Динамика автомобиля: система управления, принцип работы, устройство

Вот как официально измеряется разгон автомобиля с 0-100 км/час. Вы смотрите на технические характеристики автомобиля перед покупкой? На что вы в первую очередь обращаете внимание? Конечно, большинство из нас после стоимости авто интересует динамика разгона машины и ее расход топлива. Но

Динамика прямолинейного движения

Общее сопротивление движению

Сопротивление движению вычисляется как (рис. «Силы сопротивления движению» ):

FW=FRo + FL+FSt

Мощность, которая должна поступить на ве­дущие колеса автомобиля для преодоления сопротивления движению (силы сопротивле­ния движению), равна:

PW = FW v или PW = FWV /3600

где:

 Pw в кВт,

Fw в Н,

v в км/ч.

Сопротивление качению

Сопротивление качению является следствием возникающих процес­сов деформации в зоне контакта шины с до­рогой. При этом применимо следующее:

Fro =f G cosa — fmg cosa

Приближенный расчет сопротивления каче­нию может быть выполнен путем использо­вания коэффициентов, представленных в приведенной ниже таблице  «Коэффициенты сопротивления качению» и на рис. «Сопротивление качению радиальных шин по ровной, горизонтальной дороге при нормальных нагрузке и внутреннем давлении».

Увеличение коэффициента сопротивления качению f прямо пропорционально уровню деформации и обратно пропорционально ра­диусу шины. Следовательно, коэффициент будет увеличиваться при увеличении нагрузки, скорости и при снижении давления в шине.

При прохождении поворотов сопротивле­ние качению увеличивается за счет добавоч­ного сопротивления повороту:

Fk=fкG

Коэффициент сопротивления повороту fк является функцией скорости движения авто­мобиля, радиуса поворота, геометрических характеристик подвески автомобиля, типа шин, давления в шинах и поведения автомо­биля под действием поперечного ускорения.

Таблица.«Коэффициент аэродинамического сопротивления и мощность, затрачиваемая на преодоление аэродинамического сопротивления, для различных типов кузова»

Аэродинамическое сопротивление

Определяется по формуле:

FL = 0,5 p⋅ cw⋅ А (v + v0)2 

или

FL =0,0386⋅ р⋅ cw⋅ А (v + v0)2,

где: v в км/ч, FL в Н, р в кг/м3, А в м2, плотность воздуха р = 1,202 кг/м3 на высоте 200 м.

Аэродинамическое сопротивление:

PL = FL = 0,5 р cw Av (v + v0)2 

или

PL = 12,9-10-6 cw A v (v + v0)2

где: PL в кВт, FL в Н, v и v0 в км/ч, А в м2, р = 1,202 кг/м3.

Максимальное поперечное сечение автомобиля: А ≈0,9 х ширина колеи х высота.

Эмпирическое определение коэффициентов аэродинамического сопротивления и сопротивления качению

Автомобиль движется накатом на нейтральной передаче в условиях безветрия по ровной до­роге. Для двух заданных значений скоростей движения, v1 (высокая скорость) и v2 (малая скорость), замеряется время, необходимое, чтобы автомобиль при этих условиях замед­лил свое движение. Эта информация исполь­зуется для расчета средних замедлений a1 и а2. Формулы и примеры из табл. «Эмпирические определения коэффициентов аэродинамического сопротивления и сопротивления качению» приведены для автомобиля массой m = 1450 кг с площадью поперечного сечения А = 2,2 м2 .

Этот метод применим для скоростей дви­жения автомобиля до 100 км/ч.

Сопротивление движению автомобиля на подъем и силы, действующие на автомобиль при движении под уклон

Сопротивление движению на подъем (Fst со знаком плюс) и силы, действующие на автомо­биль при движении под уклон (Fst со знаком минус) рассчитываются следующим образом:

Fst = G sinа = m g sina

или приближенно:

Fst ≈ 0,01 m g p

Эти уравнения применимы с уклонами до р ⩽ 20%, поскольку при малых углах применимо следующее:

sina ≈ tana (погрешность менее 2 %).

