БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ЛОМАКИН

aK – эмпирический коэффициент, равный (4...5)·10-5 (меньшие значения для шин с меньшим соотношением высоты профиля h′ к его ширине b′);

αД – угол продольного уклона дороги;

Kв – коэффициент сопротивления воздуха, зависящий от формы и

качества отделки поверхности автомобиля и плотности воздуха, Н*с2/м4; Fв – лобовая площадь автомобиля, м2.

Таблица 1.2.2.

Средние значения Kв и Fв

Максимальная скорость автомобиля является показателем его предельных возможностей. В практике дорожного движения эту скорость автомобили развивают довольно редко. Это, с одной стороны, объясняется напряженным режимом работы агрегатов автомобиля, возникновением неприятных вибраций и шума, перегревом двигателя. С другой стороны, водитель, управляя быстро движущимся автомобилем, испытывает большую психофизиологическую нагрузку, так как при этом резко возрастает объем воспринимаемой и перерабатываемой им информации. Кроме того, дорожные условия даже на лучших автомагистралях редко сохраняются постоянными на большом протяжении, что вынуждает водителя изменять скорость движения автомобиля.

Максимальноеускорениеопределяется последующейформуле:

где Dc = Mδвр . Здесь:

M – масса автомобиля с данной нагрузкой, кг;

δвр – коэффициент учета влияния вращающихся масс. Данный

коэффициент учитывает силу, необходимую для ускорения вращающихся масс и может быть приближенно определен по формуле:

31

δвр =1 +(δ′+δ′′uк2 )Ma / M ,

где δ′ ≈δ′′ ≈ 0,03 −0,05 ; uK – передаточное число коробки передач; Ma – масса

автомобиля с полной нагрузкой, кг.

При разгоне с максимальным ускорением возникают большие инерционные нагрузки, неприятно действующие на пассажиров и водителя. Поэтому в обычных условиях движения ускорение не превышает (0,5–0,8) jmax ,

достигая предельных значений лишь в особых случаях: например, при динамическом преодолении крутого подъема, в процессе обгона или при выходе из сложной дорожной ситуации.

1.2.4.Динамический фактор автомобиля

Вслучае обгона, сочетаемого с разгоном, большое значение имеет приемистость автомобиля, его динамический фактор D . Чем больше максимальное ускорение автомобиля, тем быстрее будет закончен обгон. Оценить, как автомобиль будет разгоняться, преодолевать участки тяжелой дороги или брать подъемы можно по величинам максимальных тяговых сил на ведущих колесах (при полном газе) на различных скоростях, если вычесть из них потери на сопротивление воздуха. Если машины разного веса, необходимо поделить “избыточную” тяговую силу на вес автомобиля – получим объективную оценку его динамических возможностей, его тяговооруженность.

Вавтомобильной технике эту величину принято называть динамическим фактором.

32

динамичность

Техническим состоянием автомобиля называется степень соответствия его агрегатов, механизмов и приборов нормам, установленным правилами технической эксплуатации. В первое время после выпуска автомобиля с завода детали двигателя и других агрегатов прирабатываются, техническое состояние их улучшается. Затем длительное время оно остается примерно неизменным, после чего, вследствие изнашивания деталей, изменения их размеров, образования чрезмерных зазоров, а также возникновения усталостных напряжений, техническое состояние автомобиля начинает ухудшаться. Замена негодных деталей и узлов исправными, регулировка механизмов во время ремонта улучшают их техническое состояние.

