- •Введение
- •1. Взаимодействие колеса с опорной поверхностью
- •1.1. Радиусы автомобильного колеса
- •1.2. Реакции опорной поверхности
- •1.3. Момент сопротивления качению
- •1.4. Коэффициент сопротивления качению
- •Коэффициент сопротивления качению для различных дорог
- •1.5. Продольная реакция и режим качения колеса
- •Ведущий
- •Нейтральный
- •Тормозной
- •1.6. Сила и коэффициент сцепления шины с дорогой
- •Коэффициент сцепления для различных дорог
- •2. Силы, действующие на автомобиль в процессе движения
- •2.1. Сила сопротивления качению
- •2.2. Сила сопротивления подъему
- •2.3. Сопротивление воздушной среды
- •Коэффициенты обтекаемости и площади лобового сопротивления
- •2.4. Внутренние силы сопротивления
- •Механические потери двс
- •Трение в узлах
- •Привод механизмов
- •2.5. Продольные усилия ведущих колес
- •2.6. Уравнение силового баланса
- •2.7. Приведенная сила инерции
- •2.8. Уравнение мощностного баланса
- •2.9. Распределение нормальных реакций дороги на передние и задние колеса
- •3. Режим работы и характеристики двигателя
- •3.1. Режим работы двигателя
- •3.2. Управление крутящим моментом двигателя
- •3.3. Скоростные характеристики
- •3.4. Топливные характеристики
- •3.5. Эксплуатационный режим работы
- •4. Динамика прямолинейного движения
- •4.1. Динамический паспорт автомобиля
- •4.2. Разгон автомобиля
- •Р ис. 22. Характеристика ускорений
- •4.3. Особенности автомобилей с гидромеханической трансмиссией
- •4.3.2. Показатели к характеристики рабочего процесса
- •4.4. Оценочные показатели и характеристики разгонных и скоростных свойств автомобиля
- •5. Топливная экономичность
- •5.1. Измерители топливной экономичности
- •5.2. Уравнение расхода топлива
- •5.3. Оценочные показатели и характеристики топливной экономичности автотранспортных средств
- •5.4. Эксплуатационные нормы расхода топлива
- •Значение линейных норм расхода топлива
- •6. Экологическая безопасность
- •6.1. Значение экологической безопасности автомобиля
- •6.2. Вредные вещества и источники их выделения
- •6.3. Влияние режима работы двигателя на токсичность отработавших газов
- •6.4. Влияние скоростного режима работы двигателя на экологическую безопасность
- •6.5. Показатели и характеристики выброса вредных веществ
- •Относительная опасность некоторых вредных веществ
- •6.6. Уравнение выброса вредных компонентов отработавших газов
- •6.7. Экологическая характеристика токсичности установившегося движения
- •6.8. Токсичность отработавших газов при различных режимах работы двигателя автомобиля
- •7. Тормозные свойства автомобиля
- •7.1. Классификация режимов торможения
- •7.2. Уравнение торможения
- •7.3. Торможение при неполном использовании сил сцепления
- •7.4. Торможение с полным использованием сил сцепления
- •7.5. Основные фазы процесса торможения
- •7.6. Тормозной путь автомобиля
- •7.7. Распределение тормозных усилий между осями
- •8. Проходимость автомобиля
- •8.1. Проходимость автомобиля и ее значение
- •8.2. Показатели проходимости
- •Автомобили
- •8.3. Взаимодействие колеса с грунтом
- •8.4. Преодолевание пороговых препятствий
- •8.5. Пути повышения проходимости
- •9. Плавность хода
- •9.1. Плавность хода и ее значение
- •9.2. Измерители плавности хода
- •9.3. Колебания автомобиля
- •9.4. Способы повышения плавности хода автомобиля
- •10. Динамика криволинейного движения
- •10.1. Значение и особенности криволинейного движения
- •10.2. Силы и моменты, обеспечивающие поворот
- •10.3. Боковой увод колеса
- •10.4. Кинематические параметры криволинейного движения
- •10.5. Силы инерции при криволинейном движении
- •10.6. Боковые реакции на колесах в процессе поворота
- •10.7. Крен кузова при криволинейном движении
- •11. Управляемость и маневренность
- •11.1. Поворачиваемость автомобиля
- •11.2. Критическая скорость по условиям управляемости
- •11.3. Колебания управляемых колес вследствие их дисбаланса
- •11.4. Автоколебания управляемых колес
- •11.5. Колебания управляемых колес вследствие кинематического несоответствия подвески и рулевого управления
- •11.6. Стабилизация управляемых колес
- •11.7. Углы установки колес
- •11.8. Маневренность автотранспортных средств
- •Р ис.79. Угол горизонтальной гибкости
- •12. Устойчивость автомобиля
- •12.1. Основные виды устойчивости автомобиля
- •12.2. Критическая скорость по боковому скольжению
- •12.3. Критическая скорость движения по опрокидыванию
- •13. Контрольные вопросы
- •13.1. Взаимодействие колеса с опорной поверхностью
- •13.2. Силы, действующие на автомобиль в процессе движения
- •13.3. Режим работы и характеристики двигателя
- •13.4. Динамика прямолинейного движения
- •Топливная экономичность
- •13.6. Экологическая безопасность
- •13.7. Тормозные свойства автомобиля
- •9. Что понимается под временем срабатывания тормозного привода?
