Automobilio dinaminis skaičiavimas apima daugybę veiksnių, lemiančių jo judėjimą. Pagrindiniai skaičiavimai apima variklio charakteristikų sudarymą, ratų riedėjimo spindulio nustatymą, traukos jėgos ir važiavimo greičio analizę, traukos balansą, dinaminės charakteristikos bei apkrovimo monogramos sudarymą, prabuksavimo kontrolės grafiką, taip pat automobilio greitėjimo, lėtėjimo, įsibėgėjimo laiko ir kelio skaičiavimus.
Variklio išorinio greičio charakteristikos sudarymas
Variklio išorinio greičio charakteristikos sudarymas yra pirmasis žingsnis analizuojant automobilio dinamiką. Šis procesas prasideda nuo variklio apsisukimų parinkimo, skaičiavimams pradedant nuo mažų ir baigiant dideliais sūkiais. Parenkamas apsisukimų koeficientas a, kuris paprastai svyruoja nuo 0,2 iki 1,2. Variklio apsisukimai (ne) skaičiuojami pagal formulę: ne = a * np, kur np yra didžiausias variklio apsisukimų skaičius.
Pateikiamas skaičiavimo pavyzdys: ne = 0.2 * 5500 = 1100 Hz
Skaičiavimų rezultatai surašomi į lentelę, kurioje pateikiami variklio apsisukimai ir atitinkami ne reikšmės.
1 lentelė: Variklio apsisukimai ir ne reikšmės
| Variklio apsisukimai | 1100 | 2200 | 3300 | 4400 | 4950 | 5500 | 6050 | 6600 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| a koeficientas | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 0.9 | 1 | 1.1 | 1.2 |
Variklio galios ir sukimo momento skaičiavimas prie įvairių variklio apsisukimų
Variklio galiai (Pe) ir sukimo momentui (Me) skaičiuoti naudojamos empirinės formulės. Galios skaičiavimui naudojama formulė:
Pe = Pemax * (ne/np) * [a + b*(ne/np) - (ne/np)^2] (kW)
Kur Pe ir ne yra bet kokio charakteristikos taško galingumas ir veleno sūkiai, o np - veleno sūkiai esant variklio didžiausiai galiai Pemax. Koeficientų a ir b reikšmės priklauso nuo variklio tipo (pvz., Otto varikliams a ≈ 1, b ≈ 1).
Sukimo momentas skaičiuojamas naudojant formulę:
Me = 9570 * Pe / ne (Nm)
Kur Me - sukimo momentas Niutonmetrais, Pe - galia kilovatais, ne - apsisukimai per minutę.
Pateikiamas skaičiavimo pavyzdys: Pe = 77 * (1100/5500) * [1 + 1*(1100/5500) - (1100/5500)^2] = 17.86 kW; Me = 9570 * 17.86 / 1100 = 155.42 Nm
Atlikus skaičiavimus prie įvairių veleno sūkių, gauti duomenys surašomi į 2 lentelę.
2 lentelė: Variklio galia ir sukimo momentas prie įvairių variklio apsisukimų
| ne (min⁻¹) | 1100 | 2200 | 3300 | 4400 | 4950 | 5500 | 6050 | 6600 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Pe (kW) | 17.86 | 38.19 | 57.29 | 71.46 | 75.54 | 77.00 | 75.38 | 70.22 |
| Me (Nm) | 155.42 | 166.14 | 166.14 | 155.42 | 146.04 | 133.98 | 119.24 | 101.82 |
Pagal gautus duomenis brėžiamas variklio išorinio greičio charakteristikos grafikas, vaizduojantis galios ir sukimo momento priklausomybę nuo apsisukimų.
Ratų riedėjimo spindulys
Rato riedėjimo spindulys (Rr) yra svarbus dydis, įtakojantis pasipriešinimo jėgas. Jis skaičiuojamas pagal formulę:
Rr = (r0 + x*h) * 0.0254 m
Kur r0 - ratlankio spindulys coliais, h - padangos profilio aukštis coliais, o x - koeficientas, atsižvelgiant į padangos charakteristikas.
