Określenie parametrów kinematycznych i wyznaczanie ruchu pojazdu samochodowego metodą wybiegu

ZE S ZYTY N A U K O W E P O L I T E C H N I K I Ś L Ą S K I E J 1987

Seria: E N E R G E T Y K A z. 101 N r kol. 920

Eryk P R U GAR, A d a m C I E S I O Ł K I E W I C Z Piotr J E S ZKA, Z b i g n i e w Z M U D K A

Zakład S i l n i k ó w S p a l i n o w y c h ITC P o l i t e c h n i k i Ślą s k i e j w G l i w i c a c h

St e f a n S Ł A D K O W S K I

C e n t r u m M e c h a n i z a c j i G ó r n i c t w a '•KOMAG" G l i w i c e

O K R E Ś L E N I E P A R A M E T R Ó W K I N E M A T Y C Z N Y C H

I W Y Z N A C Z A N I E O P O R O W R U C H U P O J A Z D U S A M O C H O D O W E G O M E T O D Ą W Y B I E G U

S t r e s z c z e n i e . D o k ł a d n a a n a l i z a i b a d a n i e w p ł y w u w y b r a n y c h p a r a m e ­ tr ó ^ p o ^ a z d u - samo c h o d o w e g o na jego d y n a m i k ę i z u ż y c i e p a l i w a w y m a g a ­ ją o k r e ś l e n i a e k s p l o a t a c y j n y c h w a r u n k ó w p r a c y z a r ó w n o s i l n i k a n a p ę d z a j ą c e g o pojazd, jak i s a m e g o poj a z d u . W o p r a c o w a n i u p r z e d s t a w i o n o en e r g e t y c z n e u j ę c i e r u c h u p o j a z d u 0 r a z p r z e a n a l i z o w a n o o b c i ą ż e n i a s a m o ­ c h o d u w y s t ę p u j ą c e w c z a s i e jazdy. P r z e d s t a w i o n o r ó w n i e ż m o ż l i w o ś c i s t o s o w a n i a r ó ż n y c h m e t o d w y z n a c z a n i a o p o r ó w r u c h u p o j a z d u or a z o k r e ­ ś l o n o ich p r z y d a t n o ś ć i d o k ł a d n o ś ć . O p i s a n o u r z ą d z e n i a d o p o m i a r ó w p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h p o j a z d u s a m o c h o d o w e g o , p r z e z co m o ż l i w e je s t o k r e ś l e n i e jego o p o r ó w ruchu. Na p o d s t a w i e p r z e p r o w a d z o n y c h b a ­ d a ć d r o g o w y c h o k r e ś l o n o z m o d y f i k o w a n ą m e t o d ę w y b i e g u z c i ą g ł ą r e j e ­ s t r a c j ą w y n i k ó w p o m i a r ó w z w y k o r z y s t a n i e m m i n i k o m p u t e r a .

1. W P R O W A D Z E N I E

1.1. W s t ę p

O k r e ś l e n i e w ł a ś c i w o ś c i p o j a z d u s a m o c h o d o w e g o w w a r u n k a c h e k s p l o a t a c j i w y m a g a p r z e p r o w a d z a n i a d o k ł a d n y c h p o m i a r ó w i b a d a ń d r o g o w y c h . B a d a n i a te m a j ą na ce l u w y z n a c z e n i e p r z e b i e g ó w p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h , na k t ó r e b e z p o ś r e d n i w p ł y w w y w i e r a j ą o p o r y ruchu. O p o r y r u c h u p o j a z d u są su m ą sił d z i a ł a j ą c y c h na n i e g o i p r z e c i w d z i a ł a j ą c y c h jego ruc h o w i . P o r ó w n a n i e o p o ­ rów r u c h u p o j a z d u .w w a r u n k a c h nie u s t a l o n y c h z e n e r g i ą n a p ę d o w ą s i l n i k a p o z w a l a na o k r e ś l e n i e w ł a s n o ś c i d y n a m i c z n y c h p o j a z d u (prędkość m a k s y m a l n a , p r z y c z e p n o ś ć do p o d ł o ż a kół n a p ę d o w y c h , p a r a m e t r y r o z p ę d z a n i a , zd o l n o ś ć do p r z y s p i e s z e n i a i p o k o n y w a n i a w z n i e s i e ń ) . Z k o l e i w w a r u n k a c h u s t a l o n y c h

O p r a c o w a n i e w y k o n a n e w r a m a c h CP B P - 0 2 .22 pt.: " B a d a n i a p r z e m y s ł o w y c h p r o c e s ó w t e r m o d y n a m i c z n y c h " .

7

90 E. Prugar i inni

w i e l k o ś ć o p o r ó w r u c h u w p ł y w a na e k o n o m i c z n o ś ć p o j a z d u (zużycie p a l i w a dla r ó ż n y c h b i e g ó w p r z y z miennej p r ę d k o ś c i j a z d y lub z u ż y c i e p a l i w a po p r z e b y ­ ciu ści ś l e o k r e ś l o n e g o t e s t u d r o g o w e g o ) . O b n i ż e n i e t y c h o p o r ó w lub lep s z e w y k o r z y s t a n i e e n e r g i i n a p ę d o w e j s i l n i k a p o w o d u j e o s z c z ę d n o ś c i z u ż y c i a p a l i ­ wa .

Na z m n i e j s z e n i e o p o r ó w r u c h u p o j a z d u s a m o c h o d o w e g o d e c y d u j ą c y w p ł y w m a ­ ją:

- jego k o n s t r u k c j a ( w s p ó ł c z y n n i k o p o r u p o w i e t r z a c , d o b ó r p r z e ł o ż e ń ) , - jego s p r a w n o ś ć m e c h a n i c z n a (jakość w y t w a r z a n i a i m o n t a ż u ) ,

- p r a w i d ł o w a r e g u l a c j a uk ł a d ó w : z a s i l a n i a i i n i c j u j ą c y c h p r o c e s spalania.

W y z n a c z e n i e w ł a ś c i w o ś c i k i n e m a t y c z n y c h i o p o r ó w r u c h u p o j a z d u u m o ż l i w i a o p t y m a l i z a c j e r ó ż n y c h je g o p a r a m e t r ó w ze w z g l ę d u na p o s t a w i o n e k r y t e r i a i o k r e ś l e n i e n a j k o r z y s t n i e j s z y c h w a r u n k ó w e k s p l o a t a c j i s a m o c h o d u . B a d a n i a p r z e p r o w a d z o n o d l a s a m o c h o d u o s o b o w e g o F i a t 125 p z w y k o r z y s t a n i e m u r z ą d z e ń p o m i a r o w y c h o p r a c o w a n y c h we w ł a s n y m zakresie.

1.2. S i ł y d z i a ł a j ą c e na p o j a z d s a m o c h o d o w y z n a j d u j ą c y się w r uchu

W y k r e s p a s m o w y b i l a n s u e n e r g i i p o j a z d u s a m o c h o d o w e g o p o k a z a n o na rys. 1.

D l a s i l n i k a spa l i n o w e g o :

E, = 2 5d e + E e (1 )

gdz ie:

- e n e r g i a c h e m i c z n a paliwa,

2 £ e - su m a s t r a t e n e r g i i w s i l n i k u (strata c h ł o d z e n i a s t r a t a w y ­ l o t o w a s t r a t a s p a l a n i a SE , p o z o s t a ł e s t r a t y Ó E - m.in.

w y l s r

s t r a t a c i e p ł a d o o t o c z e n i a ) ,

E - e n e r g i a na ko l e z a m a c h o w y m s i l n i k a (moc e f e k t y w n a ) .

*

E n e r g i a w y k o r z y s t y w a n a b e z p o ś r e d n i o d o n a p ę d u p o j a z d u s a m o c h o d o w e g o

(E ) wynosi:

ns 1

E = E - (¿5 E - Ó E ) (2)

ns e m w

g d z i e :

ć’E m - s t r a t y m e c h a n i c z n e w u k ł a d z i e n a p ę d o w y m p o j a z d u s a m o c h o d o w e g o ,

<SEw - s t r a t y w e n t y l a c j i kół j e z d n y c h p o j a z d u i z w i ą z a n y c h z ni m i e l e ­ m e n t ó w .

S t r a t y e n e r g i i na o d c i n k u s i l n i k s p a l i n o w y - k o ł a p o j a z d u m o ż n a o k r e ś l i ć z z a l e ż n o ś c i

- s t r a t a m e c h a n i c z n a :

M

<Se = -J5 v = e ( i - 9 )

ra rd e ¿p' ^(2a)

J3g * S3J *' <M 3g * 40 3S ■ 3S 3

Określenie parametrów kinematycznych. 91

' O.