Мощность, затрачиваемая на преодоление подъема, равна:

Pst = Fst v   или  если Pst измеряется в кВт, Fst в Н и v в км/ч:

Pst = Fst v/3600 = m g v sina/3600

или приближенно:

Pst = m g p v / 3600

Продольный уклон дороги равен:

р = (h/l)⋅100 % или р = (tanа) ⋅100 %

где h соответствует проекции наклонной поверхности l на вертикальную ось.

В англоязычных странах продольный уклон определяется отношением 1 в 100/р .

Например, при р =50% отношение 1 к 2.

Пример вычисления силы тяги и мощности, затрачиваемой на преодоление подъема

Для преодоления подъема с уклоном р = 21 %, автомобилю массой 1500 кг потре­буется сила тяги на колесах приблизительно 1,5 x 2000 Н = 3000 Н (значение из табл. «Угол уклона и сопротивление движению на подъем» ) и при v = 40 км/ч мощность, затрачиваемая на преодоление подъема, приблизительно 1,5 х 22 кВт = 31 кВт (значение из табл. «Сопротивление движению на подъем и мощность, затрачиваемая на преодоление подъема» ).

Сила тяги

Чем больше крутящий момент двигателя М и общее передаточное число трансмиссии i между двигателем и ведущими колесами, и чем ниже потери мощности в трансмиссии, тем выше сила тяги F на ведущих колесах автомобиля.

F = (Mi/r)⋅η  или F = P η / v

η — КПД привода. Для двигателя про­дольного расположения η ≈ 0,88 — 0,92, для двигателя поперечного расположения η ≈0,91 -0,95.

Сила тяги частично затрачивается на преодо­ление сопротивления движению. При боль­шом сопротивлении движению, имеющем место на подъемах, следует включать в ко­робке передач пониженную передачу (т. е. увеличивать передаточное число трансмис­сии).

Факторы, влияющие на динамику автомобиля

Аспекты конструкции транспортного средства, влияющие на динамику, можно сгруппировать в трансмиссию и торможение, подвеску и рулевое управление, распределение массы, аэродинамику и шины.

Трансмиссия и торможение

• Компоновка автомобиля (т.е. расположение двигателя и ведущих колес)
• Трансмиссия
• Система торможения

Подвеска и рулевое управление

Некоторые атрибуты относятся к геометрии части подвески , рулевого управления и шасси . К ним относятся:

• Геометрия рулевого управления Ackermann
• Колея оси
• Угол развала
• Угол ролика
• Клиренс
• Центр валков
• Радиус чистки
• Передаточное отношение рулевого управления
• Палец
• Регулировка углов установки колес
• Колесная база

Распределение массы

Некоторые атрибуты или аспекты динамики автомобиля связаны исключительно с массой и ее распределением. К ним относятся:

• Центр массы
• Момент инерции
• Момент крена
• Подрессоренная масса
• Неподрессоренная масса
• Распределение веса

Аэродинамика

Некоторые атрибуты или аспекты динамики автомобиля являются чисто аэродинамическими . К ним относятся:

• Коэффициент лобового сопротивления автомобиля
• Автомобильная аэродинамика
• Центр давления
• Прижимная сила
• Эффект земли в автомобилях

Шины

Некоторые атрибуты или аспекты динамики автомобиля можно напрямую отнести к шинам . К ним относятся:

• Развал тяги
• Круг сил
• Пятно контакта
• Угловая сила
• Давление на грунт
• Магическая формула Пацейки
• Пневматический след
• Изменение радиальной силы
• Продолжительность релаксации
• Сопротивление качению
• Самоустанавливающийся крутящий момент
• Занос
• Угол скольжения
• Скольжение (динамика автомобиля)
• Растягивать
• Передаточное отношение рулевого управления
• Чувствительность к нагрузке на шины

Отличие крутящего момента и лошадиных сил

Мощность двигателя в лошадиных силах, так или иначе, связана с максимальной скоростью автомобиля. Чем она выше, тем выше максималка у конкретного авто. При этом часто нам не требуется бить рекорды скорости, да и подобное скоростное передвижение по магистралям попросту опасно и запрещено правилами дорожного движения. Куда более важны характеристики интенсивности разгона до определенной скорости.