Pateikiamas skaičiavimo pavyzdys padangai 175/70 R13: r0 = 13/2 = 6.5 col; h = 170 * 0.7 / 25.4 ≈ 4.82 col (padangos aukštis); Rr = (6.5 + 0.9 * 4.82) * 0.0254 ≈ 0.28 m
Automobilio traukos charakteristika
Automobilio traukos jėga (FL) skaičiuojama pagal formulę:
FL = (Me * ipd * ipp * ηtr) / Rr (N)
Kur Me - variklio sukimo momentas, ipd - pavarų dėžės perdavimo skaičius, ipp - pagrindinės pavaros perdavimo skaičius, ηtr - transmisijos naudingumo koeficientas (0,88-0,95), o Rr - ratų riedėjimo spindulys.
Automobilio važiavimo greitis (v) skaičiuojamas pagal formulę:
v = (2 * π * Rr * ne) / (60 * ipd * ipp * ηtr) (m/s)
Šie skaičiavimai atliekami kiekvienai pavarai ir kiekvienam variklio apsisukimų intervalui. Gauti duomenys surašomi į 3 lentelę, kurioje pateikiama traukos jėga ir važiavimo greitis skirtingoms pavaroms.
3 lentelė: Traukos jėga ir važiavimo greitis
| Pavaros | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| FL (N) | 6180.57 | 6606.81 | 6606.81 | 6180.57 | 5807.60 | 5328.07 | 4741.99 | 4049.34 |
| v (m/s) | 2.90 | 5.79 | 8.69 | 11.58 | 13.03 | 14.48 | 15.92 | 17.37 |
| FL (N) | 3747.58 | 4006.03 | 4006.03 | 3747.58 | 3521.43 | 3230.67 | 2875.30 | 2455.31 |
| v (m/s) | 4.77 | 9.55 | 14.32 | 19.10 | 21.49 | 23.87 | 26.26 | 28.65 |
Pagal gautus duomenis brėžiamas automobilio traukos charakteristikos grafikas, vaizduojantis traukos jėgos priklausomybę nuo greičio kiekvienai pavarai.
Automobilio traukos balansas
Traukos balanso lygtis apibūdina jėgas, veikiančias automobilį judėjimo metu:
FL = Fk ± Fµ ± Fa + FW (N)
Kur:
- FL - automobilio traukos jėga.
- Fk - riedėjimo pasipriešinimo jėga.
- Fµ - įkalnės pasipriešinimo jėga (lygi 0, važiuojant lygiu keliu).
- Fa - pagreičio riedėjimo jėga (lygi 0, važiuojant tolygiai).
- FW - oro pasipriešinimo jėga.
Kai automobilis važiuoja tolygiai horizontaliu keliu, Fa = 0 ir Fµ = 0, todėl traukos balanso lygtis tampa:
FL = Fk + FW (N)
Skaičiuojama riedėjimo pasipriešinimo jėga (Fk):
Fk = Ga * k (N)
Kur Ga - automobilio svoris, k - riedėjimo pasipriešinimo koeficientas. Pavyzdys: Ga = 16250 N, k = 0.02, Fk = 0.02 * 16250 = 325 N
Skaičiuojama oro pasipriešinimo jėga (FW):
FW = kW * A * v^2 (N)
Kur kW - oro pasipriešinimo koeficientas, A - automobilio priekinės dalies plotas, v - greitis. Pavyzdys: kW = 0.15, A = 1.44 * 1.395 = 2.01 m², v = 2.9 m/s; FW = 0.15 * 2.01 * 2.9^2 ≈ 2.53 N
Šie skaičiavimai atliekami kiekvienai pavarai ir prie įvairių greičių. Gauti duomenys surašomi į 4 lentelę.
4 lentelė: Oro pasipriešinimo jėga prie skirtingų greičių ir pavarų
| Pavaros | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fw (N) | 2.53 | 10.10 | 22.73 | 40.41 | 51.14 | 63.14 | 76.40 | 90.92 |
| Fw (N) | 6.87 | 27.48 | 61.83 | 109.91 | 139.11 | 171.74 | 207.80 | 247.30 |
Traukos balanso grafike oro pasipriešinimo jėga paprastai brėžiama tik paskutinės pavaros atveju. Pagal gautus duomenis brėžiamas automobilio traukos balanso grafikas.
Automobilio dinaminė charakteristika
Dinaminės charakteristikos sudarymui skaičiuojamas dinaminis faktorius (D), kuris parodo automobilio dinamines savybes. Jis apskaičiuojamas kiekvienai pavarai ir skirtingiems variklio sūkiams, esant pilnai pakrautam automobiliui.