E UJ■o

Rys.1.Wykres pasmowybilansu energiipojazdu samochodowego Fig.1.Streaked diagram ofthecarenergeticbalance

92 E. P r u g a r i inni

g d z i e :

- s t r a t y m e c h a n i c z n e m o m e n t u w z e s p o ł a c h u k ł a d u n a p ę d o w e g o , - p r o m i e ń d y n a m i c z n y kół,

v - p r ę d k o ś ć p ojazdu,

- s p r a w n o ś ć m e c h a n i c z n a u k ł a d u n a p ę d o w e g o p o j a z d u s a m o c h o d o w e g o ,

- st r a t a w e n t y l a c j i :

S E W = . v ( 2 b )

d

g d z i e :

M w - su m a momentóv; w e n t y l a c y j n y c h kół j e z d n y c h s a m o c h o d u i z w i ą z a n y c h z n i m i ele m e n t ó w , m o ż n a p r z y j ą ć m =OCv ,2

w

oC - w s p ó ł c z y n n i k m o m e n t u w e n t y l a c j i (brodzenia) w i r u j ą c y c h z e w n ętrznych z e s p o ł ó w i e l e m e n t ó w p o jazdu.

E n e r g i a n a p ę d o w a s łuży d o p o k o n a n i a c h w i l o w y c h o p o r ó w r u c h u poj a z d u . W w a r u n k a c h u s t a l o n y c h , p r z y c z ę ś c i o w y m o b c i ą ż e n i u s i l n i k a n a p ę d o w e g o (czę­

śc i o w e o t w a r c i e p r z e p u s t n i c y - s i l n i k z z a p ł o n e m iskrowym, c z ę ś c i o w e d a w k o ­ w a n i e p a l i w a - s i l n i k z z a p ł o n e m s a m o c z y n n y m ) , na c a ł k o w i t e o p o r y r u c h u s k ł a d a j ą się o p o r y d r o g i (E^) i o p o r y p o w i e t r z a (E p ) • B i l a n s e n e r g i i tych o p o r ó w na k o ł a c h p o j a z d u m a postać:

¿ n s = ż 1> ł Ź p <3 >

W o g ó l n y m p r z y p a d k u , b i o r ą c pod u w a g ę m a k s y m a l n ą m o ż l i w ą d o u z y s k a n i a e n e r ­ gię n a p ę d o w ą s a m o c h o d u (E ) , o t r z y m u j e się (rys. 2) :

ns m a x

(E ) - E = + E (3a)

ns m a x z ^ p ' '

g d z i e :

e 2 ~ z a p a s e n e r g i i na k o ł a c h p o j a z d u w y s t ę p u j ą c y w p r z y p a d k u , g d y p r ę d ­ k o ś ć p o j a z d u v < v

max

Pr z y m a k s y m a l n e j p r ę d k o ś c i p o j a z d u (v = v , E = 0 ) b i l a n s e n e r g i i o p o r ó w r u c h u m a postać:

^ Jn s ^ m a x “ ^ > m a x + ^ p m a x

B i l a n s e sił b ę d ą m i a ł y o d p o w i e d n i o postać:

F = + F

ns V p (4)

Określenie p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h . . . 93

Rys. 2. P r z e b i e g i e n e r g i i n a p ę d o w e j i e n e r g i i o p o r ó w r u c h u na k o ł a c h p o j a z ­ du w f u n k c j i p r ę d k o ś c i l i niowej s a m o c h o d u

Fig. 2. D r i v i n g e n e r g y and r e s i s t a n c e to m o t i o n e n e r g y c o u r s e on the car w h e e l s as a f u n c t i o n of the lin e a r v e l o c i t y

(F ) - F = F ,j. + F (4a)

ns m a x z v p

S i ł a o p o r u d r o g i (F^) w y s t ę p u j e we w s z y s t k i c h w a r u n k a c h , w jakich ruch się o d b ywa, n a t o m i a s t o p ó r p o w i e t r z a w z a k r e s i e m a ł y c h p r ę d k o ś c i p o j a z d u jest n i e w i e l k i . I s t o t n a w i e l k o ś ć te g o o p o r u w y s t ę p u j e d o p i e r o o d p r ę d k o ś c i rzędu 50 do 60 km/h. Si ł a o p o r u d r o g i F<^ jest s u m ą o p o r u t o c z e n i a (Ffc) i o p o r u w z n i e s i e n i a (Fw )

F^jj = F^ + F ^ = mg( f t cos<f + sin<p) (5)

Dla m a ł y c h p o c h y l e ń d r o g i (<p6<0;1>°) o p ó r d r o g i w y n o s i

F f = m 9 ( f t + sin<f)

W s p ó ł c z y n n i k o p o r u t o c z e n i a w y r a ż a n y jest zal e ż n o ś c i ą :

ft = f° (1 + C v 2 ) (6)

g d z i e :

f - p o d s t a w o w y w s p ó ł c z y n n i k o p o r u t o c z e n i a (przy m a łej p r ę d k o ś c i s a m o ­ chodu) ,

C - w s p ó ł c z y n n i k o stałej w a r t o ś c i z a l e ż n y od r o d z a j u i s tanu nawierzch- .ni d r o g i ,

m - m a s a p o jazdu.

<5a)

94 E. P r u g a r i inni

Z k o l e i si l e o p o r u p o w i e t r z a (F^) w y r a ż a wzór:

g d z i e :

p - g ę s t o ś ć p o w i e t r z a , p = f(TQ t ),

c x - b e z w y m i a r o w y w s p ó ł c z y n n i k o p o r u p o w i e t r z a w k i e r u n k u w z d ł u ż n e j osi s y m e t r i i p o j a z d u ( w s p ó ł c z y n n i k k s z t a ł t u ) ,

A - p o w i e r z c h n i a c z o ł o w a sam o c h o d u .

Rys. 3. R o z k ł a d sił d z i a ł a j ą c y c h na s a m o c h ó d Fig. 3. D i s t r i b u t i o n o f the f o r c e s i n f l u e n c i n g t h e car

R o z k ł a d sił d z i a ł a j ą c y c h na s a m o c h ó d w j e ż d ż a j ą c y z p r ę d k o ś c i ą j e d n o ­ s t a j n ą na w z n i e s i e n i e p o k a z a n o na rys. 3. D l a p r ę d k o ś c i v < v p o j a z d s a m o c h o d o w y m a z a pas e n e r g i i (¿z ) , k t ó r y z u ż y w a n y je s t na p o k o n a n i e o p oru u c i ą g u p r z y c z e p y (Eu > , o p o r u k r z y w i z n y d r o g i (¿r ) o r a z n a d a n i e m u p r z y ­ s p i e s z e n i a p r z y z w i ę k s z a n i u p r ę d k o ś c i ( E ^ ) . Z a p a s e n e r g i i z u ż y w a n y jest r ó w n i e ż na in n e opory, np. w y n i k a j ą c e ze z m i a n y w a r u n k ó w a t m o s f e r y c z n y c h

( E . ) .

I s t o t n y m o p o r e m r u c h u p o j a z d u je s t o p ó r b e z w ł a d n o ś c i , k t ó r y w y n i k a ze z m i a n y p r ę d k o ś c i s a m ochodu. S k ł a d n i k i t e g o o p o r u inne s ą d l a r o z p ę d z a n i a sam o c h o d u , inne d l a h a m o w a n i a i inne w p r z y p a d k u e k s p l o a t a c y j n e g o z m n i e j ­ s z e n i a p r ę d k o ś c i jazdy. W c e l u u z y s k a n i a w y m a g a n e j w a r t o ś c i p r z y s p i e s z e n i a dv./dt p r z y z w i ę k s z a n i u p r ę d k o ś c i j a z d y s a m o c h o d u , d o j e g o k ó ł n a p ę d o w y c h m u s i być d o p r o w a d z o n y m o m e n t o b r o t o w y , k t ó r y p o z w o l i n a u z y s k a n i e s i ł y o takiej w a r t o ś c i , a b y m o g ł a o n a n a d a ć n i e t y l k o p r z y s p i e s z e n i e l i n i o w e m a sie s a m o c h o d u z n a j d u j ą c e j się w r u c h u p o s t ę p o w y m , lecz r ó w n i e ż p r z y s p i e s z e n i e k ą t o w e k o ł o m j e z d n y m i m a s o m z nimi z w i ą z a n y m (rys. 4).

O k r e ś l e n i e p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h .

95

R y s .