Именно от показателя крутящего момента напрямую будет зависеть время, за которое автомобиль может ускориться в определенном диапазоне скоростей. Использование слабого и медленного автомобиля в городском потоке транспорта или на скоростной трассе может быть не слишком удобным, а зачастую попросту небезопасным.

Показатель крутящего момента зависит в первую очередь от длины шатунов поршней и характеристик сжатия топливной смеси в камере сгорания. Из-за особенностей дизельных силовых агрегатов именно они имеют максимально возможный крутящий момент, который достигается уже на низких оборотах. Тогда как у классических бензиновых моторов максимум крутящего момента достигается у красной зоны тахометра.

двигатель V6 222 л.с.

Вот как официально измеряется разгон автомобиля с 0-100 км/час.

Вы смотрите на технические характеристики автомобиля перед покупкой? На что вы в первую очередь обращаете внимание? Конечно, большинство из нас после стоимости авто интересует динамика разгона машины и ее расход топлива. Но задумывались ли вы, как происходят замеры динамики автомобиля при разгоне с 0 до 100 км/ч? Как вы считаете, реальны ли цифры, указанные в технической спецификации на автомобиль? Давайте разбираться.

Каждый автопроизводитель, перед тем как запустить автомобиль в серию, проводит множество различных тестов, с помощью которых проверяет его на надежность, качество и безопасность. В случае выявления каких-то проблем инженеры вносят изменения в устройство машины. Далее перед самым серийным производством автомобили проходят тестирование для составления технических характеристик. Наибольший интерес, конечно, представляют тесты, которые замеряют расход топлива того или иного автомобиля в городском режиме и при движении по шоссе.

Затем производитель вычисляет средний расход топлива. Также для полных данных технической спецификации каждый автомобиль проходит тесты, определяющие динамику машины при разгоне с 0-100 км/час.

В некоторых случаях, например для спорткаров, автомобили проходят тесты на скорости 0-200 км/час и даже 0-300 км/час. 

Частота вращения коленчатого вала двигателя и скорость автомобиля

Частота вращения коленчатого вала вычисляется как:

n = 60vi / 2 πr

или при v в км/ч:

n = 1000vi / 2π·60r

Поведение автомобиля

Некоторые атрибуты или аспекты динамики автомобиля являются чисто динамическими . К ним относятся:

• Сгибание тела
• Кувырок тела
• Bump Steer
• Бундорфский анализ
• Направленная устойчивость
• Критическая скорость
• Шум, вибрация и резкость
• Подача
• Качество езды
• Рулон
• Колебание скорости
• Недостаточная поворачиваемость , избыточная поворачиваемость , избыточная поворачиваемость при отталкивании и рыбий хвост
• Перенос веса и переноса нагрузки
• Рыскание

Анализ и моделирование

Динамическое поведение транспортных средств можно анализировать несколькими способами. Это может быть как простая система пружинных масс , через модель велосипеда с тремя степенями свободы (DoF), так и с большой степенью сложности с использованием пакета моделирования многотельной системы , такого как MSC ADAMS или Modelica . Поскольку компьютеры стали быстрее, а программные пользовательские интерфейсы улучшились, коммерческие пакеты, такие как CarSim , стали широко использоваться в промышленности для быстрой оценки сотен тестовых условий намного быстрее, чем в реальном времени. Модели транспортных средств часто моделируются с помощью усовершенствованных конструкций контроллеров, предоставляемых в виде программного обеспечения в контуре (SIL) с программным обеспечением для проектирования контроллеров, например Simulink , или с физическим оборудованием в контуре (HIL).