Dinaminis faktorius apskaičiuojamas pagal formulę, išvedamą iš traukos balanso lygties:
D = FL / Ga
Duomenys surašomi į lentelę, kurioje pateikiamas dinaminis faktorius priklausomai nuo greičio kiekvienai pavarai.
Dinaminio faktoriaus lentelė
| Pavaros | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| D | 0.38 | 0.41 | 0.41 | 0.38 | 0.35 | 0.32 | 0.29 | 0.24 |
| D | 0.23 | 0.24 | 0.24 | 0.22 | 0.21 | 0.19 | 0.16 | 0.14 |
Dinaminė charakteristika parodo dinaminio faktoriaus priklausomybę nuo automobilio važiavimo greičio. Pagal gautus duomenis brėžiamas grafikas.
Automobilio apkrovimo monograma
Apkrovimo monogramos sudarymui apskaičiuojamas tuščio automobilio dinaminis faktorius. Naudojantis specialia formule, sudaroma monograma, kuri leidžia vizualizuoti automobilio dinamines savybes esant skirtingoms apkrovoms.
D0 (tuščio automobilio dinaminis faktorius) reikšmės pateikiamos lentelėje:
6 lentelė: Dinaminis faktorius (tuščias automobilis)
| Greitis (m/s) | 0.58 | 0.62 | 0.62 | 0.58 | 0.54 | 0.49 | 0.44 | 0.37 |
|---|
Brėžiama apkrovimo monograma dinaminėje charakteristikoje.
Prabuksavimo kontrolės grafikas
Prabuksavimo kontrolės grafikas brėžiamas kartu su dinamine charakteristika ir apkrovimo monograma. Jis padeda nustatyti optimalų kibumo koeficientą (φk) ir jo įtaką dinaminei charakteristikai.
Duomenys skaičiuojami, kai automobilis važiuoja asfaltu, o kibumo koeficientas svyruoja nuo 0,1 iki 0,9. Skaičiuojama pagal formules, atsižvelgiant į nepakrauto automobilio svorį (G0) ir pakrauto automobilio svorį (Ga).
7 lentelė: Duomenys prabuksavimo kontrolės grafikui
| φk | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Dφ0 | 0.049 | 0.098 | 0.147 | 0.197 | 0.246 | 0.295 | 0.344 | 0.393 | 0.442 |
| Dφ | 0.075 | 0.150 | 0.225 | 0.300 | 0.375 | 0.450 | 0.525 | 0.600 | 0.675 |
Brėžiamas prabuksavimo kontrolės grafikas.
Automobilio greitėjimo ir lėtėjimo skaičiavimas
Pagrindiniai automobilio įsibėgėjimą charakterizuojantys parametrai yra pagreitis, trukmė ir kelias. Kuo didesnis automobilio pagreitis, tuo jis dinamiškesnis.
Iš dinaminio faktoriaus balanso lygties galima surasti pagreitį (a) įsibėgėjimo metu:
a = g * (D - k - sin(α)) * δ
Kur k - riedėjimo pasipriešinimo koeficientas, g - pagreitis, δ - koeficientas, įvertinantis besisukančių automoblio detalių masę.
Skaičiuojant skirtingą perdavimą turinčioms pavaroms, automobilio greitėjimas skaičiuojamas pilnai pakrautam automobiliui, važiuojant horizontaliu asfalto-betono dangos keliu, kurio k = 0.015.
Duomenys surašomi į lentelę:
8 lentelė: Greitėjimas skirtingomis pavaromis
| Pavaros | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| a (m/s²) | 2.33 | 2.50 | 2.49 | 2.32 | 2.17 | 1.97 | 1.74 | 1.46 |
| a (m/s²) | 1.73 | 1.84 | 1.83 | 1.68 | 1.55 | 1.39 | 1.20 | 0.97 |
Brėžiamas greitėjimo grafikas, vaizduojantis pagreičio priklausomybę nuo greičio.
Įsibėgėjimo laikas ir kelias
Įsibėgėjimo laikas ir kelias nustatomi naudojantis greitėjimo grafiku. Grafikas padalinamas į ruoželius, surandami kiekvieno ruoželio greitis ir pagreitis. Gauti duomenys naudojami skaičiuojant įsibėgėjimui sugaištą laiką bei nuvažiuotą kelią.
