Teorie vozidel Akcelerační vlastnosti Ing. Petr Porteš, Ph.D.
Akcelerační vlastnosti Výkon motoru Omezení přilnavostí pneumatik TEORIE VOZIDEL Akcelerační vlastnosti 2
Průběh točivého momentu je funkcí otáček Průběh výkonu je funkcí otáček Spotřeba paliva je funkcí otáček TEORIE VOZIDEL Akcelerační vlastnosti 3
Akcelerační vlastnosti 4 moment moment moment moment výko on výkon spotřeba paliva výkon spotřeba paliva spotřeba paliva spotřeba paliva otáčky (min -1 ) otáčky (min -1 ) zážehový motor vznětový motor
Akcelerační vlastnosti 5 Zážehový motor maximální moment je ve středu rozsahu otáček Vznětový motor plošší křivka točivého momentu, případně roste se snižujícími í i se otáčkami kol
Akcelerační vlastnosti 6 Převodovka Manuální nebo automatická má převody, které přizpůsobují otáčky motoru požadované rychlosti vozidla Hnací hřídel Otáčí se uvnitř krycí trubky. Přenáší hnací výkon z diferenciálu na zadní kola Motor Poskytuje výkon (moment x otáčky) pro pohon vozidla prostřednictvím hnacího ústrojí Spojka Spojka pro manuální převodovku nebo měnič momentu pro automatickou převodovku Spojovací hřídel Přenáší výkon 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
Akcelerační vlastnosti 7 Moment motoru T e měřený na dynamometru (ustálený stav) Moment na spojce (vstup do převodovky) T c : T c T e I e α e I =rotační mement setrvačnosti motoru I e α e = úhlové zrychlení motoru
Akcelerační vlastnosti 8 Moment na výstupu z převodovky: ( ) N t T d T c I t α e T d = Moment na spojovacím hřídeli d N t = převodový poměr v převodovce I t = Rotační moment převodovky (přepočtený na hřídel motoru)
Akcelerační vlastnosti 9 Moment na nápravě ě T a : T a F x r ( ) N f + I w α w T d I d α d F x = hnací síla (na vozovce) r = poloměr kol I w = rotační moment setrvačnosti kol a hnacích hřídelí α w = úhlové zrychlení kol I d = rotační č moment setrvačnosti č ti spojovacích hřídelí α d = úhlové zrychlení spojovacích hřídelí N f = převodový poměr rozvodovky
Akcelerační vlastnosti 10 Úhlové zrychlení spojovací hřídele α d : α d N f α w Úhlové zrychlení motoru α e : α e N t α d N t N f α w Zrychlení vozidla a x : a x α w r
Akcelerační vlastnosti 11 Hnací síla k dispozici na vozovce F x : F x T e N tf I e + I t 2 2 N tf + I d N f + I ( ) r w a x 2 2 r Výsledný převodový poměr převodovky a rozvodovky N tf : N tf N t N f
Akcelerační vlastnosti 12 Mechanické a viskózní ztráty Snižuje moment motoru úměrně součinu účinností jednotlivých komponent. 80% - 90% je typická účinnost hnacího ústrojí η tf = společná účinnost převodovky a rozvodovky F x T e N tf η tf I e + I t 2 2 ( ) N tf + I d N f + I r w a x 2 2 r
Hnací síla hnací síla v ustálením stavu ztráty tát způsobené ů setrvačností č tí rotačních č hmot motoru a hnacího ústrojí (ekvivalentní moment setrvačnosti každé součásti = moment setrvačnosti x 2. mocnina převodového poměru mezi součástí a koly) F x T e N tf η tf I e + I t 2 2 ( ) N tf + I d N f + I r w a x 2 2 r TEORIE VOZIDEL Hnací síla v ustáleném stavu Ztráty způsobené setrvačnými hmotami Akcelerační vlastnosti 13
Akcelerační vlastnosti 14 Zrychlení F x M a x M a x W g a x F x R x D A R hx ( ) Wsin Θ M = W/g = hmotnost vozidla a x = podélné zrychlení F x = hnací síla (na vozovce) R x = síla valivého odporu D A = síla aerodynamického odporu R hx = síla na tažném zařízení
Akcelerační vlastnosti 15
Akcelerační vlastnosti 16 Ekvivalentní hmota rotačních hmot M r : T e N tf η tf I + I e t F x r ( ) 2 2 N tf + I d N f + I w r 2 a x ( M+ M r ) a x ( W+ W r ) g a x T e N tf r η tf R x D A R hx Wsin ( Θ)
Akcelerační vlastnosti 17 Efektivní hmotnost: M+ M r M + M r Součinitel rotačních hmot: M Přibližná hodnota: 2 Mass_Factor 1 + 0.04 + 0.0025 N tf (součinitele rotačních hmot)
Akcelerační vlastnosti 18 moment moment moment moment výko on výkon spotřeba paliva výkon spotřeba paliva spotřeba paliva spotřeba paliva otáčky (min -1 ) otáčky (min -1 ) zážehový motor vznětový motor
Akcelerační vlastnosti 19 Hnací síla (lb) 1. stupeň 2. 3. 4. Rychlost (km/h)
Akcelerační vlastnosti 20 ztráty Hnací síla (lb) maximální výkon 1. stupeň nevyužitý výkon 2. 3. 4. Optimální bod řazení Rychlost (km/h)
Automatické převodovky Hydrodynamický y měnič točivého momentu turbína stator čerpadlo TEORIE VOZIDEL Akcelerační vlastnosti 21
Akcelerační vlastnosti 22 Poměr vý ýstupní/vstu upní mome ent Účinnost % Poměr výstupní/vstupní otáčky %
Automatické převodovky Rychlostní charakteristika hnací síly íla (lb) Hnací sí 2. 3. 1. stupeň Stoupání 4. Rychlost (km/h) TEORIE VOZIDEL Akcelerační vlastnosti 23
Akcelerační vlastnosti 24 S měničem Klasická převodovka Hnací síla (lb) Hnací síla (lb) Rychlost (km/h) Rychlost (km/h)
Akcelerační vlastnosti 25 Volba převodových poměru Hnací síla (lb) 2. 1. převodový stupeň Síla využitelná pro zrychlení HMaximální rychlost 3. Jízdní odpory Stoupání 4. Rychlost (km/h)
Volba převodových poměru rozjezd předjížděníř í spotřeba paliva n max Otáčky motoru Geometrická řada: n Mmax TEORIE VOZIDEL Rychlost Akcelerační vlastnosti 26
Akcelerační vlastnosti 27 Volba převodových poměru Otáč čky motor ru Typický osobní automobil 1989 Ford Taurus SHO Rychlost
Akcelerační vlastnosti 28 Volba převodových poměru Spotřeba paliva + emise Spotřeba (lb/bhp h) otevřená škrtící klapka řední efek ktivní tlak (psi) Stř křivka ideálního převodového poměru Otáčky (1000 ot/min)
Akcelerační vlastnosti 29 Literatura Gillespie,T.D. Fundamentals of Vehicle Dynamics, Society of Automotive Engineers, Warrendale, PA, 1992. ISBN 1-56091-199-9. 199 9 Bosch,R. Automotive Handbook. 5th edition. 2002. Society of Automotive Engineers (SAE). ISBN: 0837612438 Wong,J.Y. Theory of Ground Vehicles. es John Wiley & sons. 2001 (3rd edition). ISBN: 0471354619 Vlk, F. Dynamika motorových vozidel. Nakladatelství a zasilatelství vlk, Brno 2001, ISBN 80-238-5273-6