Экспериментальное исследование тяговой динамики и топливной экономичности автомобиля

Экспериментальное исследование тяговой динамики и топливной экономичности автомобиля Испытания автомобилей различаются по испытываемым объектам, назначению, способам проведения и т. д. Проводят испытания опытных и макетных образцов новых или модернизированных автомобилей и их модификаций, автомобилей текущего производства и прошедших капитальный ремонт, образцов установочной серии и т. п. При эксплуатационных испытаниях оценивают возможность работы автомобиля в условиях эксплуатации (в различных климатических и дорожных условиях), показатели надежности, уточняют параметры, необходимые для нормирования расхода топливно-смазочных материалов. Определять тягово-сцепные показатели автомобиля можно как в дорожных, так и в лабораторных условиях. Таким образом, в процессе испытания автомобилей выполняют разнообразные измерения. При этом преимущественно используют электрические измерительные системы, обеспечивающие автоматизацию записи того или иного параметра, высокую точность, чувствительность, широкий диапазон измеряемых величин и возможность автоматической обработки полученной информации. Типовая схема измерений неэлектрических величин (усилий, напряжений, частоты вращения, пройденного пути и т. д.) электрическими методами включает первичный и промежуточный преобразователи, а также устройство для регистрации замеряемого параметра. Первичный преобразователь в зависимости от значения измеряемого параметра создает электрический сигнал. В качестве первичных преобразователей при испытаниях автомобилей используют: тензорезисторы для измерения механических напряжений, тяговых усилий и сопротивления качению; индуктивные бесконтактные отметчики и счетчики импульсов частоты вращения; расходомеры электрические порционные - для измерения расхода топлива за опыт. Промежуточные преобразователи (усилители, фильтры, переключающие устройства и др.) обеспечивают совместность работы первичных преобразователей и регистрирующих устройств В качестве устройств для регистрации используют самописцы,. осциллографы, магнитографы и другие устройства, предназначенные для записи и хранения информации. Автоматизация обработки полученной информации достигается использованием ЭВМ и приборов для обработки диаграмм. Ниже рассматривается методика лабораторно-дорожных испытаний. Ценность таких испытаний заключается в том, что они воспроизводят реальные условия движения автомобиля и в то же время позволяют устранять влияние на получаемые результаты различных факторов, не подвергающихся изучению. Перед испытаниями автомобиль должен пройти обкатку; его техническое состояние тщательно проверяют, двигатель и трансмиссию прогревают и в процессе испытаний наблюдают за их тепловым состоянием. Топливо и смазочные материалы должны соответствовать указаниям заводских инструкций и удовлетворять требованиям сезонности. Их качество проверяют по контрольным анализам. Чтобы оценить динамические свойства автомобиля, необходимо замерить следующие показатели: максимальную и минимальную скорости движения; путь и время свободного качения автомобиля; тяговые показатели, необходимые для построения динамической характеристики; путь, время и интенсивность разгона; путь, время и интенсивность торможения. Максимальную скорость автомобиля определяют при установившемся движении на ровном, прямом, горизонтальном участке дороги требуемого качества, в сухую безветренную погоду. Автомобиль испытывается на прямой передаче с установленной для него номинальной полезной нагрузкой, а в отдельных случаях также при движении порожняком. Длина мерного гона должна быть 1 км. По обе стороны от него оставляют подъездные полосы длиной 1...3 км каждая. Длина подъездных полос должна быть достаточной, для того чтобы требуемая скорость могла быть достигнута за 200...300 м (в зависимости от значения скорости) до начала мерного гона. Для исключения влияния ветра и небольших уклонов дороги автомобиль движется по мерному гону в двух противоположных направлениях. Искомая максимальная скорость где . S - длина мерного гона, м; t - среднее значение времени при прохождении мерного гона в прямом и обратном направлениях, с. Минимальную устойчивую скорость движения определяют на прямой передаче. Значение ее устанавливают в процессе нескольких пробных заездов на участках длиной по 100 м, расположенных один за другим на расстоянии 200...300 м. От заезда к заезду скорость снижают, пока выявится, что двигатель глохнет и дальнейшее движение невозможно. Искомую скорость определяют по времени прохождения мерных участков. Опыты повторяют при движении автомобиля в обратном направлении. Путь свободного качения (наката) автомобиля имеет существенное значение, так как в эксплуатационных условиях движение накатом используют довольно часто. Время и путь наката замеряют при двух значениях исходной скорости: максимально возможной для данного автомобиля и 14 м/с (50 км/ч). Исходная скорость должна принять установившееся значение не меньше чем за 50 м до пункта, откуда автомобиль начинает движение по инерции. В этом пункте водитель выключает сцепление и переводит рычаг коробки передач в нейтральное положение, а испытатель включает измерительные приборы. Опыты по определению пути и времени свободного качения автомобиля проводят на ровном, горизонтальном участке дороги с твердым гладким покрытием. Тяговые показатели определяют посредством динамометрирования автомобиля с прицепным загрузочным устройством того или иного типа. При этом тяговый баланс автомобиля в процессе движения с установившейся скоростью на горизонтальной дороге имеет следующий вид: Зная по показаниям динамометра тяговую силу Ркр можно найти динамический фактор автомобиля Сопротивление качению Рf, при тяговых испытаниях автомобиля обычно определяют приближенно по замеряемому усилию, требуемому для буксировки испытуемого автомобиля в заданных дорожных условиях. Для устранения влияния на получаемые результаты инерционных сопротивлений опыты нужно проводить при установившемся движении, трансмиссию перед