Suminis visos pavaros įsibėgėjimo laikas lygus visų ruoželių laiko sumai. Įsibėgėjimo kelias surandamas analogiškai.
Duomenys surašomi į lenteles, pavyzdžiui, įsibėgėjimo laikas 1 pavarai:
9 lentelė: Įsibėgėjimo laikas (1 pavara)
| Nr. | ... |
|---|---|
| 1 | ... |
Spidometro tikslumas ir greičio matavimas
Automobilio spidometras paprastai nėra ir neturi būti 100% tikslus. Greičio matuoklis gali rodyti didesnį greitį nei tikrasis. Jei automobilio spidometras rodo, pavyzdžiui, 200 km/h greitį, beveik neabejotina, kad tikrasis važiavimo greitis yra kitoks. Tikslus greičio matavimas yra gana sudėtingas.
Greičio matuoklio rodmenis veikia daugybė veiksnių:
- Padangų dėvėjimasis: Naujos padangos protektoriaus aukštis gali būti 8-9 mm, tačiau laikui bėgant jis mažėja. Kuo mažesnis protektorius, tuo mažesnis išorinis rato skersmuo, kuo mažesnis skersmuo, tuo greičiau sukasi ratas, važiuodamas tuo pačiu greičiu. Todėl priklausomai nuo padangų nusidėvėjimo automobilio spidometras rodo daugiau ar mažiau padidintą greitį.
- Rato slėgis: Rato slėgis taip pat turi įtakos greičio rodmenims.
- Skirtingo dydžio padangos: Tame pačiame automobilyje gali būti sumontuotos skirtingo dydžio padangos.
- Spidometro sistemos sudedamųjų dalių kalibravimas.
Tikslų atsakymą dėl tikslumo ir kitų reikalaujamų transporto priemonių skaitiklių savybių galima rasti Europos tipo patvirtinimo taisyklėse (JAV taisyklės yra panašios, bet ne identiškos). Matuoklis gali rodyti didesnį greitį nei tikrasis; didžiausia leistina paklaida yra 10% faktinio greičio plius 4 km/h.
Spidometro tikslumo tikrinimo greičiai
| Didžiausias transporto priemonės gamintojo nurodytas transporto priemonės greitis km/h | Greičiai, kuriais tikrinamas spidometro tikslumas |
|---|---|
| iki 45 km/h (įskaitant mopedus) | Spidometro tikslumas tikrinamas važiuojant 80% didžiausio greičio. Taigi, jei jis lygus 45 km/h, matuojama važiuojant 36 km/h greičiu. |
| 45-100 km/h | matavimai atliekami važiuojant 40 km/h greičiu ir greičiu, atitinkančiu 80 proc. didžiausio transporto priemonės greičio |
| didesniu kaip 100 km/h ir ne didesniu kaip 150 km/h greičiu | 40 km/h, 80 km/h ir 80 proc. |
Patvirtinimo procese netikrinamas automobilių greičio matuoklių tikslumas važiuojant dideliu greičiu. Daroma prielaida, kad matavimo paklaida nėra didesnė nei nurodyta pirmiau, tačiau tai netikrinama. Jei didžiausia „analoginio“ spidometro rankenėlės vertė neviršija 200 km/h, rankenėlėje nurodytos greičio vertės rodomos ne didesniais kaip 20 km/h intervalais. Įdomus faktas: dėl šių reikalavimų kai kurie automobilių gamintojai (pvz., „Porsche“), kurie norėjo išsaugoti klasikinę laikrodžių išvaizdą savo modeliuose, buvo priversti įdiegti lygiagrečius skaitmeninius ekranus.
Automobilio kuro sąnaudų apskaičiavimas ir optimizavimas
Automobilio kuro sąnaudos yra vienas svarbiausių aspektų, į kurį atsižvelgia kiekvienas vairuotojas, planuodamas savo biudžetą. Tikslus kuro sąnaudų apskaičiavimas leidžia ne tik numatyti išlaidas degalams, bet ir įvertinti automobilio techninę būklę, vairavimo stilių bei planuoti optimalius maršrutus.
