качению и возрастают пропорционально … У лучших моделей современных легковых автомобилей коэффициент … ниже среднего приблизительно на 25%, что позволяет получить экономию топлива порядка 10%. Улучшение топливной экономичности за счет совершенствования аэродинамических характеристик имеет существенное значение для грузовых автомобилей и даже автопоездов большой грузоподъемности. Реализация полного комплекса мероприятий по улучшению аэродинамики автопоезда может обеспечить снижение сопротивления воздуха в диапазоне скоростей 15…25 м/с почти на 50% и уменьшения расхода топлива на 10…15%.

Существенное влияние на топливную экономичность автомобилей оказывают энергетические характеристики шин. Лучшие образцы современных шин имеют коэффициент … значительно меньший, чем шины среднего качества. При уменьшении коэффициента … на 10% в наиболее часто встречающихся условиях эксплуатации расход топлива снижается на 2,5…3,5%.

Проходимость

Эти свойства присущи всем автомобилям, а не только внедорожникам. Они определяют способность автомобиля преодолевать препятствия благодаря их габаритным размерам и специальным показателям.

Проходимость автомобиля по габаритным размерам определяется по:

продольному радиусу проходимости;

поперечному радиусу проходимости;

дорожному просвету (клиренсу). Клиренс — это наименьшее расстояние между самыми низкими точками автомобиля и дорогой;

углам переднего и заднего свеса (угол въезда и угол съезда);

радиусу поворота горизонтальной проходимости;

габаритным размерам автомобиля;

высоте центра тяжести автомобиля.

По этим величинам определяют величину выступов, ограничивающих проезд.

Наименьшее расстояние между низшими точками автомобиля и поверхности дороги определяют возможность преодоления им бугров, выступов и т.п. без последствий для автомобиля.

Передние и задние углы проходимости определяют максимальные углы въезда и съезда автомобиля через неровности.

Радиус горизонтальной проходимости измеряют при максимальном повороте управляемых колес и определяют ширину дороги на поворотах и извилинах, по которой может пройти автомобиль.

Маневренность

Это свойство автомобиля позволяет ему осуществлять маневры, изменяя направление движения, в том числе и в ограниченных проездах.

Маневренность определяется длиной базы, габаритами автомобиля и углом поворота управляемых колес.

Длина базы — это расстояние между передней и задней осью автомобиля. Чем она меньше, тем более маневренным будет автомобиль.

К основным показателям, определяющим маневренность, кроме вышеназванных относятся динамичный коридор автомобиля при прямолинейном движении и в повороте, а также его способность быстро изменить угол поворота управляемых колес (например, наличие гидроусилителя значительно облегчает эту задачу).

Динамичный коридор — это полоса на проезжей части, которую занимает автомобиль в движении. Она всегда больше его физических габаритов по ширине за счет люфтов в соединениях рулевого управления, виляния автомобиля и прицепа (если он имеется) на дороге.

Динамичный коридор увеличивается с увеличением скорости движения, а в повороте при увеличении угла поворота управляемых колес.

При повороте автомобиля его задние колеса описывают радиус всегда меньший, чем передние и динамичный коридор определяется угловым положением автомобиля в кривой поворота на полосе его движения. При наличии прицепа его колеса описывают радиус меньший, чем колеса тягача. В этом случае динамичный коридор увеличивается за счет углового положения прицепа.

Устоичивость

Это свойство автомобиля определяет его возможность в статике и в движении безаварийно перемещаться и перевозить грузы. Она определяется:

весом автомобиля и расположением его центра тяжести;

массой автомобиля и распределением ее по точкам приложения масс (колесам), распределением нагрузки по осям;

видом и расположением перевозимого груза;

в движении — ускорением, прилагаемым к автомобилю (разгон или торможение);

в повороте — приложением центробежной и центростремительной сил, действующих на автомобиль в строгой зависимости от скорости движения и траектории поворота;

на косогорах — направлением и скоростью движения, величины уклона косогора.

Автомобиль обладает массой и весом. Масса распределена по всему объему автомобиля и точками приложения его масс будут колеса, которыми он опирается на дорогу. Эти точки описываю некоторую замкнутую фигуру.

