Что такое динамика двигателя автомобиля

Содержание
  1. Динамика автомобиля: от чего зависит и на что влияет?
  2. Что важнее мощность в лошадиных силах или крутящий момент двигателя?
  3. Отличие крутящего момента и лошадиных сил
  4. Важность высокого крутящего момента
  5. Подведём итоги
  6. Автомобильный справочник
  7. для настоящих любителей техники
  8. Динамика автомобиля
  9. Динамика прямолинейного движения
  10. Общее сопротивление движению
  11. Сопротивление качению
  12. Аэродинамическое сопротивление
  13. Эмпирическое определение коэффициентов аэродинамического сопротивления и сопротивления качению
  14. Сопротивление движению автомобиля на подъем и силы, действующие на автомобиль при движении под уклон
  15. Пример вычисления силы тяги и мощности, затрачиваемой на преодоление подъема
  16. Частота вращения коленчатого вала двигателя и скорость автомобиля
  17. Ускорение
  18. Сила тяги и скорость автомобилей с автоматической трансмиссией

Динамика автомобиля: от чего зависит и на что влияет?

Динамика автомобиля — это показатель, за которым гоняются многие любители эффектно стартовать со светофора и ценители драйва. У всех машин динамика разная, и влияет она не только на степень удовольствия от вождения, но, к сожалению, и на стоимость автомобиля. Давайте разберемся, что же это за показатель? Не будем сильно углубляться в теорию. В жизни, динамика разгона — это эксплуатационная характеристика, указанная в техпаспорте.

Динамика автомобиля определяется очень просто — это время, которое понадобится ему, чтобы с места достичь скорости 100 км/ч. У крупных производителей есть полигоны, где проводятся испытания новых машин и систем и, конечно, специальные трассы, где и определяют этот параметр.

Но здесь есть одна особенность: измерения проводятся в идеальных погодных условиях без ветра, на сухом и гладком асфальте и только с одним водителем, т.е. без груза. А какие сегодня показатели динамики у разных классов? Ведь они точно отличаются.

Бюджетные машины с двигателем 1,2 и 1,5 литра — это все-таки городские тихони, они разгоняются до сотни за 9-12 секунд. А вот машина подороже и помощнее — от 150 до 200 лошадиных сил, — это уже 7-9 секунд. Ну а 3-5 секунд — это спорткары или заряженные автомобили. Причем независимо от класса это может быть и легковушка, и внедорожник.

Так, от чего же зависит динамика? Может от навороченности мотора и вида топлива? Современные бензиновые и дизельные двигатели по показателям примерно одинаковые. Всё будет зависеть от мощности и наличия турбины или компрессора для нагнетания воздуха. Ну, а чем больше возможности двигателя, тем он дороже и время разгона меньше. Отсюда и выходит, что за каждую секунду приходится платить, и не мало.

А какой вариант коробки передач эффективнее? Ведь всегда считалось, что человек действует быстрее, а значит механика предпочтительнее? Не всё так однозначно. Современные автоматические коробки настолько совершенны, что именно они, а не механические коробки, дают возможность полностью раскрыть потенциал двигателя. Но это относится только к полноценным АКПП, вариаторы и роботы здесь точно не игроки.

Ну, а теперь о динамичном стиле езды. Он пришел к нам из автоспорта. Это не только резкий старт, но и быстрое ускорение во время движения. Но надо учитывать, что в таком режиме максимальные нагрузки испытывает весь автомобиль, в т.ч. двигатель и трансмиссия, сильно увеличивается расход топлива и изнашивается резина.

Читайте также:  Что такое cid двигателя

Резкий старт и ускорение в повседневных ситуациях, как правило, не нужны, да и невозможны. Это как с резвым, породистым скакуном, который раскрывается только на ипподроме, в городе ему делать нечего.

Источник

Что важнее мощность в лошадиных силах или крутящий момент двигателя?

Выбирая новые автомобили, многие автовладельцы в первую очередь обращают внимание на мощность двигателя, полагая, что именно от этой характеристики будет зависеть динамичность автомобиля и его скоростные возможности. При этом нужно помнить о том, что показатель лошадиных сил не всегда будет отображать реальную мощность двигателя. Динамика и скорость разгона авто будет зависеть от показателя крутящего момента силового агрегата. Поговорим поподробнее о том, в каких ситуациях крутящий момент будет важнее показателя мощности в лошадиных силах.