Silnik spalinowy —

Sprzęgło

Skrzynka biegów-

Wał napędowy

•n

tv

A

r i d n

/

r

w

Koła Półoś Przekładnia Mecharóm jezdne napędowa główna różnicowy

Rys. 4. U k ł a d p r z e n i e s i e n i a n a p ę d u p o j a z d u s a m o c h o d o w e g o Fig. 4. C a r d r i v e t r a n s f e r s y s t e m

silnik

AE.bs

układ napędowy koła

AE,bn V

SE,

)

\

■ - 7 \

---

4 _i

1 1

ń E

” bm

bk

AE - p rzyro st energii i E - s tra ta energii

3. W y k r e s d o d a t k o w e j p o r c j i e n e r g i i w y k o r z y s t y w a n e j do p r z y s p i e s z e n i a p o j a z d u

Fig. 5. A d d i t i o n a l e n e r g y d i a g r a m u s e d for c a r a c c e l e r a t i o n

W y k r e s b i l a n s u e n e r g i i w m o m e n c i e p r z y s p i e s z a n i a s a m o c h o d u p o k a z a n o na rys. 5. B i l a n s t e n o k r e ś l a z a l e żność:

96 E. P r u g a r i inni

g d z i e :

E bm - część e n e r g i i na k o ł a c h p o j a z d u w y k o r z y s t y w a n a b e z p o ś r e d n i o do p r z y s p i e s z e n i a m a s y poj a z d u ,

¿ ze - zapas e n e r g i i s i l n i k a w y k o r z y s t y w a n y na z w i ę k s z e n i e b e z w ł a d n o ś c i p o j a z d u p o d c z a s p r z y s p i e s z e n i a ,

aEj_s - p r z y r o s t e n e r g i i b e z w ł a d n o ś c i e l e m e n t ó w silnika,

A E k n _ p r z y r o s t e n e r g i i b e z w ł a d n o ś c i e l e m e n t ó w i z e s p o ł ó w u k ł a d u n a p ę ­ d o w e g o ,

A E ^ - przyrost e n e r g i i b e z w ł a d n o ś c i kół i e l e m e n t ó w z w i ą z a n y c h , Se - s t r a t a m e c h a n i c z n a z a p a s u e n eraii.

z m r

S t r a t a m e c h a n i c z n a z a p a s u e n e r g i i s i l n i k a w u k ł a d z i e n a p ę d o w y m p o d c z a s z w i ę k s z e n i a p r ę d k o ś c i j azdy s a m o c h o d u w y n i k a z wzoru:

SE = (1 - ? ) ( £ - A E . J (9)

zm & n ze bs

Po p r o s t y c h p r z e k s z t a ł c e n i a c h o t r z y m u j e sie r ó w n a n i e o k r e ś l a j ą c e w a r t o ś ć e n e r g i i b e z w ł a d n o ś c i słu ż ą c e j d o z w i ę k s z e n i a p r ę d k o ś c i j a z d y s a m o c h o d u i e n e r g i i mas w i r u j ą c y c h w u k ł a d z i e nap ę d o w y m :

E, = E, AE, , + A E, + ? AE,

b b m bk b n * p bs (1 0)

P o m i ę d z y e n e r g i ą b e z w ł a d n o ś c i o k r e ś l o n ą z a l e ż n o ś c i ą (10) i z a p a s e m e n e r g i i s i l n i k a w y s t ę p u j ę z w i ą z e k

(1 0a)

P r z e b i e g i z m i a n e n e r g i i w c z a s i e z w i ę k s z e n i a p r ę d k o ś c i s a m o c h o d u p o k a z a n o na rys. 6.

R ó w n a n i u (10) o d p o w i a d a r ó w n a n i e sił w p o staci:

Fb = ra

.2 .2

i . l, .

g bi

V

lub

d l a )

g d z i e :

J k = Jkp + J)'t ~ m o m e n t b e z w ł a d n o ś c i kół p r z e d n i c h i t ylnych, J - m o m e n t b e z w ł a d n o ś c i e l e m e n t ó w u k ł a d u n a p ę d o w e g o ,

s

Lbi

- m o m e n t b e z w ł a d n o ś c i silnika,

- p r z e ł o ż e n i e p r z e k ł a d n i g ł ó w n e j (prz e ł o ż e n i e s t a ł e ) , - p r z e ł o ż e n i e s k r z y n k i b i e g ó w i - t e g o b i e g u ( p r z e ł o ż e n i e w y ­

biera l n e ) .

O k r e ś l e n i e p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h . 97

Rys. 6. P r z e b i e g i z mian e n e r g i i n a k o ł a c h p o j a z d u w f u n k c j i p r ę d k o ś c i s a m o ­ c h o d u

Fig. 6. E n e r g y c h a n g e c o u r s e o n the car w h e e l s as a f u n c t i o n of car v e l o ­ ci t y

W s p ó ł c z y n n i k m a s z r e d u k o w a n y c h p o j a z d u (masa c a ł k o w i t a i m a s y wiruj ą c e ) p r z y j e ś d z i e na p o s z c z e g ó l n y c h b i e g a c h m o ż n a w y r a z i ć wzor e m :

& = w„

2 *• bi

(

)

g d z i e :

" T (Jk + ig ' J n ) rd

(1 2a)

98 E. P r u g a r i inni

1 K. • J = • (12b)

W u s t a l o n y c h w a r u n k a c h jazdy s a m o c h o d u r ó w n a n i e r u c h u p o j a z d u z r e d u k o w a n e na k o ł o ma postać:

(Fo r » k “ F* + F p + ^ <1 3 >

U w z g l ę d n i e n i e s t r a t e n e r g i i w u k ł a d z i e p r z e n i e s i e n i a n a p ę d u r e d u k u j e r ó w ­ n a n i e r u c h u p o j a z d u na w a ł w y j ś c i o w y s i l n i k a n a p ę d o w e g o :

M + M

(For> = F* + Fp + JS- F T i (13a)

J e s t to o g ó l n e r ó w n a n i e r u c h u p o j a z d u , k t ó r e m o ż n a z a p i s a ć w pos t a c i :

F or ’ A o + A 2 V ' (14)

Dla V = 0 (ruch o d b y w a się p o p ł a s k i m o d c i n k u drogi) je s t

M

A = f° . m g + -*2 (14a)

o t rd

a 2 ■ A i * f : ♦ c f °t ■ (1 4 a >

d

W y r a z Aq z a w i e r a w s z y s t k i e s k ł a d n i k i n i e z a l e ż n e od p r ę d k o ś c i jazdy, a w y ­ raz A 2 z a w i e r a nie t y l k o o p ó r p o w i e t r z a , lecz r ó w n i e ż te s k ł a d n i k i , k t ó r e z a l e ż ą o d k w a d r a t u p r ę d k o ś c i (cześć o p o r u t o c z e n i a i s t r a t y w e n t y l a c j i ) .

P r z y k ł a d o w e p r z e b i e g i o p o r u c a ł k o w i t e g o s a m o c h o d u (siła - moment) or a z p r z e b i e g i s i ł y (momentu) na k o ł a c h o b r a z u j e rys. 7.

2. M E T O D Y W Y Z N A C Z A N I A O P O R O W R U C H U P O J A Z D U S A M O C H O D O W E G O

M e t o d y w y z n a c z a n i a o p o r ó w r u c h u p o j a z d u s a m o c h o d o w e g o p o z w a l a j ą o k r e ś l i ć z a r ó w n o si ł y o p o r u ruchu, jak r ó w n i e ż p o ś r e d n i o u m o ż l i w i a j ą w y z n a c z e n i e b e z w y m i a r o w y c h w s p ó ł c z y n n i k ó w ’ o p o r u r u c h u (f® - d l a o p o r u t o c z e n i a i c ^ - d l a o p o r u p o w i e t r z a ) . O g ó l n i e m o ż n a w y r ó ż n i ć n a s t ę p u j ą c e m e t ody:

- m e t o d a o b l i c z e n i o w a ,

- r ó w n o w a g i ~ .w \ •••.■ • • i. -da :i.i/•.; t,- a / r • ; rod>. - . ) ,

Ok r e ś l e n i e p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h . 99

- m e t o d a h o l o w a n i a , - b a d a n i a tunelowe,

- p o m i a r c h w i l o w e j m o c y s i l n i k a w w a r u n k a c h e k s p l o a t a c j i , - p o m i a r e n e r g i i n a p ę d o w e j na k o ł a c h (półosiach) s a m o chodu, - m e t o d a w y b i e g u .