Вес автомобиля определяется вектором, приложенным в одной точке, которая называется центр тяжести. Положение центра тяжести может меняться в зависимости от изменения веса.

Вектор, направленный из центра тяжести вниз, к центру Земли, не должен выходить за пределы замкнутой фигуры, описанной точками приложения масс. Если это условие не соблюдается как в статике, так и в движении, то автомобиль опрокидывается, то есть его устойчивость нарушается.

Поэтому необходимо запомнить несколько простых истин, обеспечивающих безопасное движение автомобиля с точки зрения его устойчивости:

автомобиль без груза более устойчив, чем автомобиль с грузом;

чем выше расположен центр тяжести, тем менее устойчив автомобиль;

равновесие и устойчивость автомобиля определяются правильным и надежным креплением груза и распределением нагрузки на оси, которую необходимо учитывать при разгоне и торможении автомобиля, а также при его движении в повороте;

из всех перевозимых грузов наиболее опасными являются жидкие и сыпучие грузы. Они могут изменять положение центра тяжести в движении. А из этих грузов еще более опасны те, которые заполняют емкость не полностью.

Для легковых автомобилей нагрузка по осям распределяется поровну 50% — 50%, не зависимо от того с грузом или без груза этот автомобиль.

На косогорах, кроме того, опасность для движения может определяться и сползанием автомобиля без его опрокидывания, что также должен учитывать водитель, понимая, что увеличение скорости в этом случае приводит к опрокидыванию автомобиля.

Они подразделяются на следующие свойства:

• скоростные свойства;

• тяговые свойства;

• управляемость;

• устойчивость;

• маневренность;

• проходимость;

• пассажировместимость;

• грузовместимость;

• грузоподъемность.

Функциональные свойства легковых автомобилей в первую очередь зависят от показателей двигателя.

Скоростные свойства — это совокупность свойств, которые определяют диапазоны изменения скоростей движения и предельные интенсивности разгона автомобиля в различных дорожных условиях. Водитель выбирает скорость движения автомобиля с учетом эксплуатационных условий и возможного диапазона скоростей.

Диапазон скоростей — это интервал от максимального значения скорости до минимального по условиям устойчивой работы двигателя. Чем тяжелее дорожные условия, тем уже диапазон скоростей и меньше ускорения.

Скоростные свойства зависят от показателей конструкции, трансмиссии; показателей двигателя; эксплуатационного состояния автомобиля (степени износа деталей). На скоростные свойства влияют состояние дорожного покрытия и шин автомобиля (коэффициент сцепления колес с дорогой); аэродинамического сопротивления движению автомобиля (коэффициент аэродинамического сопротивления).

Скоростные свойства характеризуются:

• максимальной скоростью;

• приемистостью.

Максимальная скорость — это наибольшая скорость, достигаемая автомобилем на высшей передаче при полной подаче топлива на измерительном участке дороги. Максимальная скорость зависит от максимальной мощности двигателя или сцепления ведущих колес с дорогой.

Минимальная скорость автомобиля не нормируется стандартом и представляет собой наименьшее значение скорости по условиям устойчивой работы двигателя.

Приемистость — это способность автомобиля быстро увеличивать скорость движения. Приемистость характеризуется временем разгона на 4-й и 5-й передачах на скорости от 60 до 100 км/ч; временем разгона с 0 до 100 км/ч с нагрузкой (водителем и пассажиром).

Тяговые свойства характеризуются силой тяги на крюке (максимальная на низшей передаче) — способностью автомобиля к буксированию прицепов; стандартом для легковых автомобилей не нормируется.

Управляемость автомобиля — это совокупность свойств, характеризующих автомобиль как объект управления.

Управление автомобилем — это целенаправленная организация процесса движения автомобиля, которая является главной функцией водителя. Управление осуществляется на основе анализа информации об условиях движения и о результатах управления. Автомобиль движется по криволинейной траектории, возникающей из-за наличия криволинейных участков дороги, действия на автомобиль внешних возмущений, воздействий водителя.

