2.8. Приемистость автомобиля

Под приемистостью автомобиля понимают его способность быстро изменять скорость движения.

Оценочными параметрами приемистости являются:

а) максимально возможное ускорение в различных условиях движения;

б) время разгона;

в) путь разгона.

Максимально возможное ускорение (ускорение при работе двигателя на внешней характеристике) для любых условий движения можно найти, пользуясь равенством (41). Решая это равенство относительно j_a, получим

. (53)

Из равенства (53) видно, что максимальные ускорения различны для дорог с различными значениями ψ, ана одной и той же дороге (при ψ = const) изменяются с изменением скорости движения и включенной передачи, поскольку и . Имея динамическую характеристику и зная значения δ_вр, можно для различных дорог построить графики зависимости ускорения от скорости (рис. 18). Оценку приемистости различных автомобилей можно производить, сравнивая графики зависимости при движении по дорогам с одинаковым значением ψ (обычно ψ = 0,015…0,02).

Однако точная оценка по этим графикам затруднительна, поскольку у различных автомобилей могут отличаться не только максимальные значения ускорений на каждой передаче, но и характер изменения ускорений с изменением скорости. Кроме того, различные автомобили могут иметь трансмиссии с различным числом ступеней.

Более удобными и наглядными оценочными параметрами приемистости автомобиля являются время и путь разгона автомобиля в заданном интервале скоростей.

Для теоретического определения времени и пути разгона предложено несколько способов. Наиболее известными являются графические способы, предложенные Е.А. Чудаковым и Н.А. Яковлевым.

Метод Н.А. Яковлева состоит в том, что расчетный интервал скоростей разбивается на более мелкие (элементарные) интервалы. Для каждого из которых ускорение j_а считается постоянным, равным среднему для данного интервала (рис. 19).

Тогда для каждого такого элементарного интервала можно записать:

, (54)

гдеV_a1 – скорость (м/с) в начале интервала;

V_а2 – скорость (м/с) в конце интервала;

Δt – время (с), за которое скорость движения автомобиля увеличивается от V_a1 до V_a2.

Рис. 18. График ускорений

Определяя из равенства (54) Δt, получим:

(55)

Полное время разгона от некоторой начальной скорости до конечной скорости V_an n-ного элементарного интервала равно сумме Δt₁+Δt₂+…+Δt_n значений времени разгона на каждом элементарном интервале.

Путь, проходимый при равноускоренном движении, определяется формулой:

Путь ΔS, проходимый за время Δt, соответствующий некоторому элементарному интервалу, равен

Подставив значение Δt из формулы (45), после преобразования получим:

(56)

где – средняя скорость на элементарном интервале.

Определив пути разгона на каждом из элементарных интервалов, можно подсчитать полный путь разгона от скорости V_a1 до скорости V_an:

Если скорость V_a выражается в км/ч, то

;

Принимая на каждом элементарном интервале ускорение постоянным, мы, конечно, делаем ошибку. Эта ошибка будет тем меньшей, чем меньшими берутся элементарные интервалы.

Подсчитав время и путь разгона для различных интервалов изменения скорости, строят график (рис. 19), по которому можно найти время и путь, необходимые для увеличения скорости автомобиля в любом заданном интервале.

Рис. 19. График ускорения

Методом Н.А.Яковлева можно пользоваться как для подсчета времени и разгона в некотором интервале скоростей на какой-либо одной передаче, так и для подсчета времени и пути разгона с переходом от любой низшей передачи к высшей.

При подсчете времени и пути разгона с переключением передач необходимо знать, при каких скоростях происходит переключение с более низкой передачи на более высокую. В реальных условиях момент перехода определяется водителем и может быть различным. Условно считают, что при отсутствии ограничителя (или регулятора) оборотов переключение передач происходит при скоростях, соответствующих пересечению кривых j_a = f(V_a) на различных передачах. При наличии ограничителя (регулятора) переключение передач происходит либо при скоростях, соответствующих пересечению указанных кривых, либо, если в пределах оборотов, допустимых ограничителем (регулятором), такое пересечение невозможно – при скоростях, соответствующих оборотам по ограничителю (регулятору).

В момент переключения передач происходит разрыв потока мощности от двигателя к ведущим колесам, в результате чего в течение некоторого времени происходит не увеличение скорости движения автомобиля, а некоторое замедление за счет действия на автомобиль сил сопротивления. Время t_n, в течение которого двигатель оказывается отсоединенным от ведущих колес (время переключения передач), зависит как от ряда конструктивных особенностей автомобиля (особенно коробки передач), так и от квалификации водителя. При хорошей квалификации водителя время переключения передач в зависимости от конструктивных особенностей автомобиля изменяется в пределах t_n = 0,5…5 с.

Величина падения скорости за время переключения передач зависит от типа дороги, скорости движения автомобиля и параметров его обтекаемости. При небольших скоростях движения можно считать:

,м/с……… ………..(57)

Рис. 20. График времени и пути разгона

Путь, проходимый автомобилем за время переключения передач можно приближенно определить, пренебрегая падением скорости за это время.

Тогда

, (58)

где V_аn – скорость, достигнутая к моменту переключения передачи.

Пример графиков времени и пути разгона на передачах показан на рис. 20.

При теоретических расчетах процесс разгона обычно рассматривается упрощенно.

а) Считается, что разгон полностью происходит при работе двигателя с полной подачей топлива и начинается со скорости, соответствующей минимально устойчивым оборотам двигателя при полной подаче топлива.

В действительности, трогание автомобиля с места и разгон его после включения той или иной передачи происходит следующим образом. При выключенном сцеплении двигатель работает на холостом ходу с малой подачей топлива на оборотах, подобранных так, чтобы в момент включения сцепления двигатель не заглох. Плавно включая сцепление, водитель одновременно увеличивает подачу топлива таким образом, чтобы двигатель не глох и в то же время нарастание ускорения движения автомобиля не вызывало неприятных ощущений у пассажиров или больших динамических нагрузок в агрегатах автомобиля. При этом некоторый период времени из-за пробуксовки сцепления между оборотами двигателя и скоростью движения автомобиля нет прямой пропорциональности.

После полного включения сцепления и прекращения его пробуксовки водитель увеличивает подачу топлива в двигателе до полной, и оставшееся время разгон происходит так, как это принято при расчете, т.е. с полной подачей топлива.

Таким образом, в течение некоторого времени в результате пробуксовки сцепления и неполной подачи топлива разгон происходит с ускорениями, меньшими, чем принимаемые при расчетах.

б) Внешняя скоростная характеристика двигателя, являющаяся исходной для построения графика ускорении, соответствует установившемуся режиму работы двигателя, т.е. каждая ее точка снимается при неизменной угловой скорости коленчатого вала.

При разгоне угловая скорость коленчатого вала непрерывно изменяется.

Как показывает опыт, при переменной угловой скорости коленчатого вала внешняя скоростная характеристика двигателя не совпадает с внешней скоростной характеристикой, соответствующей установившемуся режиму. У современных двигателей внутреннего сгорания, в зависимости от их типа и конструктивных особенностей (характеристики приборов системы питания, форма камеры сгорания и др.), при одних и тех же значениях угловой скорости мощность при полной подаче топлива на неустановившихся режимах может быть либо меньше, либо больше, чем при установившихся.

Это обстоятельство также вызывает изменение фактических времени и пути разгона по сравнению с расчетными.

Таким образом, описанный выше теоретический метод определения времени и пути разгона является приближенным и может давать результаты, существенно отличающиеся от реальных.

В настоящее время имеются более точные методы, однако они являются сложными и требуют знания ряда величин, определяемых экспериментальным путем.