Движение автомобиля в значительной степени обусловлено поперечными силами, возникающими между шинами и дорогой, поэтому модель шины является важной частью математической модели. Модель шины должна создавать реалистичные поперечные силы во время торможения, ускорения, прохождения поворотов и их комбинаций при различных условиях поверхности. В ходу много моделей. Большинство из них являются полуэмпирическими, как, например, модель Волшебной формулы Пацейки .

Гоночные автомобильные игры или симуляторы также являются одной из форм моделирования динамики транспортного средства. В ранних версиях требовалось много упрощений, чтобы получить производительность в реальном времени с разумной графикой. Однако повышение скорости работы компьютера сочетается с интересом к реалистичной физике, что привело к созданию симуляторов вождения , которые используются в автомобильной инженерии с использованием подробных моделей, таких как CarSim .

Важно, чтобы модели соответствовали результатам испытаний в реальном мире, поэтому многие из следующих испытаний коррелируют с результатами, полученными на оборудованных испытательных автомобилях.

Методы включают:

• Линейный диапазон с постоянным радиусом недостаточной поворачиваемости
• Рыболовный крючок
• Частотный отклик
• Смена полосы движения
• Тест лося
• Синусоидальное рулевое управление
• Скидпад
• Анализ траектории движения

Правда ли, что стоимость обслуживания мощных автомобилей дороже?

Да, это действительно так. Большинство мощных машин обходятся владельцам намного дороже, чем менее мощные авто. Все дело в том, что более мощные автомобили оснащаются более сложными по конструкции двигателями. Также более мощные машины оснащаются более сложной тормозной системой, усиленной подвеской, более дорогими колесными дисками и резиной.

И самое важное, что большинству мощных автомобилей требуется более совершенное, дорогое моторное масло. А самое плохое то, что на более дорогих мощных автомобилях техническое обслуживание рекомендуется проходить чаще, чем на обычных современных авто. 

За секунды — до сотни

Обычные бюджетные автомобили разгоняются от 9 до 12 секунд до сотни. Это вполне неплохие показатели. За 4–5 секунд разгоняются только спорткары за сотни тысяч долларов.

Например, «Солярис» разбегается до сотни за 10.3 секунды, это в самой быстрой, а значит в самой дорогой комплектации. Но цена за такого «корейца» приближается к миллиону рублей.

Самые быстрые отечественные бюджетные авто идут с приставкой Спорт — «Лада Гранта», «Калина». Они разгоняются до 100 кмч за 9.3 секунды. Но заплатить за такую народную машину придется больше 610 тысяч рублей. А есть еще «Калина NFR», мощная, спортивная, которая демонтирует примерно такую же резвость (9.2), но стоит уже 850 тысяч рублей. За эти деньги можно купить Фольцваген «Поло», который разгонится до сотни за 9 секунд.

«Ситроен C4» и «Шкода Октавия» могут показать на дороге резвость в 8 секунд до сотни. Но цены за этих скоростных «лошадок» перевалили за 1.1 млн рублей.

Фото с интернет-ресурсов

#volkswagen#skoda#lada (ваз)#citroen#citroen c4#skoda octavia#lada (ваз) kalina#volkswagen polo#lada (ваз) granta

Новости партнёров

Популярное в сети

Что еще почитать

Комментарии

Популярное за месяц

Тест-драйвы

Все тест-драйвы

Популярные теги

• #тест
• #дтп в нижнем новгороде
• #гибдд
• #происшествия
• #дтп в нижегородской области
• #осаго
• #лайфхак

Динамика автомобиля

Под динамикой автомобиля понимают его свойство перевозить грузы и пассажиров с максимально возможной средней скоростью при заданных дорожных условиях. Чем лучше динамика автомобиля, тем выше его производительность. Кроме того, динамика автомобиля в полной мере определяет безопасность его эксплуатации. Динамика автомобиля зависит от его тяговых и тормозных свойств.