Направленное движение автомобиля водитель выполняет с помощью рулевого колеса, он изменяет курсовые и боковые характеристики движения, выполняет повороты.

Автомобили разных моделей по-разному реагируют на одинаковые управляющие воздействия. Реакция автомобиля на управление характеризуется угловой скоростью изменения курсового угла, боковой скоростью и ускорением; усилиями, необходимыми для поворота рулевого колеса.

Управляемость автомобилем зависит от его конструктивных особенностей.

Устойчивость автомобиля — это способность автомобиля сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывающим его занос и опрокидывание, в различных дорожных условиях при высоких скоростях движения.

Устойчивость движения автомобиля зависит от конструктивных (например, жесткости подвески) и эксплуатационных (управляющих воздействий водителя, внешних возмущений) факторов.

Возмущения — это случайные силы, возникающие при взаимодействии колес с неровностями дороги, с аэродинамическими силами, с наклоном дороги и их кинематическими последствиями.

Различаются следующие виды устойчивости:

• поперечная при прямолинейном движении (курсовая устойчивость);

• поперечная при криволинейном движении;

• продольная.

Нарушение курсовой устойчивости проявляется в изменении направления движения автомобиля по дороге и может быть вызвано действием боковой силы ветра, разными величинами тяговых или тормозных сил на колесах левого или правого борта, их буксованием или скольжением, большим люфтом рулевого управления, неправильными углами установки колес и т. д.

Нарушение поперечной устойчивости при криволинейном движении вызывает занос или опрокидывание автомобиля под действием центробежной силы.

Нарушение продольной устойчивости проявляется в буксовании ведущих колес при преодолении затяжных подъемов, покрытых льдом, и сползании автомобиля назад.

Для повышения автоматизации управляемости автомобилем разработана система ESP. В процессе движения автомобиля система получает информацию от датчиков о числе оборотов колес, об угле поворота рулевого колеса, о положении педали акселератора, об угловой скорости, о поперечном ускорении и сравнивает траекторию, задаваемую водителем, с фактической. При отклонении автомобиля от заданного курса (заносе) система автоматически притормаживает определенное колесо и возвращает автомобиль на заданную траекторию.

Управляемость автомобилем

Под управляемостью автомобиля понимается его способность точно сохранять заданное направление движения, а при соответствующем воздействии изменять его по требуемой траектории. Первое свойство называется курсовой устойчивостью, а второе – поворотливостью (поворачиваемостью) автомобиля. Чем лучше управляемость, тем с большей скоростью водитель может вести автомобиль, тем больше может быть средняя скорость движения.

Качественно управляемость автомобиля можно оценить по степени приближения фактических параметров движения к желательным.

Качественные показатели по степени приближения требуемым количественным показателям:

1. Предельные значения кривизны траектории направляющей точки при круговом движении автомобиля, т.е. минимальный радиус кривизны. Управляемость автомобиля тем лучше, чем меньше кривизна траекторий, по которым могут двигаться однотипные точки сравниваемых автомобилей.

2. Предельные значения скорости изменения кривизны траекторий различных точек автомобиля. Управляемость автомобиля тем лучше, чем больше предельная скорость изменения кривизны траектории однотипных характерных точек сравниваемых автомобилей.

3. Количество энергии, затрачиваемой на управление автомобилем при заданной траектории направляющей точки. Чем меньше энергии затрачивается на управление, тем лучше управляемость автомобиля.

4. Числовые значения отклонения траектории направляющей точки и направления фактического движения от заданных и частота повторяемости отклонений.

Хорошая управляемость автомобиля повышает безопасность движения, что особенно важно в связи с ростом скоростей движения и количеством автомобилей на дорогах.

Причинами нарушения управляемости могут явиться как внешние факторы, зависящие от условий движения, так и внутренние, зависящие от конструкции и технического состояния автомобиля.

Внешние факторы, вызывающие нарушение курсовой устойчивости: неровности и поперечный уклон дороги, боковой ветер, неодинаковость сопротивления качению правых и левых колес.

Внутренние факторы, вызывающие нарушение курсовой устойчивости: различные конструктивные параметры автомобиля и их техническое состояние.