опытом достаточно прогреть, а шестерни в коробке передач установить в нейтральное положение. Для устранения влияния сопротивления воздуха автомобиль следует буксировать на малой скорости. При этом буксирный трос должен быть настолько длинным, чтобы тягач не создавал потоков воздуха, которые могут воздействовать на буксируемый автомобиль. Тяговые испытания автомобиля проводят на разных передачах. Во время опытов дроссельную заслонку у двигателя испытуемого автомобиля открывают полностью, а скорость движения поддерживают в течение каждого опыта постоянной. Путь, проходимый автомобилем за опыт, и продолжительность опыта регистрируют так же, как при тяговых испытаниях тракторов. Методики определения показателей приемистости автомобиля и его тормозных свойств идентичны, так как в обоих случаях исследуют неустановившееся движение и применяют одинаковые измерители. Опыты по исследованию разгона проводят обычно на двух режимах. На первом режиме автомобиль разгоняют на прямой передаче от начальной скорости 4 м/с (15 км/ч) до скорости, приблизительно равной 80...90% максимальной на этой же передаче. Если минимальная устойчивая скорость выше 4 м/с, то разгон следует начинать с этой минимальной устойчивой скорости. При разгоне педаль подачи топлива выжимают полностью. На втором режиме автомобиль разгоняют с места, начиная с первой или второй передачи, обычно также до скорости, приблизительно равной 80...90% максимальной. Рис. 1. Разгонная характеристика автомобиля, построенная по опытным данным. Для измерения параметров процесса разгона, характеризующих динамические свойства автомобилей, применяют приборы типа «путь - скорость – время». В результате обработки первичной записи получают зависимость пути и времени разгона от скорости движения автомобиля (рис. 1). Значения ускорений разгона автомобиля определяют графическим двфференцированием зависимости времени разгона от скорости или с помощью акселерографов. При исследовательских испытаниях параметры процесса разгона записывают на осциллограф или магнитограф. Тормозные испытания заключаются в следующем: автомобиль, движущийся с заданной установившейся скоростью, резко затормаживают, максимально нажимая на тормозную педаль; после этого движение продолжается до полной остановки автомобиля. Двигатель при торможении отключается. Во время опытов определяют путь, время и интенсивность торможения, используя те же методы и измерительные средства, что и при исследовании разгона. Показатели торможения проверяют при нескольких значениях начальных скоростей движения. В отдельных случаях проводят также опыты по торможению автомобиля двигателем без использования тормозов. Эффективность действия ручного тормоза определяют следующим образом. Автомобиль устанавливают на подъеме и спуске заданной крутизны и проверяют возможность надежного удерживания его там в неподвижном положении при полной затяжке ручного тормоза. В заданном положении он должен удерживаться не менее 5 мин. В качестве обобщающих показателей динамических свойств автомобиля, отражающих внешние условия движения и приспособленность к ним конструкции автомобиля, могут служить средние технические скорости движения в различных дорожных условиях. Опыты по их определению проводят на сравнительно длинных маршрутах. Обычно, за исключением особо сложных дорожных условий, заезды проводят на длине 50... 100 км; число заездов на каждом виде дорог выбирают от двух до четырех, причем их необходимо выполнять в противоположных направлениях. Искомые средние скорости определяют делением пройденного пути в метрах на время движения в секундах без учета времени на остановки (за исключением остановок, вызванных регулированием движения). Экономические характеристики автомобиля снимают на прямой передаче, а при испытаниях новых моделей - на всех передачах. Для снятия экономической характеристики выбирают несколько горизонтальных прямолинейных участков дороги длиной не менее 1 км каждый с различными сопротивлениями движению. На протяжении каждого участка сопротивление должно быть постоянным. Опыты проводят при разных скоростях движения, возможных на данной передаче, через одинаковые интервалы (3 и 6 м/с). Общее число точек характеристики, снимаемой на данном участке дороги, должно быть не меньше шести на каждой передаче. На всем протяжения мерного тона водитель выдерживает заданную скорость движения по спидометру, осторожно воздействуя в случае необходимости на педаль подачи топлива. Расход топлива замеряют с помощью мерных бачков той или иной конструкции или электрических порционных расходомеров, устанавливаемых между топливным баком и насосом. В начале мерного гона двигатель переводят на питание из мерного устройства, а в конце гона это устройство отключают, и топливо подают в двигатель из основного бака. Для оценки топливной экономичности грузовых автомобилей представляет практический интерес замер расхода топлива при трех вариантах движения (нагрузки): порожняком; с номинальной нагрузкой без прицепа; с прицепом, нагруженным до установленных для него пределов. Расход топлива при других вариантах использования грузоподъемности автомобиля может быть определен интерполированием полученных значений. Иногда вместо снятия экономической характеристики ограничиваются замером контрольного расхода топлива в заданных дорожных условиях. для этого выбирают достаточно ровный (уклоны не превышают 1,5%) участок пути длиной З...5 км и по нему проезжает в двух противоположных направлениях испытуемый автомобиль с полной нагрузкой. Во время опытов необходимо поддерживать постоянную скорость движения, применительно к которой определяют контрольный расход топлива. Для оценки эксплуатационных качеств автомобилей важное значение имеет определение их тягово-динамических и экономических показателей при движении по плохим дорогам и бездорожью. Испытания автомобилей в указанных условиях называют испытаниями на проходимость. При таких испытаниях определяют показатели работы автомобиля на дорогах с твердой неровной поверхностью, на участках, покрытых снегом, по грязи, по песку и заболоченной местности.