Ухудшение технического состояния двигателя прежде всего сказывается на уменьшении его мощности. Изнашивание деталей цилиндропоршневой группы вызывает прорыв рабочей смеси в картер двигателя при такте сжатия и уменьшение давления конца сжатия. У сильно изношенного двигателя эффективная мощность может составить 80–85% номинальной. В случае изменения зажигания на позднее мощность может упасть на 25–30%. Слишком раннее зажигание приводит к возникновению детонации, вынуждающей водителя уменьшать скорость и переходить на низшие передачи. При засорении воздушного фильтра ухудшается наполнение цилиндров, нарушается нормальное смесеобразование, что также вызывает падение мощности. Выход из строя свечи зажигания также уменьшает мощность (неработающая свеча в шестицилиндровом двигателе снижает его мощность на 15–20%). При длительном хранении бензина на складах в нем образуются высокомолекулярные соединения, которые, соприкасаясь с горячими стенками впускного трубопровода, оседают на них в виде твердого слоя. Отложения уменьшают проходное сечение трубопровода и вызывают неравномерное распределение горючей смеси по цилиндрам. В результате мощность двигателя может уменьшиться на 15–20%.

В процессе эксплуатации изменяется также техническое состояние агрегатов шасси автомобиля. При неправильном зацеплении шестерен в коробке передач и ведущих мостах, а также при чрезмерной затяжке конических роликоподшипников главной передачи и ступиц колес возрастают затраты энергии в трансмиссии и ходовой части, приводящие к ухудшению тяговой динамичности автомобиля. Такие же последствия вызывает неправильная установка передних колес или задевание тормозных колодок за барабаны при движении автомобиля.

Величина к.п.д. трансмиссии в значительной степени зависит от условий ее эксплуатации. С повышением передаточного числа коробки передач увеличивается сила давления и сила трения между зубьями шестерен, что несколько уменьшает ηтр. С увеличением скорости вращения шестерен, погруженных в масло, растут гидравлические потери и, соответственно, уменьшается ηтр.

Наиболее существенное влияние на ηтр в эксплуатационных условиях

34

оказывает вязкость масла. С уменьшением температуры масла к.п.д. заметно снижается. С увеличением передаваемой мощности относительное значение потерь в трансмиссии сокращается, что приводит к повышению ηтр.

Большое значение для тяговой динамичности автомобиля имеет техническое состояние его шин. Недостаточное давление в них повышает сопротивление качению и снижает поперечную устойчивость автомобиля. При изнашивании протектора ухудшаются сцепные свойства, увеличивается склонность к пробуксовке колес при трогании автомобиля с места и разгоне.

У грузовых автомобилей в процессе эксплуатации тяговая динамичность может быть повышена путем установки на задней части кабины, на её крыше и на задней части кузова специальных щитков (обтекателей), уменьшающих завихрение воздуха и силу PД .

Снижение показателей тяговой динамичности автомобиля по мере увеличения срока его работы и ухудшения технического состояния проявляется в уменьшении максимальных скорости и ускорения, а также в снижении интенсивности разгона. При пробеге автомобиля, равном норме пробега до капитального ремонта или до списания (100%), максимальная скорость уменьшается на 10–15%, а время разгона с места увеличивается на 25–30% по сравнению с аналогичными показателями нового автомобиля, прошедшего обкатку.

Ухудшение тяговой динамичности изношенного автомобиля отрицательно сказывается на его безопасности. Такие автомобили медленно разгоняются, с трудом преодолевают крутые подъемы, для обгона других транспортных средств им нужно на 30–35% больше времени, чем таким же автомобилям в исправном техническом состоянии. Соответственно снижается и активная безопасность автомобиля.

1.2.6. Характеристики современных двигателей

Двигатели внутреннего сгорания насчитывают уже более чем столетнюю историю. Совсем недавно казалось, что они уже достигли совершенства, и дальнейших перспектив развития у них уже нет. Но инженеры-двигателисты считают иначе.

Сейчас ведутся работы в направлении повышения удельной мощности двигателей, уменьшения токсичности выхлопных газов, повышения надежности и долговечности. Повышение удельной мощности, надежности и долговечности двигателей способствует увеличению уверенности водителя в процессе управления автомобилем, особенно при маневрировании в сложных ситуациях.

