Ing. Petr Porteš, Ph.D

Teorie vozidel Akcelerační vlastnosti Ing. Petr Porteš, Ph.D.

Akcelerační vlastnosti Výkon motoru Omezení přilnavostí pneumatik

TEORIE VOZIDEL

Akcelerační vlastnosti

2

Výkon – limit zrychlení Průběh točivého momentu je funkcí otáček Průběh výkonu je funkcí otáček Spotřeba paliva je funkcí otáček

TEORIE VOZIDEL


3

Výkon – limit zrychlení moment

moment moment

výko on

moment

výkon

výkon ýk spotřeba paliva

spotřeba paliva

spotřeba paliva

otáčky (min-1)

otáčky (min-1)

zážehový motor

TEORIE VOZIDEL

spotřeba paliva

vznětový motor


4

Výkon – limit zrychlení Zážehový motor – maximální moment jje ve středu rozsahu otáček

Vznětový motor – plošší křivka točivého momentu, případně t se snižujícími iž jí í i se otáčkami táčk i kkoll roste

TEORIE VOZIDEL


5

Výkon – limit zrychlení Hnací hřídel Otáčí se uvnitř krycí trubky. Přenáší hnací výkon z diferenciálu na zadní d í kola k l

Převodovka Manuální nebo automatická má převody, které přizpůsobují otáčky motoru požadované rychlosti vozidla

Motor Poskytuje výkon (moment x otáčky) pro pohon vozidla prostřednictvím hnacího ústrojí

TEORIE VOZIDEL

Spojka Spojka pro manuální převodovku nebo měnič momentu pro automatickou převodovku


Spojovací hřídel Přenáší výkon ý z převodovky ke skříni diferenciálu. Kardanový kloub ji umožňuje pohyb nahoru a dolu dle pohybu zadní nápravy

Rozvodovka s diferenciálem Otáčí proud výkonu o 90° a umožňuje aby se v zatáčce jedno kolo otáčelo rychleji než druhé

6

Výkon – limit zrychlení Moment motoru Te – měřený na y ((ustálenýý stav)) dynamometru Moment na spojce (vstup do převodovky) Tc:

Tc

Te − Ie ⋅α e

Ie = rotační mement setrvačnosti motoru αe = úhlové zrychlení motoru TEORIE VOZIDEL


7

Výkon – limit zrychlení Moment na výstupu z převodovky: převodovky:

Td

( Tc − It⋅α e) ⋅Nt

Td = Moment na spojovacím hřídeli p j Nt = převodový poměr v převodovce It = Rotační moment převodovky (přepočtený na hřídel motoru motoru)) TEORIE VOZIDEL


8

Výkon – limit zrychlení Moment M t na nápravě á ě Ta:

Ta

Fx⋅r + Iw⋅α w

( Td − Id ⋅α d) ⋅Nf

Fx = hnací síla (na vozovce) r =p poloměr kol Iw = rotační moment setrvačnosti kol a hnacích hřídelí αw = úhlové zrychlení kol Id = rotační t č í momentt setrvačnosti t č ti spojovacích j í h hříd hřídelí lí αd = úhlové zrychlení spojovacích hřídelí Nf = převodový poměr rozvodovky TEORIE VOZIDEL


9

Výkon – limit zrychlení Úhlové zrychlení spojovací hřídele αd: Úhlové

αd

Nf ⋅α w

Ú Úhlové zrychlení motoru αe:

αe

N t ⋅α d

Zrychlení vozidla ax: TEORIE VOZIDEL

N t ⋅N f ⋅α w

ax


α w⋅r 10

Výkon – limit zrychlení Hnací síla k dispozici na vozovce Fx: Fx

Te ⋅Ntf r

ax −  Ie + It ⋅Ntf + Id ⋅Nf + Iw ⋅   2 r

(

)

2

2

Výsledný převodový poměr převodovky a rozvodovky Ntf:

Ntf TEORIE VOZIDEL

N t ⋅N f


11

Výkon – limit zrychlení Mechanické a viskózní ztráty – Snižuje j moment motoru úměrně součinu účinností jednotlivých komponent. komponent. – 80% - 90% je typická účinnost hnacího ústrojí – ηtf = společná účinnost převodovky a rozvodovky

Fx TEORIE VOZIDEL

Te ⋅Ntf ⋅η tf r

ax −  Ie + It ⋅Ntf + Id ⋅Nf + Iw ⋅ 2 r

(

)

2


2

12

Výkon ý o – limitt zrychlení yc e Hnací síla – hnací síla v ustálením stavu – ztráty t át způsobené ů b é setrvačností t č tí rotačních t č í hh hmott motoru a hnacího ústrojí (ekvivalentní moment setrvačnosti každé součásti = moment setrvačnosti x 2. mocnina převodového poměru mezi součástí a koly) koly)