Rys. 7. P r z y k ł a d y p r z e b i e g ó w sił na k o ł a c h p o j a z d u oraz przebiegi o p o ­ r ó w r u c h u F

o r

Fig. 7. E x a m p l e s of F ^ f orce c o u r s e on the car w h e e l s and c o u r s e s of r e ­ s i s t a n c e s to m o t i o n F

or

M e t o d a o b l i c z e n i o w a p o l e g a na p r z y j ę c i u b e z w y m i a r o w y c h w s p ó ł c z y n n i k ó w o p o r u r u c h u p o j a z d u f fc i c x , w y z n a c z e n i u p o w i e r z c h n i c z o ł o w e j p o j a z d u i jego c i ę ż a r u o r a z o k r e ś l e n i u p a r a m e t r ó w o t a c z a j ą c e g o p o w i e t r z a . M e t o d a ta jest p r z y d a t n a w f azie p r o j e k t o w a n i a i d o o b l i c z e ń w s t ę p n y c h , nie nad a j e się n a t o m i a s t do b a d a ń k o n k r e t n e g o o biektu.

M e t o d a r ó w n o w a g i m o c y s i l n i k a i o p o r ó w r u c h u p o l e g a na p r z e j e c h a n i u p ł a ­ s k i e g o o d c i n k a d r o g i z m a k s y m a l n ą p r ę d k o ś c i ą (przy m a k s y m a l n i e ot w a r t e j p r z e p u s t n i c y ) . W tym p r z y p a d k u w y a t ę p u j e r ó w n o w a g a mocy, ja k a jest d o p r o w a ­ d z o n a do kół p o j a z d u i jego o p o r ó w ruchu:

n = n. = ii . y r

or k sr ¿ p (15)

' ^ - m o c o p o r ó w r u chu pojazdu,

N. - m o c na k o ł a c h p o j a z d u w y n i k a j ą c a z m o ż l i w o ś c i s i l n i k a spalinowego;

- ir.oc r ó w n o w a g i silnika.

M o c na ko ł a c h ot r z y m u j e się na p o d s t a w i e w y z n a c z o n e j n a h a m o w n i si Iriiko- krzywej m o c y m a k s y m a l n e j ( c h a r a k t e r y s t y k a z e w n ę t r z n a ) .

P o p rzez m o d y f i k a c j e m e t o d y n a j w i ę k s z e j p r ę d k o ś c i , polegającej na wyznacze- p u n k t ó w r ó w n o w a g i m o c y dla r ó ż n y c h o t w a r ó p r z e p u s t n i c y (np. 75%, 30%, ), można uzyskać w i ę k s z ą ilość d a n y c h n i e z b ę d n y c h p r z y o k r e ś l a n i u oporów hu. W tym p r z y p a d k u w s a m o c h o d z i e n a l e ż y z a s t o s o w a ć d o k ł a d n ą rejestrację i łowego p o ł o ż e ń La p r z e p u s t n i c y p o d c z a s p r ó b y d r o g o w e j or a z wyznaczyć na

i silnikowe- p r z e b i e g i m o c y dla s t a ł y c h o t w a r ć p r z e p u s t n i c y . Równanie r ó w n o w a g i m o c y m a postać:

mg f ? ( 1 + C v~)v. + -r p • A c v ^ + -HI v + — vł - N .i) (16)

t i i ¿ i x i r , i r , i s r . (•p

- k o l e j n y p u nkt r ó w n o w a g i m o c y na k o ł a c h poj a z d u .

k to.: i h o l o w a nia jest s p o s o b e m o k r e ś l e n i a w s p ó ł c z y n n i k a o p o r u t o c z e n i a i.ou. W t y m p r z y p a d k u b a d a n y p o j a z d jest c i ą g n i o n y p r z e z inny p o j a z d z

gum d y n a m o m e t r y c z n y m . R ó w n a n i e r u chu h c ó o w a n e g o p o j a z d u ma postać:

i M

rag . f t +

2

- • In na z a c z e p i e d y n a m o m e t r y c z n y m ,

Mjj. - m o m e n t s t rat w z e s p o ł a c h u k ł a d u n a p ę d o w e g o b a d a n e g o p o j a z d u (od kół p o j a z d u do m i e j s c a w y ł ą c z e n i a napędu).

T\'użnvm w a r u n k i e m tej m e t o d y jest p o z i o m e u s t a w i e n i e z a c z e p u h o l o w n i c z e -

•. r ó w nież ¿cała p r ę d k o ś ć c i ą g n i e n i a . P o d c z a s b a d a ń d o k o n u j e się pcmia- ..Lig h o jrwania p r z y r ó ż n y c h p r ę d k o ś c i a c h h o l o w a n i a . O t r z y m a n e w a r t o ś c i

■: g/rnig.a o p r u toczeni:: f p o z w a l a j ą na g r a f i c z n e w y z n a c z e n i e ząleż-

- f (v)

^ a 7 < nic w s p ó ł c z y n n i k a f m e t o d ą h o l o w a n i a o t a r c z o r e jest z n a c z n y m błę~

wynik; ąc y m w y r a z u na silę o p o r u p o w ietrza. N a w e t d o k ł a d n a z n a j o m o ś ć y ''■ • ''-poru czołowe-go c y nie p o p r a w i a d o k ł a d n o ś c i , gd y ż p o d c z a s

i inzd c i ą g n ą c y w y t w a r z a z a w i r owania, w o b r ę b i e k t ó r y c h o d b y w a

0kr£5lenie p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h . . . 101

g a d a n i a t u n e l o w e p o j a z d ó w s a m o c h o d o w y c h lub ich m o d e l i s t o s u j e się do w y ­ znaczania siły o p o r u p o w ietrza, a na jej p o d s t a w i e do d o k ł a d n e g o o k r e ś l e n i a współczynnika o p o r u p o w i e t r z a c^. B a d a n i a te p o z w a l a j ą u n i k n ą ć w i e l u n i e ­ korzystnych zj a w i s k , jakie w y s t ę p u j ą p o d c z a s b a d a ń d r o g o w y c h , m.in. n i e j e d ­ norodności n a w i e r z c h n i o d c i n k a p o m i a r o w e g o , p ł a s k o ś c i n a w i e r z c h n i , p o d m u c h ó w wiatru o r a z w e n t y l a c j i kół. W b a d a n i a c h t u n e l o w y c h s a m o c h ó d lub jego m odel trwają w b e z r u c h u p o d w i e s z o n e lub u s t a w i o n e na s p e c j a l n e j w a d z e i są n a d m u ­ chiwane s t r u m i e n i e m pow i e t r z a .

P o m i a r c h w i l o w ej m o c y s i l n i k a w w a r u n k a c h e k s p l o a t a c j i p o l e g a na w y z n a ­ czeniu p r z e b i e g u c i ś n i e ń i n d y k o w a n y c h w p o s z c z e g ó l n y c h c y l i n d r a c h . S c u łko- wanie f u n k c j i c i ś n i e n i a o k r e ś l a m o m e n t obrot o w y , a u k ł a d m n o ż ą c y przez prędkość o b r o t o w ą w a ł u k o r b o w e g o u m o ż l i w i a o t r z y m a n i e m o c y silnika. W m e t o ­ dzie tej k o n i e c z n e jest w y p o s a ż e n i e p o s z c z e g ó l n y c h c y l i n d r ó w w c z u j n i k i dc pomiaru s z y b k o z m i e n n y c h c i ś n i e ń o r a z w u k ł a d y d o p r z e t w a r z a n i a i r e j e s t r a c j i przebiegów tych c i śnień. Z tego w z g l ę d u m e t o d a jest t r u d n a d o r e a l i z a c j i t e c h n i c z n e j .

P o m i a r e n e r g i i n a p ę d o w e j na k o ł a c h s a m o c h o d u jest n a j d o k ł a d n i e j s z y m s p o ­ sobem o k r e ś l a n i a je g o o p o r ó w ruchu. W y m a g a o n je d n a k z a s t o s o w a n i a m o m e n t o - mierzy i c z u j n i k ó w p r ę d k o ś c i k ą t owej na o b y d w u p ó ł o s i a c h u k ł a d u n a p ę d o w e g o pojazdu. K o ł a i p ó ł o s i e są z e s p o ł a m i s a m o c h o d u p r a c u j ą c y m i w d o ś ć trudnych warunkach ( b e z p o ś r e d n i styk z o t o c z e n i e m , cią g ł e d o ś ć z n a c z n e wahania, s zarpnięcia i t p ) . D l a t e g o k o r z y s t n i e j s z y m s p o s o b e m p o m i a r u e n e r g i i w u k ł a ­ dzie n a p ę d o w y m je s t z a i n s t a l o w a n i e m o m e n t o m i e r z a w s k r z y n c e bieg ó w , g dzie pos z c z e g ó l n e w a ł k i są d o b r z e u ł o ż y s k o w a n e .