Kuro sąnaudų apskaičiavimo metodai
Yra keletas būdų, kaip apskaičiuoti automobilio kuro sąnaudas. Populiariausi ir tiksliausi metodai apima rankinį skaičiavimą, borto kompiuterio duomenis bei specializuotas programėles.
Rankinis skaičiavimas („Pilno bako“ metodas)
Tai pats patikimiausias ir daugiausiai informacijos suteikiantis būdas, pašalinantis elektronikos ar programinės įrangos paklaidas. Štai kaip tai atlikti:
- Užpildykite baką pilnai: Prieš pradedant skaičiavimus, užpildykite degalų baką iki viršaus (rekomenduojama iki pirmo automatinio pistoleto atšokimo).
- Nustatykite odometro rodmenis: Užsirašykite pradinę ridą arba nunulinkite dienos kelionės atstumo matuoklį.
- Nuvažiuokite tam tikrą atstumą: Naudokite automobilį įprastai, kol sunaudosite bent pusę bako degalų.
- Vėl užpildykite baką: Pripilkite degalų iki to paties lygio kaip ir pirmą kartą. Užsirašykite, kiek litrų įpylėte.
- Apskaičiuokite sąnaudas: Naudokite formulę: Kuro sąnaudos (l/100 km) = (Sunaudoti degalai (l) / Nuvažiuotas atstumas (km)) * 100.
Automobilio kompiuterio duomenys
Daugelis šiuolaikinių automobilių turi įmontuotus kompiuterius, kurie realiu laiku rodo vidutines ir momentines kuro sąnaudas. Visgi svarbu suprasti, kad šie duomenys yra tik orientaciniai.
- Veikimo principas: Variklio valdymo blokas (ECU) apskaičiuoja sąnaudas pagal įpurškimo parametrus (purkštukų atidarymo trukmę).
- Paklaida: Gamintojai pripažįsta, kad realios sąnaudos nuo kompiuterio rodmenų gali skirtis iki 30 %.
- Kodėl skiriasi? Kompiuteris atlieka skaičiavimus pagal gamintojo algoritmą, neatsižvelgdamas į realius aplinkos veiksnius (vėją, reljefą, oro temperatūrą).
Programėlės ir internetinės skaičiuoklės
Išmaniųjų telefonų programėlės leidžia sekti kuro sąnaudas ilgą laiką, analizuoti tendencijas ir gauti patarimų. Jos taip pat padeda sekti kitas išlaidas: plovyklas, techninę apžiūrą bei remonto sąskaitas.
Faktoriai, veikiantys kuro sąnaudas
Kuro suvartojimas priklauso nuo daugelio kintamųjų, kuriuos galima suskirstyti į keturias grupes:
| Grupė | Pagrindiniai veiksniai |
|---|---|
| Techninė būklė | Padangų slėgis, variklio būklė (oro filtrai, žvakės), tepalų kokybė, ratų geometrija. |
| Vairavimo stilius | Greitis, staigus greitėjimas ir stabdymas, tuščios eigos laikas, pavarų pasirinkimas. |
| Kelio sąlygos | Kelio danga, reljefas (įkalnės), eismo spūstys, oro sąlygos (vėjas, krituliai). |
| Kiti faktoriai | Oro kondicionierius, krovinys, aerodinaminis pasipriešinimas (stogo bagažinės), degalų kokybė. |
Kaip sumažinti kuro sąnaudas
Norint sumažinti degalų suvartojimą, rekomenduojama taikyti ekologiško vairavimo (Eco-driving) principus:
- Venkite agresyvaus vairavimo: Sklandus greitėjimas ir numatomas stabdymas gali sutaupyti iki 20-30 % degalų.
- Techninė priežiūra: Reguliariai tikrinkite padangų slėgį ir laiku keiskite filtrus bei alyvą.
- Sumažinkite pasipriešinimą: Nuimkite nenaudojamas stogo bagažines ir pašalinkite nereikalingus daiktus iš bagažinės.
- Protingas klimato kontrolės naudojimas: Oro kondicionierius gali padidinti sąnaudas nuo 0,5 iki 1,5 l/100 km.
- Maršrutų planavimas: Sujunkite trumpas keliones į vieną ilgesnę, kad variklis greičiau pasiektų darbinę temperatūrą.
Kuro sąnaudų optimizavimas nėra tik vienkartinis veiksmas.
tags: #automobilio #ploto #is #priekio #skaiciavimas