Конструкторы известного японского концерна Mitsubishi предложили вариант «бензинового дизельного» двигателя, в котором топливовоздушная смесь впрыскивается не вовпускной коллектор, а непосредственно в камеру сгорания, подобно обычному дизельному двигателю. Разработанный ими двигатель получил название GDI (Gasoline Direct Injection -

непосредственный впрыск топлива) и уже нашел себе применение на

35

автомобиле Mitsubishi Carisma. В этом двигателе происходит так называемое послойное смесеобразование. При небольших нагрузках он работает на очень бедных смесях. Для того чтобы поджечь такую смесь, необходимо впрыскивать топливо в конце такта сжатия, при этом поршни специальной формы направляют ее непосредственно к электродам свечей. Экономия топлива в двигателях GDI по сравнению с обычными двигателями достигает 10-15%, но при этом резко повышается температура отработанных газов, а вместе с ней и количество выбрасываемых в атмосферу окислов азота (NOx), что делает необходимым использование дорогого катализатора, который требует использования бензина с минимальным количеством серы, в противном случае он очень быстро выйдет из строя.

Интересный двигатель разработан шведской фирмой SAAB. Эта фирма первой освоила серийное производство двигателей с турбонаддувом и четырьмя клапанами на цилиндр (рис. 1.2.6). Как ясно из названия двигателя

SVC (SAAB Variable Compression), в нем изменяется степень сжатия.

Достигается это путем наклона головки блока двигателя на 4° относительно картера, что дает возможность увеличить объем камеры сгорания при том же ходе поршня. Благодаря этому появляется возможность изменить степень сжатия двигателя в диапазоне от 14:1 до 8:1 (рис. 1.2.7.)

Рис. 1.2.6. Двигатель SVC (SAAB Variable Compression)

36

конструкторские ухищрения позволяют на низких и средних нагрузках сэкономить до 10% топлива.

Рис. 1.2.9. Механизм регулировки степени открытия клапанов

Появились двигатели, в которых отсутствуют традиционные распределительные валы. В них использовано индивидуальное устройство управления клапанами с гидроприводом или электроприводом с помощью соленоидов (рис. 1.2.10.).

Рис. 1.2.10. Привод клапанов газораспределительного механизма с помощью

39

соленоидов - электромагнитов

С помощью такой системы можно не только четко управлять временем открытия каждого клапана, не только обеспечивать получение максимальной мощности или максимального крутящего момента, очень маленьких и экономичных оборотов холостого хода, но и получения некоторых теоретических возможностей. Например, станет реальным отключать несколько цилиндров полностью или переводить их на малую нагрузку.

Однако, несмотря на явные преимущества и кажущуюся простоту электронного привода клапанов, конструкторы столкнулись с рядом трудностей. Так, для работы 16-клапанного 4-цилиндрового двигателя требуется мощность около 2 кВт. В этом случае при использовании 12вольтовой бортовой сети автомобиля соленоиды получаются большими и тяжелыми. Эти проблемы могут быть успешно преодолены переводом бортовой сети автомобиля на напряжение 36 вольт и применением генератора напряжения 42 вольта.

1.3. Устойчивость транспортных средств

1.3.1. Понятие устойчивости транспортного средства

Под устойчивостью понимается свойство транспортного средства сохранять заданные направление движения, ориентацию продольной и вертикальной оси.

Устойчивость автомобиля непосредственно связана с безопасностью дорожного движения. Управляя неустойчивым автомобилем, водитель вынужден внимательно следить за дорожной обстановкой и постоянно корректировать движение автомобиля, чтобы он не выехал за пределы дороги.

В качестве основных угловых параметров при изучении устойчивости ТС обычно принимаются следующие:

1.Угол и угловая скорость продольного опрокидывания ТС.

2.Угол и угловая скорость крена ТС (угол и угловая скорость поперечного опрокидывания).

3.Угол и угловая скорость поворота ТС.

Таким образом, следует различать устойчивость по опрокидыванию (продольную и поперечную) и по направлению движения (курсовая устойчивость). Также часто выделяют устойчивость по боковому смещению (боковая устойчивость).

Часть из тех параметров движения, которые характеризуют устойчивость автомобиля, являются управляемыми (угол и угловая скорость поворота, траектория направляющей точки), а часть - неуправляемыми (углы и угловые скорости поперечного и продольного опрокидывания).

40