S t r a t a e n e r g i i p o m i ę d z y m i e j s c e m p o m i a r u a k o ł a m i p o j a z d u jest n i e w i e l ­ ka i m o ż n a ją d o ś ć d o k ł a d n i e o s z a c o w a ć .

M e t o d a w y b i e g u . I s t o t a p r ó b y w y b i e g u p o l e g a na o b s e r w o w a n i u ruchu r o z p ę ­ dzonego p o j a z d u po w y ł ą c z e n i u napędu. R u c h p o j a z d u r e j e s t r o w a n y jest p r z e z j e d n o c z e s n y p o m i a r p r ę d k o ś c i i p r z e j e c h a n e j d r o g i w p r z y j ę t y m dla p r óby zakresie p r ę d k o ś c i pojazdu.

R e j e s t r a c j a w y n i k ó w p o m i a r ó w p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h i ich i n t e r p r e t a ­ cja p o z w a l a na d o k ł a d n e o k r e ś l e n i e o p o r ó w r u c h u poj a z d u . Z a s a d n i c z ą za l e t ą Metody jest jej p r o s tota.

3. P R Ó B Y W Y B I E G U W B A D A N I A C H P O J A Z D U S A M O C H O D O W E G O

Dla p r ó b y w y b i e g u b i l a n s e n e r g i i m a p o s t a ć (rys. 8)

E, + E, , + E,

b m bk bn (18)

102 E. P r u g a r i inni

a r ó w n a n i e r u c h u o p i s u j e z a l e ż n o ś ć

(19)

E,

Pojazd samochodowy

E

b

Rys. 8. W y k r e s p a s m o w y b i l a n s u e n e r g i i p o j a z d u w p r ó b i e w y b i e g u d l a c h w i l o ­ wej p r ę d k o ś c i s a m o c h o d u

Fig. 8. S t r e a k e d d i a g r a m of the c a r e n e r g e t i c b a l a n c e f o r - a m o m e n t a r y car v e l o c i t y

R u c h ten p r z y o d ł ą c z o n y m n a p ę d z i e o d b y w a sie d z i ę k i e n e r g i i z g r o m a d z o ­ nej w r o z p ę d z o n y m p o j e ź d z i e . G r a f i c z n y p r z e b i e g z m i a n e n e r g i i p o j a z d u p o d ­ c z a s p r ó b y o b r a z u j e rys. 9.

M o m e n t s t rat m e c h a n i c z n y c h w z e s p o ł a c h u k ł a d u n a p ę d o w e g o p o ł ą c z o n y c h p o d ­ czas p r ó b y w y b i e g u z k o ł a m i j e z d n y m i m o ż n a o s z a c o w a ć , p r z y j m u j ą c w s p ó ł c z y n ­ n ik ty c h strat.

S p e ł n i o n y j e s t w a r u n e k M^. << M^.

W s p ó ł c z y n n i k m a s z r e d u k o w a n y c h 5 w p r ó b i e w y b i e g u w y n osi:

£ w = $ - k o ł a p o j a z d u p o ł ą c z o n e z sil n i k i e m ,

G = $' - c z ę ś ć u k ł a d u n a p ę d o w e g o (silnik, sprzę g ł a , n i e k t ó r e e l e m e n t y s k r z y n k i biegów) w y ł ą c z o n a z ruchu.

W d r u g i m p r z y p a d k u w s p ó ł c z y n n i k b e z w ł a d n o ś c i o k r e ś l a w z ó r

( 20 )

O k r e ś l e n i e p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h . 103

Rys. 9.Przebiegzmianenergii pojazdupodczaspróbyv/ybieguw funkcjiprędkościsamochodu Fig.9. Carenergy change course during therollingtestasa functionofcarvelocity

E . P r u g a r i i n n i

gdz io:

- mo m e n t b e z w ł a d n o ś c i e l e m e n t ó w u k ł a d u n a p ę d o w e g o p o ł ą c z o n y c h w c z a ­ sie p r ó b y wyb egu z kołami.

P o n i e w a ż w i e l k o ś c i i są m a ł e i n i e w i e l e ró ż n i ą się o d siebie, m o ż n a p r z y j ą ć J ł = J .

- J n n

O p ó ź n i e n i e w p r ó b i e w y b i e g u o p i s a n e jest z a l e ż n o ś c i ą :

= - -J-— (A + A- . v ) = - iA' + A, . v 2 )

dt C ' o 2 o 2 (211

Z a l e ż n o ś ć (21) s ł u ż y b< ¿ p o ś r e d n i o do w y z n a c z a n i a o p o r ó w r u c h a zgodr.it r ó w n a n i e m (14). W s p ó ł c z y n n i k i o p o r u ruchu m o ż n a o k r e ś l a ć dla r ó ż n y c h p.-o m e t r ó w s a m e g o w y b i e g u i p r z y r ó ż n y c h z a ł o ż e n i a c h u p r a s z c z a j ą c y c h .

3.1. P róba w y b iegu z małej p r ę d k o ści

Przy p r ó b i e w y b i e g u z małej p r ę d k o ś c i (np. v = 15 km/h) m o ż n a p r z y j ą ć z ' ne z a ł o ż e n i a u p r a s z c z

p o j a z d u p r z y b i e r a postać:

l ic/ne z a ł o ż e n i a u p r a s z c z a j ą c e = 0., = f° i w ó w c z a s r ó w n a n i e ruchu

M m ńir

mg . f » + — - m . ~ = 0 (22)

t r, ,g dt

skąd m o ż e m y v;yznaczyć w s p ó ł c z y n n i k f°.

P r z y z a ł o ż e n i u n i e z m i e n n o ś c i sił o d d z i a ł u j ą c y c h na p o j a z d w c z a s i e w y ­ b iegu, o p ó ź n i e n i e r u c h u jest s tałe (a^ = c c n s t ) . W a r t o ś ć o p ó ź n i e n i a m o ż n a ł atwo o b l i c z y ć m i e r z ą c d r o g ę s i czas t w y b i e g u lub d rogę i p r ę d k o ś ć p o c z ą t k o w ą wyb i e g u . Z a l e c a n y s p o s ó b p r z e p r o w a d z a n i a p r ó b y p o l e g a na p o m i a r z e (rys. 10):

~ d r o g i S 1 p r z e b y t e j p r zez s a m o c h ó d od p r ę d K o ś c i = 15 km / h do p r ę d ­

kości = 5 km/h,

d r o g i S 2 p r z e b y t e ; p r zez samochód od p r ę d k o ś c i \j,. = 5 km / h d o z a t r z y ­

ma nia się, **

- c z a s u t. p o t r z e b n e g o na p r zed ;.ie drogi.

h b

w _ i c k m _

V 15T T V2 h~ V °

^

Ryu. i . ¡u: e b y w.- leau z m a ł e j p r ę d k o ś c i poc/.ątk • ; :azd

1’ i g . . V -m. rolling tost fr o m a littli i m t i. -j- cc. •

Określenie parametrów kinematycznych.

Z a k ł a d a j ą c j e d n o s t a j n i e o p ó ź n i o n y ruch p o j a z d u , d ł u g o ś c i obu o d c i n k ó w d r ogi w y b i e g u m o ż n a o k r e ś l i ć r ó w n a n i a m i :

S 1 “ V 1 Ł 1 - 7 aw Ł 1 (23)

v 2 , 2

S, = ~ - i a - t.) (24)

2 2a 2 w a 1

w w

s k ą d :

a w - 7 2 (/ Ś 7 1

- (25)

P r z y z a ł o ż e n i u że c a ł k o w i t a si ł a o p o r ó w r u c h u r ówna jest si l e o p o r ó w t o ­ czenia, o b l i c z a sie w s p ó ł c z y n n i k o p o r u t o c z e n i a poj a z d u :

3.2. P ró b a w y b i e g u p r z y w i ę k s z e j p r ę d k o ś c i

P r ó b a w y b i e g u p r o w a d z o n a p r z y w i ę k s z y c h p r ę d k o ś c i a c h p o c z ą t k o w y c h (vQ =

= 60-80 km/h) d a j e wi ę c e j i n f o r m a c j i o o p o r a c h r u chu s a m ochodu. S c h e m a t p r ó b y p o k a z a n o na rys. 11. P r z y z a ł o ż e n i u że o p ó r t o c z e n i a w y r a ż o n y jest

v „ = 6 0 . . . 8 0 ^

0 h

v °

Rys. 11. S c h e m a t p r ó b y w y b i e g u z w i ę k s z e j p r ę d k o ś c i p o c z ą t k o w e j p o j a z d u Fig. 11. T h e s c h e m e o f rolling te s t from a b i g g e r init i a l car s p e e d

z a l e ż n o ś c i ą (6), r ó w n a n i e r u c h u s a m o c h o d u w c z a s i e w y b i e g u p r z y b i e r a p o ­ stać (14). W y n i k i e m r o z w i ą z a n i a r ó w n a n i a j e s t c a ł k o w i t a d r o g a (do chw i l i z a t r z y m a n i a samochodu) i o d p o w i a d a j ą c y c z a s wyb i e g u .

