Динамическая характеристика (динамический паспорт) автомобиля.

Тяговая характеристика недостаточно удобна для сравнительной оценки тяговых свойств автомобилей, обладающих различной массой, потому что при одинаковых значениях свободной силы тяги Р_СВ они будут иметь на одной и той же дороге различные максимальные скорости, различные ускорения на промежуточных и высшей передачах, преодолевать неодинаковые предельные подъемы на низшей передаче и др. Поэтому удобно пользоваться удельной, то есть отнесенной к весу автомобиля величиной свободной силы тяги, получившей название – динамический фактор.

; (37)

Разделив все члены уравнения силового баланса на силу тяжести автомобиля Gа получим уравнение силового баланса в общем случае в безразмерном виде

(38)

где

­ d_ВР – коэффициент учета вращающихся масс (расчетная формула (30) для определения значений на i-ой передаче).

Принимая во внимание, что при максимальной скорости V_max ускорение автомобиля равно нулю (j = 0) имеем

(39)

Зависимость динамического фактора от скорости при полной подаче топлива, то есть функция вида D = f(v) называется динамической характеристикой автомобиля или динамическим паспортом. Максимальный динамический фактор D_max на низшей передаче определяет максимальное дорожное сопротивление преодолеваемое автомобилем. Для построения динамической характеристики D = f(v) по формуле (37) рассчитываются значения динамического фактора на различных расчетных частотах для всех передач и заносятся в таблицу №1.4.

По данным таблицы №1.4 строится график динамической характеристики (динамический паспорт) автомобиля, представленный на рис.5

Динамический паспорт состоит из основного поля приблизительно квадратной формы со сторонами по осям абсцисс и ординат соответственно 0С ≈ 0D (см. рис.5) на котором расположены кривые Di,x = f(v); Ψк = f(v), к = 1, 2, 3; 1 – асфальтное покрытие в хорошем состоянии, 2 – грунтовая укатанная дорога, 3 – песчаная-супесчаная дорога; а также кривые динамического фактора по сцеплению Dсц = f(v) при φ_х = 0.8 – сухой асфальт, φ_х = 0.6 – сухая грунтовая дорога или мокрый асфальт, φ_х = 0.4 – мокрая грунтовая дорога, φ_х = 0.2 – уплотненный снег.

Динамический фактор по сцеплению Dсц есть отношение свободной силы тяги по сцеплению к весу автомобиля Ga.

, (40)

Для полноприводных автомобилей сцепной вес равен весу автомобиля (на горизонтальной дороге), т.е Gсц = Gа, а для автомобилей классической компоновки и переднеприводных, можно приблизительно принять Gсц = 0.5Ga.

Тогда, для полноприводных автомобилей имеем расчетную формулу для расчета и построения кривых:

, (41)

Для автомобилей классической компоновки и переднеприводных – имеем формулу:

, (42)

После дополнительных расчетов для 5…7 произвольных значений скоростей величин Р_W,i,x рассчитываем для этих же скоростей величины ; ; и и строим кривые Dсц,_i,x = f(v) на динамическом паспорте.

По динамической характеристики автомобиля можно судить о его тягово-скоростных свойствах. В частности, максимальный динамический фактор D_max5 на высшей передаче (рис. 5) определяет значение критической скорости движения V_КР и диапазон устойчивого движения автомобиля на высшей передаче при полной подаче топлива. При движении с V > V_кр увеличение дорожного сопротивления (увеличение Y) вызывает падение скорости, сопровождающееся увеличением динамического фактора D. Пока V > V_КР равенство (32) соблюдается и двигатель работает устойчиво. При V < V_КР сколь угодно малое увеличение дорожного сопротивления приведет к прогрессирующему уменьшению D, что приведет к остановке двигателя, если не будет своевременно выполнен переход на низшую передачу.

Максимальный динамический фактор D_max1 на низшей передаче определяет максимальное дорожное сопротивление, преодолеваемое автомобилем.

По динамической характеристике можно из заданной скорости установившегося движения найти передачу и дорожные условия, при которых возможно движение автомобиля.

По динамической характеристике можно из заданных дорожных условий (по заданному коэффициенту Y суммарного дорожного сопротивления) определить максимальную скорость движения и номер передачи на которой возможно это движение. Например, если дорожные условия заданы значением Y₁ (асфальто-бетонное покрытие) (рис. 5), то скорость движения Vmax,_Ψ1 будет возможна на 5-ой передаче. Аналогично определяются возможные скорости движения Vmax,_Ψ2 и Vmax,_Ψ3 соответственно на 5-ой передаче и 2-ой передачах, если дорожные условия окажутся характеризуемыми коэффициентами Y₂ (грунтовая укатанная) и Y₃ (песчано-супесчанная дорога).

По величине D_max1 на низшей передаче можно определить величину максимального подъема (угол a_max) из равенства

(42)

Для дороги с асфальто-бетонным покрытием в хорошем состоянии величина коэффициента сопротивления качению f мала по сравнению с величиной D_max1, и ею в прикидочном расчете величины максимально преодолеваемого подъема можно пренебречь. В этом случае

(43)

или (44)

По динамическому паспорту с “квадрантами” недогрузки и перегрузки можно также определить изменение скорости движения и передачу при разгрузке (расход бензина, удаление какого-либо балласта) или перегрузке (дополнительный груз) автомобиля. Например (см. рис.№5), при номинальной нагрузке автомобиль двигался со скоростью V₁ за счет динамического фактора, характеризуемого точкой m₁ на 5-ой передаче; при разгрузке на 25% динамический фактор увеличился, причем это увеличение (в квадранте “недогрузки” за счет соответствующего “сжатия” шкалы D^۱) обозначилось положением точки n₁, проводя горизонталь от которой до пересечения с кривой D_5,X = f(v) в точке m₁^۱ и опускаясь по вертикали до пересечения с осью абсцисс определяем: скорость V₁^۱ > V₁. При перегрузке на 25% естественно динамический фактор уменьшится, причем это уменьшение (в квадранте “перегрузки” за счет соответствующего “растяжения” шкалы D^״) обозначилось положением точки n₁^״, проводя горизонталь от которой пересечения с кривой D_5,X = f(v) не наблюдается, а происходит пересечение с кривой динамического фактора на 4-ой передаче, что свидетельствует о необходимости переключения на пониженную передачу в случае упомянутой степени перегрузки, чтобы избежать остановки двигателя. При этом значение скорости (после такого переключения) хотя и может даже несколько увеличится, но произойдет за счет значительного увеличения частоты вращения коленчатого вала.