Fx

Te ⋅Ntf ⋅η tf r

ax −  Ie + It ⋅Ntf + Id ⋅Nf + Iw ⋅ 2 r

(

Hnací síla v ustáleném stavu TEORIE VOZIDEL

)

2

2

Ztráty způsobené setrvačnými hmotami Akcelerační vlastnosti

13

Výkon – limit zrychlení Zrychlení Z hl í

∑ Fx M ⋅ax

M ⋅ax W g

⋅ax

Fx − Rx − DA − Rhx − W ⋅sin( Θ )

M = W/g = hmotnost vozidla ax = podélné zrychlení Fx = hnací síla (na vozovce) Rx = síla valivého odporu DA = síla aerodynamického odporu Rhx = síla na tažném zařízení TEORIE VOZIDEL


14

Výkon – limit zrychlení

TEORIE VOZIDEL


15

Výkon – limit zrychlení Ekvivalentní hmota rotačních hmot Mr :

Fx

2 2   Te ⋅Ntf ⋅η tf I + I ⋅ N + I ⋅ N + I ( e t) tf d f w  − ⋅ax

( M + Mr) ⋅ax TEORIE VOZIDEL

2

r

r

( W + Wr) ⋅a g

x

Te ⋅Ntf ⋅η tf − Rx − DA − Rhx − W ⋅sin( Θ ) r


16

Výkon – limit zrychlení Efektivní hmotnost: hmotnost: Součinitel rotačních hmot hmot::

Přibližná hodnota: hodnota: Mass_Factor

M + Mr M + Mr M 1 + 0.04 + 0.0025 ⋅Ntf

2

(součinitele rotačních hmot)

TEORIE VOZIDEL


17

Výkon – limit zrychlení moment

moment moment

výko on

moment

výkon

výkon ýk spotřeba paliva

spotřeba paliva

spotřeba paliva

otáčky (min-1)

otáčky (min-1)

zážehový motor

TEORIE VOZIDEL

spotřeba paliva

vznětový motor


18

Hnací síla (lb)


1. stupeň

2. 3.

4.

Rychlost (km/h) TEORIE VOZIDEL


19


Hnací síla (lb)

ztráty

maximální výkon

nevyužitý výkon

1. stupeň

Optimální bod řazení

2. 3.

4.



20

Výkon – limit zrychlení Automatické převodovky Hydrodynamický y y ý měnič točivého momentu turbína

stator čerpadlo TEORIE VOZIDEL


21

Účinnost %

Poměr vý ýstupní/vstu upní mome ent


Poměr výstupní/vstupní otáčky % TEORIE VOZIDEL


22

Výkon – limit zrychlení Automatické převodovky

Hnací sííla (lb)

Rychlostní y charakteristika hnací sílyy

1. stupeň

2. Stoupání

3. 4.



23

Výkon – limit zrychlení Klasická převodovka

Hnací síla (lb)

Hnací síla (lb)

S měničem

Rychlost (km/h)

TEORIE VOZIDEL

Rychlost (km/h)


24

Hnací síla ((lb) H

Výkon – limit zrychlení Volba převodových poměru

1. převodový stupeň

2.

3.

Síla využitelná pro zrychlení

Jízdní odpory Maximální rychlost

Stoupání

4.



25

Výkon – limit zrychlení Volba převodových poměru rozjezd

předjíždění ř djíždě í

spotřeba paliva

nmax Otáčkyy motoru u

nMmax

Geometrická řada:

Rychlost TEORIE VOZIDEL


26

Otáččky motorru

Výkon – limit zrychlení Volba převodových poměru

Typický osobní automobil

1989 Ford Taurus SHO

Rychlost TEORIE VOZIDEL


27

Výkon – limit zrychlení Volba převodových poměru Spotřeba paliva + emise Střřední efekktivní tlak ((psi)

Spotřeba (lb/bhp h)

otevřená škrtící klapka

křivka ideálního převodového poměru

Otáčky (1000 ot/min) TEORIE VOZIDEL


28

Literatura Gillespie,T.D. Fundamentals of Vehicle Dynamics, Society of Automotive Engineers, Warrendale, PA, 1992. ISBN 1-56091-199-9. 1 56091 199 9 Bosch,R. Automotive Handbook. 5th edition. 2002. Society of Automotive Engineers (SAE). (SAE) ISBN: 0837612438 Wong,J.Y. of G Ground John Wiley o g,J Theory eo y o ou d Vehicles. e c es Jo ey & sons. 2001 (3rd edition). ISBN: 0471354619 Vlk, F. Dynamika y motorových ý vozidel. Nakladatelství a zasilatelství vlk, Brno 2001, ISBN 80-238-5273-6

TEORIE VOZIDEL


29

Ing. Petr Porteš, Ph.D

Recommend Documents