Dla:

V korf = 0

o t r z y m u j e się:

S — —Z~J

w 2 A' ln (27)

106 E. P r u g a r i inni

A l

a r c t g (

- iv

3.3. M e t o d a w y b i e g u wg B O S C H A

W ce l u w y z n a c z e n i a w s p ó ł c z y n n i k a o p o r u t o c z e n i a f i w s p ó ł c z y n n i k a opo­

ru p o w i e t r z a cx p r o p o n o w a n a jest p r z e z B o s c h a p e w n a m o d y f i k a c j a p r ó b y w y ­ biegu. P o l e g a o n a na tym, że p o d c z a s p r ó b y w y b i e g u n a l e ż y w y z n a c z y ć średnie o p ó ź n i e n i e p r z y w i ę k s z y c h p r ę d k o ś c i a c h (rzędu 60 d o 80 km/h) or a z a- p r z y n i s k i c h p r ę d k o ś c i a c h (rzędu 10 d o 20 km/h). S p o s ó b p r z e p r o w a d z e n i a pró­

b y w y b i e g u p o l e g a na tym, że n a l e ż y z m i e r z y ć c z a s t^ s p a d k u p r ę d k o ś c i A v = 5 k m / h w z a k r e s i e d u ż y c h i m a ł y c h p r ę d k o ś c i . Z a k r e s s p a d k u p r ę d k o ś c i nie p o w i n i e n w z a s a d z i e p r z e k r a c z a ć 5 km/h, g d y ż t y l k o w tak m a ł y m z a k r e ­ sie m o ż n a z a ł o ż y ć s t a ł o ś ć o p ó ź n i e n i a . S c h e m a t p r z e p r o w a d z a n i a p r ó b y w y b iegu wg B o s c h a p r z e d s t a w i o n o na rys. 12.

Av2 : 5 t o

v. = 60 . 8 0 ^

i n

*

y . O - 2 0 ^ .

s v ' i S2 ‘ *2

,

Vp1 * Vk1

V — — ---

1 2

v p1 1 ki,

°1 = — 7 T -

Vp2 + vk2 2

_ vp2 ~ v k2

R y s . 12. S c h e m a t p r ó b y w y b i e g u w g B O S C H A Fig. 12. T h e s c h e m e o f rolling t e s t a c c o r d i n g to B o s c h

N a p o d s t a w i e r ó w n a ń o p i s u j ą c y c h r u c h w o b u p r z y p a d k a c h o t r z y m u j e się:

2 . S v . m (a1 - a 2 )

A .

P .

-

(29)

.

£ i r

'i ' V 2

(30)

W y z n a c z o n e b e z w y m i a r o w e w s p ó ł c z y n n i k i r u c h u p o j a z d u s ą w s p ó ł c z y n n i k a m i z a s t ę p c z y m i , u j m u j ą w p ł y w r ó w n i e ż i n n y c h s k ł a d n i k ó w . W s p ó ł c z y n n i k f

Określenie p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h . 107

uwzględnia w s z y s t k i e s k ł a d n i k i s t a ł e n i e z a l e ż n e o d p r ę d k o ś c i , n a t o m i a s t w s p ó ł c z y n n i k c x u j m u j e w s z y s t k i e s k ł a d n i k i z a l e ż n e od k w a d r a t u p r ę d k o ś c i liniowej sam o c h o d u .

4. Z M O D Y F I K O W A N A P R Ó B A W Y B I E G U

C e l e m m o d y f i k a c j i p r ó b y w y b i e g u p o j a z d u s a m o c h o d o w e g o jest o p r a c o w a n i e sposobu b a d a ń p o l e g a j ą c e g o na p o m i a r z e t y l k o p a r a m e t r ó w j e d n o z n a c z n y c h

(w p e w n y c h s e n s i e n i e z a l e ż n y c h ) . T a k i m i p a r a m e t r a m i jest p r ę d k o ś ć i d r o g a wybiegu. N a t o m i a s t p o m i a r c z a s u jest k ł o p o t l i w y i o b a r c z o n y z n a c z n y m i błe-

Avx = Avy = Av = const A sx » Asy

Rys. 13. P r z e b i e g i d r o g i i c z a s u w p r ó b i e w y b i e g u Fig. 13. Ro a d .and time c c u r s e d u r i n g rolling test

1 08 E. Prugar

darni. R ó w n a n i a o p i s u j ą c e ru c h p o j a z d u w c z a s i e p r ó b y w y b i e g u p o d a n o w jjl i]

A b y d o k ł a d n i e o k r e ś l i ć w s p ó ł c z y n n i k i r ó w n a n i a r u c h u p o j a z d u , a p r z e z to u c h w y c i ć w p ł y w p o s z c z e g ó l n y c h s k ł a d o w y c h ,•p r ę d k o ś ć p o c z ą t k o w a p r ó b y w y b i e ­ gu mu s i być znaczna. P r z e b i e g i d r o g i i c z a s u w p r ó b i e w y b i e g u real i z o w a n e j od p r ę d k o ś c i p o c z ą t k o w e j v q p o k a z a n o na rys. 13.

A n a l i z a p r z e b i e g u c z asu w p o c z ą t k o w y m o k r e s i e ( v— > v ) p r o w a d z i d o wni o s k u , że b e z w z g l ę d n y b ł ą d p o m i a r u czasu, s t a ł y w całej p r ó b i e (nawet n a j m n i e j s z y ) , o d n i e s i o n y d o c h w i l o w e j n i e w i e l k i e j w a r t o ś c i czasu, d a j e w e f e k c i e p r z y sz y b k o m a l e j ą c e j p r ę d k o ś c i w y b i e g u d u ż y b ł ą d w z g l ę d n y . Z kolei p r z y k o ń c u p r ó b y w y b i e g u ( v— > 0) w s p ó ł c z y n n i k k ą t o w y sty c z n e j d o f u n kcji c z a s u jest s t a ł y i nie z a l e ż y o d p r ę d k o ś c i p o c z ą t k o w e j , z któ r e j p r z e p r o w a ­ d z a n a je s t p r ó b a w y biegu. J e d n a k ż e w s p ó ł c z y n n i k ten jest zn a c z n y , co p o w o ­ du j e s t r o m y p r z e b i e g f u n k c j i c z a s u i d u ż e b ł ę d y p o m i a r u d r o g i w z a l e ż n o ś c i od czasu.

W k o ń c o w y m o k r e s i e p r ó b y w y b i e g u p o j a z d z n a j d u j e się w f a z i e z a t r z y m y w a ­ ni a i p r z y r o s t y d r o g i są m i n i m a l n e , n a t o m i a s t o d p o w i a d a j ą c e p r z y r o s t y czasu są m a k s y m a l n e . T r u d n o je s t r ó w n i e ż w s p o s ó b p r e c y z y j n y u c h w y c i ć m o m e n t za ­ t r z y m a n i a się poj a z d u . Z t e o r i i p o m i a r ó w d w ó c h w i e l k o ś c i ze s o b ą związanych i i s t o t n y c h ze w z g l ę d u na o k r e ś l e n i e e f e k t u k o ń c o w e g o w y n i k a , że n a j l e p s z e k o r e l a c j e o s i ą g a się p r z y p o m i a r a c h w i e l k o ś c i , d l a k t ó r y c h g r a d i e n t z m ian jest w p r z y b l i ż e n i u p o r ó w n y w a l n y . W y n i k a z tego, że n a j k o r z y s t n i e j s z a m e t o ­ da b a d a ń to p o m i a r d r o g i i p r ę d k o ś c i c h w i l o w e j p o j a z d u z c i ą g ł ą r e j e s t r a ­ cj ą p a r a m e t r ó w (np. z w y k o r z y s t a n i e m m i n i k o m p u t e r a ) . T e n s p o s ó b p o m i a r ó w jest z m o d y f i k o w a n ą p r ó b ą w y b i e g u p o j a z d u s a m o c h o d o w e g o .