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.

Важность высокого крутящего момента

Покупателю автомобиля необходимо не только подобрать комплектацию, но и учитывать показатели крутящего момента двигателя. У бензиновых машин такой крутящий момент находится на высоких оборотах мотора, соответственно получить уже с самого низа необходимую тягу будет невозможно. Это означает, что при спокойной размеренной езде, нажав на педаль газа, получить быстрое ускорение будет невозможно. Несколько секунд мотор потратит только на то, чтобы раскрутить коленвал до нужных оборотов, и лишь после этого автомобиль начнет активно разгоняться.

Тогда как дизельный автомобиль, имеющий аналогичные показатели мощности лошадиных сил, но максимум крутящего момента которого достигается буквально на полутора тысячах оборотов в минуту, сможет разгоняться до сотни с места на несколько секунд быстрее. В подобном случае максимум динамики водитель получает уже с самого низа, буквально сразу же нажав на педаль газа. Подобные отличные характеристики динамичности достигаются даже с учетом того факта, что дизельные двигатели будут несколько тяжелее компактных и аналогичных по объему бензиновых агрегатов.

Подведём итоги

Выбирая новую машину, часто потенциальные автовладельцы обращают внимание на её комплектацию, объем двигателя и мощность в лошадиных силах. Однако динамика автомобиля будет в первую очередь зависеть не от лошадиных сил, а от показателя крутящего момента. Именно от этого параметра зависит, как быстро машина будет разгоняться. В подобном случае предпочтительнее будут дизельные двигатели, у которых из-за особенностей конструкции максимум крутящего момента достигается на самых низких оборотах, соответственно вся тяга и мощность водителю доступны практически с холостых оборотов.

Автовладельцу при выборе автомашины следует помнить, что показатель мощности в лошадиных силах влияет на показатели максимальной скорости, а от крутящего момента зависит интенсивность разгона.

Подписывайтесь на наш канал — узнаете много нового и интересного !

Читайте также:  Как заводится инжекторный двигатель в мороз

Источник

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

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.

Динамика прямолинейного движения

Общее сопротивление движению

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

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

PW = FW v или PW = FWV /3600

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 + v) 2

FL =0,0386⋅ р⋅ cw⋅ А (v + v) 2 ,

где: v в км/ч, FL в Н, р в кг/м 3 , А в м 2 , плотность воздуха р = 1,202 кг/м 3 на высоте 200 м.

PL = FL = 0,5 р cw Av (v + v) 2

PL = 12,9-10 -6 cw A v (v + v) 2

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 м 2 .

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:

Читайте также:  От чего может троить карбюраторный двигатель

Fst = G sinа = m g sina

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

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).

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

Ускорение

Избыточная сила F-Fw вызывает ускорение автомобиля. Или замедление, когда Fw превышает F

a = (F-Fw) / km m

a = (P η — Pw) / v km m

Коэффициент учета вращающихся масс km (рис. «Определение коэффициента учета вращающихся масс km» ) позволяет учесть дополнительное увеличение инерционных масс автомобиля из-за наличия вращающихся частей (колеса, маховик, коленчатый вал и т. п.).

Сила тяги и скорость автомобилей с автоматической трансмиссией

Когда уравнение силы тяги применяется для автомобилей с автоматической трансмиссией с гидротрансформатором или гидромуфтой, крутящий момент двигателя заменяется крутящим моментом турбины гидротранс­форматора, а частота вращения коленча­того вала двигателя — частотой вращения турбины гидротрансформатора. Используя кривую характеристики гидротрансформа­тора, можно определить зависимость между

и скоростной характеристи­кой двигателя

Силовой баланс для отдельных передач в функции скорости движения может быть определена из диаграммы силы тяги/сопротивления движению. На диаграмме можно увидеть точки излома, типичные для гидротрансформатора, возникающие вслед­ствие мультипликации крутящего момента. Максимальную скорость в каждом случае для данной передачи можно определить по точкам пересечения линий тягового усилия с линиями сопротивления движению.

Источник