- •13.8. Проходимость автомобиля
- •13.9. Плавность хода
- •13.10. Динамика криволинейного движения
- •13.11. Управляемость и маневренность автомобиля
- •13.12. Устойчивость автомобиля
5. Топливная экономичность
5.1. Измерители топливной экономичности
Топливная экономичность - это эксплуатационное свойство автомобиля экономно расходовать топливо в процессе эксплуатации.
Для измерения топливной экономичности автомобилей используются в основном 2 показателя:
- путевой расход топлива (л/100 км);
- транспортный расход топлива (л/100 ткм; л/100 пасс-км).
Путевой расход топлива представляет собой расход топлива на единицу пути:
qs = Qs/S*100, (107)
где Qs - общий расход топлива, л;
S - длина пройденного пути, км.
Транспортный расход топлива представляет собой расход топлива на единицу транспортной работы (л/100ткм):
qw = Qs/Ws*100, (108)
где Ws - величина транспортной работы, совершенной автомобилем на пробеге S км, ткм (пасс-км).
Ws = МгрSгр, (109)
где Мгр – масса перевезенного груза, т;
Sгр – пробег автомобиля с грузом, км.
Показатель транспортного расхода топлива в отличии от путевого выражает эффективность расходования топлива.
В качестве измерителей топливной экономичности двигателя используют часовой расход топлива q (кг/ч), а также удельный эффективный расход gе (гр/(кВт ч)).
Часовой расход топлива:
qт = gеNе /1000 = 3600Qs ρт/τ, (110)
где τ – время работы двигателя.
Из формулы 107 и 110 получаем:
qт = 36 ρтqsS/τ = 36 ρтqsVa. (111)
5.2. Уравнение расхода топлива
Связь путевого расхода топлива (qs) с показателями работы автомобильного двигателя (ge и Ne) такова:
qs = , (112)
где т – плотность топлива, г/см3;
Ne – молщность развиваемая двигателем кВт;
Vа - скорость движения автомобиля, м/с.
Как следует из уравнения мощностного баланса, эффективная мощность, развиваемая двигателем движущегося автомобиля, определяется мощностью сил сопротивления движению. Подставляя выражение (57) в уравнение (112), получим уравнение расхода топлива:
qs = (nо + Nтр + Nf + N + Nw + Nj + Nкр). (113)
Учитывая, что мощность сил сопротивления движению равна произведению суммы сил сопротивления на скорость, уравнение (113) можно привести к следующему виду:
qs = (Pо + Pтр + Pf + P + Pw + Pj + Pкр). (114)
5.3. Оценочные показатели и характеристики топливной экономичности автотранспортных средств
Для оценки топливной экономичности автотранспортных средств ГОСТ 20306-90 предусматривает следующие показатели и характеристики.
1. Контрольный расход топлива.
2. Расход топлива в магистральном цикле на дороге.
3. Расход топлива в городском цикле на дороге.
4. Расход топлива в городском цикле на стенде.
5. Топливная характеристика установившегося движения.
6. Топливно-скоростная характеристика на магистрально-холмистой дороге.
Условия проведения испытаний следующие:
А. Скорость установившегося движения (при определении контрольного расхода топлива):
40 и 60 км/ч - для городских автобусов и полноприводных автомобилей с полной массой свыше 3,5 т;
60 и 80 км/ч - для грузовых автомобилей и автопоездов, а также специальных, междугородных и дальнего следования автобусов с полной массой свыше 3,5 т;
90 и 120 км/ч - для легковых и грузовых автомобилей, а также автобусов с полной массой до 3,5 т.
Б. Нагрузка: 100 % - для всех АТС с полной массой свыше 3,5 т;
50 % - для АТС с полной массой до 3,5 т.
В. Дорожные условия (кроме характеристики на магистрально-холмистой дороге): прямая, горизонтальная, асфальтобетонная или цементобетонная дорога длиной не менее 1 км.
Г. Атмосферные условия: скорость ветра - не более 3 м/с, температура воздуха - не ниже 3 °С; атмосферное давление - не ниже 910 ГПа (683 мм рт.ст.); относительная влажность воздуха - не выше 95%; отсутствие осадков.