5. U K Ł A D DO P O M I A R Ó W P A R A M E T R Ó W K I N E M A T Y C Z N Y C H P O J A Z D U S A M O C H O D O W E G O

B a d a n i a d r o g o w e s t a n o w i ą i s t o t n y e l e m e n t w p r o c e s i e z a r ó w n o nau k o w y c h , jak i k o n t r o l n y c h b a d a ń s a m o c h o d ó w . U m o ż l i w i a j ą o n e o b s e r w a c j ę o b i e k t u b a ­ d a ń w w a r u n k a c h jego u ż y t k o w a n i a . N a p o d s t a w i e b a d a ń ł atwo i z d u ż y m p r a w ­ d o p o d o b i e ń s t w e m o c e n i ć m o ż n a p r a w i d ł o w o ś ć d z i a ł a n i a , t r w a ł o ś ć i n i e z a w o d ­ ność- b a d a n e g o s p r z ę t u w o k r e s i e e k s p l o a t a c j i . Do p o m i a r ó w p a r a m e t r ó w k i n e ­ m a t y c z n y c h s a m o c h o d u n a j c z ę ś c i e j u ż y w a n e jest u r z ą d z e n i e z w a n e p i ą t y m k o ­ łem. P o d s t a w o w y m e l e m e n t e m u r z ą d z e n i a je s t k o ł o p o m i a r o w e , z a w i e s z o n e na o d p o w i e d n i m w a h a c z u i d o c i s k a n e e l e m e n t e m s p r ę ż y s t y m d o jezdni. K o ł o c i ą g ­ n i ę t e je s t za s a m o c h o d e m , a p o m i a r d o k o n y w a n y jest na p o d s t a w i e z l i c z a n i a jego obr o t ó w . W i d o k p i ą t e g o k o ł a p r z e d s t a w i o n o na rys. 14. P o z o s t a ł y m i e l e ­ m e n t a m i u k ł a d u p o m i a r o w e g o j e s t ze s p ó ł w s k a ź n i k ó w i o d p o w i e d n i u k ł a d p r z e ­ t w a r z a j ą c y . E l e k t r o n i c z n y u k ł a d p o m i a r o w y ma za z a d a n i e p r z e t w o r z e n i e s y ­ g n a ł u m e c h a n i c z n e g o w p o s t a c i o b r o t u k o ł a p o m i a r o w e g o , na s y g n a ł e l e k t r y c z ­ ny, a n a s t ę p n i e taki p o m i a r sygnału, by na w y j ś c i u u z y s k a ć w a r t o ś ć p r ę d k o ­ ści p o j a z d u or a z drogi, j a k ą p r z e j e c h a ł w c z a s i e pom i a r u .

O k r e ś l e n i e p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h . 109

Rys. 14. W i d o k p i ą t e g o ko ł a Fig. 14. V i e w of V t h wheel

S y g n a ł e m w e j ś c i o w y m do u k ł a d u jest o b r ó t k o ł a p o m i a r o w e g o . Do ko ł a p r z y ­ m o c o w a n a jest t a r c z a a l u m i n i o w a p e r f o r o w a n a . P e ł n i o n a rolę m o d u l a t o r a ś w i a t ł a p o d c z e r w o n e g o w p r z e t w o r n i k u f o t o e l e k t r y c z n y m , z k t ó r e g o o t r z y m u j e się c i ą g i m p u l s ó w p r o s t o k ą t n y c h z l i c z a n y p r zez o d p o w i e d n i licznik. L i c z n i k ten p o d a j e w a r t o ś ć p r z e j e c h a n e j d r o g i o d m o m e n t u u r u c h o m i e n i a go. Pom i a r p r ę d k o ś c i p o j a z d u n a s t ę p u j e p r z e z p o m i a r c z ę s t o t l i w o ś c i i m p u l s ó w o t r z y m y w a ­ nych z p r z e t w o r n i k a f o t o e l e k t r y c z n e g o . S c h e m a t b l o k o w y e l e k t r o n i c z n e g o u k ł a d u p o m i a r o w e g o p o k a z a n o na rys. 15, a p łytę c z o ł o w ą o b u d o w y układu e l e k t r o n i c z n e g o na rys. 16.

P i ą t e k o ł o p o z w a l a na p o m i a r n a s t ę p u j ą c y c h p a r a m e t r ó w :

- p r z e j e c h a n e j d r o g i o d m o m e n t u i n i c j a c j i w z a k r e s i e d o 9999 rn z d o k ł a d n o ­ ś c i ą -1 m,

- c h w i l o w e j p r ę d k o ś c i p o j a z d u w zakresije do 199 k m / h z d o k ł a d n o ś c i ą -1 km/h.

Ze w z g l ę d u n a s z y b k o z m i e n n e w y n i k i badań, u k ł a d p o m i a r o w y w y p o s a ż o n o w u r z ą d z e n i e r e j e s t r u j ą c e , k t ó r e d o k o n u j e z a p i s u i n f o r m a c j i c y f r o w y c h na t a ­ śmie m a g n e t y c z n e j . Cz a s r e p e t y c j i ‘p o m i a r ó w w y n o s i 0,2 s, co w zup e ł n o ś c i w y s t a r c z y do b a d a ń d y n a m i k i p o j a z d ó w s a m o c h o d o w y c h . T a ś m ę m a g n e t y c z n ą z d a ­ ny m i p o m i a r o w y m i p r z e n o s i się n a s t ę p n i e na m i n i k o m p u t e r , na k t ó r y m m o ż e być p r z e p r o w a d z o n a d a l s z a o b r ó b k a w y n i k ó w p o m i a r o w y c h . I n n y s p o s ó b r e j e s t r a c j i w y n i k ó w p o m i a r ó w - t o b e z p o ś r e d n i e w y k o r z y s t a n i e m i n i k o m p u t e r ó w .

110 E. P r u g a r i inni

Rys. 15. S c h e m a t b l o k o w y e l e k t r o n i c z n e g o u k ł a d u p o m i a r o w e g o p i ą t e g o koła

1 - d i o d a n a d a w c z a p r z e t w o r n i k a f o t o e l e k t r y c z n e g o , 2 - t a r c z a p e r f o r o w a n a - m o d u l a t o r p r o m i e n i o w a n i a p o d c z e r w o n e g o ,

- d i o d a o d b i o r c z a ,

- c z ę s t o - ś c i o m i e r z ,

- w y ś w i e t l a c z p r ę d k o ś c i , 6 - d z i e l n i k i m p u l s ó w , 7 - l i c z n i k i m p u l s ó w , 8 - w y ś w i e t l a c z d r o g i , 9 - z a s i l a c z ,

- i n t e r f a c e , 11 - r e j e ­

s t r a t o r

Fig. 15. B l o c k s c h e m e o f the e l e c t r o n i c m e a s u r e m e n t s y s t e m of V t h w h e e l 1 - sendincf d i o d e o f the p h o t o - e l e c t r i c c o n v e r t e r , 2 - p e r f o r a t e d d i s k - i n f r a r e d r a d i a t i o n m o d u l a t o r , 3 - r e c e i v i n g diode, 4 - f r e q u e n c y m e t e r , 5 - v e l o c i t y indicator, 6 - im p u l s d i v i d e r , 7 - i m p u l s cou n t e r , 8 - ro a d

i nd i c a t o r , 9 - feeder, 10 - int e r f a c e , 11 - r e c o r d e r

6. S P O S O B W S P Ó Ł P R A C Y P I Ą T E G O K O Ł A Z M I N I K O M P U T E R E M

S c h e m a t y a l g o r y t m ó w t r z e c h w a r i a n t ó w p o m i a r u o k r e s u o b r o t u p i ą t e g o k o ł a z w y k o r z y s t a n i e m m i n i k o m p u t e r a przedstawiono, n a rys. 17, 18 i 19. W p i e r w ­ s z y m w a r i a n c i e (rys. 17) k o n t r o l u j e się st a t u s s t a n d a r d o w y c h u r z ą d z e ń w e j ­ ś c i o wych, k l a w i a t u r y i jcystika. P o z w a l a to z jednej s t r o n y n a k o n t r o l e p r a c y m i n i k o m p u t e r a ja k o u r z ą d z e n i a p o m i a r o w e g o ( r o z p o c z ę c i e i z a k o ń c z e n i e p o m i a r u ) , a z d r u g i e j s t r o n y na z s y n c h r o n i z o w a n e z c z ę s t o t l i w o ś c i ą o b r o t u p i ą t e g o k o ł a z a p a m i ę t y w a n i e s t a n u z e g a r a s y s t e m o w e g o . W e f e k c i e u z y s k u j e się p o m i a r o k r e s u o b r o t u k o ł a (T) z d o k ł a d n o ś c i ą do c z a s u i n k r e m e n t a c j i z e ­ g a r a s y s t e m o w e g o (z r e g u ł y w y n o s i o n 20 l u b 25 m s ) .

gdzie:

- c z a s z a p a m i ę t a n y p r z y i - t y m o b r o c i e k o ł a o d p o c z ą t k u p o m i a r u , 7!i_ 1 - c z a s z a p a m i ę t a n y p r z y (i — 1) o b r o c i e koła.