Контрольный расход топлива - это осредненный путевой расход топлива, соответствующий двум установившимся скоростям движения автомобиля на высшей передаче с определенной массой груза.
Контрольный расход топлива для всех АТС с полной массой свыше 3,5 т вычисляют по формуле:
qкр = (qs1 + qs2)/2, (115)
где qs1 и qs2 - расходы топлива, соответствующие двум заданным
скоростям движения, л/100 км.
Для легковых и всех других автомобилей с полной массой до 3,5 т численные значения контрольного расхода топлива определяют по формуле:
qкр = 0,25(qs1+ qs2) + 0,5 qгец, (116)
где qгец - расход топлива в городском ездовом цикле (ГЕЦ) на стенде, л/100км.
Топливная характеристика установившегося движения - это зависимость путевого расхода топлива от скорости установившегося движения автомобиля. При экспериментальном определении топливной характеристики условия проведения испытаний аналогичны условиям определения контрольного расхода топлива. Единственное отличие заключается в том, что путевой расход топлива определяется не при двух фиксированных скоростях движения, а для целого ряда скоростей, кратных десяти, начиная от максимальной и кончая минимальной устойчивой скоростью. При этом скорости движения легковых автомобилей задают через 20 км/ч, а грузовых и автобусов - через 10 км/ч. По своему физическому смыслу данная характеристика выражает минимальный расход топлива при различных скоростях установившегося автомобиля на высшей передаче с заданной нагрузкой.
Расход топлива в магистральном цикле на дороге - это расход топлива, полученный на прямой горизонтальной дороге при имитации магистрального режима движения автомобиля.
Скоростной режим движения имитируется в соответствии с операционной картой, предусматривающей разгоны, движение с постоянной скоростью, замедления двигателем. Схема магистрального ездового цикла (МЕЦ) для автомобилей с полной массой до 3,5 т, а также туристских и междугородных автобусов представлена на рис. 27.
Рис. 27. Схема ездового цикла, имитирующего магистральный
режим движения
МЕЦ осуществляется на прямой, горизонтальной, асфальтобетонной или цементобетонной дороге длиной не менее 4 км. Нагрузка и атмосферные условия должны быть такими же, как и при определении контрольного расхода топлива.
Расход топлива в МЕЦ на дороге используется для оценки топливной экономичности автомобилей при движении на загородных магистралях.
Расход топлива в городском цикле на стенде - это расход топлива, полученный при имитации городского движения на стенде в соответствии с международными требованиями.
Данный показатель рассчитан только на автомобили с полной массой до 3,5 т, т.е. на легковые автомобили, микроавтобусы и грузовые автомобили особо малой грузоподъёмности. Имитация движения на стенде осуществляется в соответствии с операционной картой. В процессе испытаний цикл повторяется без перерыва 11 раз. При этом первые пять прогонов цикла предназначены для прогрева всех узлов и агрегатов автомобиля. Непосредственно измерения расхода топлива производят троекратно в следующих друг за другом прогонах пар циклов: 6-7, 8-9, 10-11. Средний расход определяют как среднее арифметическое трех последовательных измерений.
Топливно-скоростная характеристика на магистрально-холмистой дороге - это зависимость расхода топлива и средней скорости от допускаемой скорости движения, полученная на магистрально-холмистой дороге с заданной характеристикой при движении в заданном режиме (рис. 28).
Рис. 28. Топливно-скоростная характеристика на
магистрально-холмистой дороге
Данная характеристика определяется на измерительном участке цементно- или асфальтобетонной дороги, находящемся на высоте над уровнем моря не более 1000 м, длиной 13 - 15 км, имеющем продольный профиль с чередующимися подъёмами и спусками длиной до 600 - 800 м и уклонами до 4%. Концы участка должны располагаться на одной высоте над уровнем моря. Атмосферные условия и нагрузка должны быть такими же, как при определении контрольного расхода топлива.
Для определения каждой точки зависимостей qs = f(Vдоп) и Vs= f(Vдоп) автомобиль совершает пробег по измерительному участку с максимально возможной скоростью, не превышающей заранее установленный предел (Vдоп). Количество таких пределов (допускаемых скоростей) принимается с таким расчетом, чтобы число заездов было не менее четырёх, а скорости Vдоп находились в пределах от 40 км/ч до Vmax и были кратны десяти. На основании измерений определяется средний расход топлива и средняя скорость движения для каждого заезда, соответствующего определённой допускаемой скорости. После того строят графики зависимости среднего расхода топлива и средней скорости от величины допускаемой скорости. Топливно-скоростная характеристика используется для совместной оценки скоростных свойств и топливной экономичности при работе автомобиля на дорогах магистрально-холмистого типа.