O k r e ś l e n i e p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h .

Rys. 16. P ł y t a c z o ł o w a o b u d o w y u k ł a d u e l e k t r o n i c z n e g o p i ą t e g o k o ł a 1 - w y ł ą c z n i k z a s i l a n i a , 2 - p r z e ł ą c z n i k u r u c h a m i a j ą c y m i e r n i k drogi, 3 k a s o w a n i e (RESENT), 4 - p r z e ł ą c z n i k z a t r z y m u j ą c y p o m i a r dr o g i , 5 - w y ś w i e ­ t lacz m i e r n i k a p r ę d k o ś c i , 6 - g n i a z d a p r z e w o d ó w ł ą c z ą c y c h p r z e t w o r n i k f oto-

e l e k t r y c z n y , 7 - w y ś w i e t l a c z m i e r n i k a d r o g i Fig. 16. H e a d p l a t e o f the e l e c t r o n i c f r ame s y s t e m

1 - f e e d e r switch, 2 - s w i t c h s t a r t i n g r o a d me t e r , 3 - r e - s e t t i n g d e v i c e (resent), 4 - s w i t c h s t o p p i n g r o a d m e t e r , 5 - r o a d m e t e r ind i c a t o r , 6 - soc­

ke t s of the c o n d u i t s c o n n e c t i n g the p h o t o d e c t r i c c o n v e r t e r , 7 - r o a d m e t e r i n d i c a t o r

W w a r i a n c i e d r u g i m (rys. 18) o k r e s o b r o t u k o ł a w y n o s i :

T = (Di - 1) . t 1 + X 2 (32)

g d z i e :

- i lość p ę t l i w y k o n a n y c h w c z a s i e j e d n e g o o b r o t u koła, X, - czas' w y k o n y w a n i a p ę t l i 1,

- cz a s w y k o n y w a n i a p ę t l i 2.

Z a k ł ó c e n i e n a t u r a l n e g o o b i e g u w p r o g r a m i e , w y w o ł a n e p r z y p a d k o w y m n a c i ­ ś n i ę c i e m k l a w i s z a , p o w o d u j e z m i a n ę i l o ś c i w y k o n y w a n y c h r o z k a z ó w . D l a t e g o o b s e r w a c j a t a k a t r a k t o w a n a j e s t ja k o b ł ą d gruby, co s y g n a l i z u j e w a r t o ś ć F F F F .

P o w y ż s z e w a r i a n t y w y k o r z y s t a ć m o ż n a w p r z y p a d k u , g d y k o m p u t e r n i e p o s i a ­ da w y p r o w a d z o n e j s z y n y p r o c e s o r a i n i e i n g e r u j e się w je g o b u d owę. N a j w i ę k ­ s z ą d o k ł a d n o ś ć p o m i a r u u z y s k u j e się w p r z y p a d k u w a r i a n t u t r z e c i e g o (rys.

19). W y m a g a to j e d n a k d o s t ę p u d o s z y n y p r o c e s o r a . Z w i ę k s z e n i e d o k ł a d n o ś c i

112 E. P r u g a r i inni

Rys. 17. A l g o r y t m p r o g r a m u o b s ł u g i p i ą t e g o k o ł a - w a r i a n t 1 z w y k o r z y s t a ­ n i e m z e g a r a s y s t e m o w e g o

Fig. 17. P r o g r a m m e a l g o r i t h m of the V t h w h e e l s e r v i c e - v e r s i o n 1 u s i n g s y s t e m c l o c k

O k r e ś l e n i e p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h . 113

Rys. 18. A l g o r y t m p r o g r a m u o b s ł u g i p i ą t e g o k o ł a - w a r i a n t 2 bez w y k o r z y s t a ­ n i a z e g a r a s y s t e m o w e g o

Fig. 18. P r o g r a m m e a l g o r i t h m of the V t h w h e e l s e r v i c e - v e r s i o n 2 w i t h o u t u s i n g s y s t e m c l o c k

114 E. P r u g a r i inni

pętla o czasie re a liz a c ji Tj

sekwencja rozkazów o czasie realizacji T i

Rys. 19. A l g o r y t m p r o g r a m u o b s ł u g i p i ą t e g o k o ł a - w a r i a n t 3 z w y k o r z y s t a ­ n i e m p r z e r w a ń

Fig. 19. P r o g r a m m e a l g o r i t h m of the V t h w h e e l s e r v i c e - v e r s i o n 3 u s i n g b r e a k i n g

O k r e ś l e n i e p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h .

u z y s k a n o p r z e z z m n i e j s z e n i e i l o ś c i r o z k a z ó w p o m i ę d z y k o l e j n y m i i n k r e m e n t a - c j a m i l i c z n i k a p o m i a r o w e g o (najlepiej r e j e s t r u p r o c e s o r a ) . W w a r i a n c i e tym s y g n a ł e m d o z a p a m i ę t y w a n i a z a w a r t o ś c i l i c z n i k a p o m i a r o w e g o nie jest zm i a n a s t a t u s u p o r t u w e j ś c i o w e g o joyst i k a , lecz p r z e r w a n i e p o c h o d z ą c e od c z u j n i k a p o m i a r o w e g o na p i ą t y m kole. C z a s o k r e ś l a z a l e ż n o ś ć (31).

7. B A D A N I A D R O G O W E I W Y N I K I P O M I A R Ó W

B a d a n i a d r o g o w e p r z e p r o w a d z o n o d l a p o j a z d u s a m o c h o d o w e g o F I A T 126p, 0,65 d m ^ . P r ó b y p r z e p r o w a d z o n o na p ł a s k i m i p o z i o m y m o d c i n k u d r o g i o d ł u g o ­ ści ok. 2 k m i n a w i e r z c h n i a s f a l t o w e j . O d c i n e k p o m i a r o w y p r z e j e ż d ż a n o w p r z e c i w n y c h k i e r u n k a c h c e l e m e l i m i n a c j i e w e n t u a l n e g o p o c h y l e n i a drogi.

P r z e p r o w a d z o n o w i e l e p r ó b w y b i e g u , p o c z y n a j ą c od p r ę d k o ś c i v q = 80 km/h, v = 70 k m / h o b n i ż a j ą c p r ę d k o ś ć p o c z ą t k o w ą p r ó b y co 10 k m / h aż d o vq =20 km/h.

K a ż d a z t y c h p r ó b z o s t a ł a p r z e p r o w a d z o n a k i l k a k r o t n i e i p o l e g a ł a na r o z p ę ­ d z a n i u s a m o c h o d u do p r ę d k o ś c i w i ę k s z e j o d p r ę d k o ś c i p o c z ą t k o w e j w y b i e g u i o d ł ą c z e n i u n a p ędu. W c h w i l i g d y p r ę d k o ś ć o s i ą g n ę ł a v q w ł ą c z o n o r ę c z n i e l i c z n i k p r z e b y w a n e j drogi. D o k o n y w a n o o d c z y t u d r o g i p o d c z a s sp a d k i p r ę d k o ś c i o av - 5 km/h, aż do c a ł k o w i t e g o z a t r z y m a n i a się p o j a z d u . P r z e p r o w a d z o n o r ó w n i e ż p r ó b y w y b i e g u z m a ł e j i w i ę k s z e j p r ę d k o ś c i or a z w g z a ł o ż e ń B o s cha.

W p r z y p a d k u p r ó b z m a łej i w i ę k s z e j p r ę d k o ś c i , b a d a n i a p r z e p r o w a d z o n o k i l ­ k a k r o t n i e - p r z e j e ż d ż a j ą c o d c i n e k p o m i a r o w y w p r z e c i w n y c h k i e r u n k a c h oraz d o k o n y w a n o p o m i a r u c z a s u t r w a n i a w y b i e g u za p o m o c ą s t o p e r a ręcznego, a t a k ­ że c a ł k o w i t e j d r o g i w y b i e g u za p o m o c ą p i ą t e g o koła. W p r z y p a d k u p o m i a r ó w w e d ł u g s p o s o b u p r o p o n o w a n e g o p r z e z B o s c h a o k r e ś l o n o c z a s * s p a d k u p r ę d k o ś c i o A v - 5 k m / h w z a k r e s i e w y s o k i c h p r ę d k o ś c i r z ę d u 50 do 70 k m / h o r a z w z a k r e s i e n i s k i c h p r ę d k o ś c i (10 d o 20 km/h).

P r z e p r o w a d z o n o r ó w n i e ż p r ó b ę w y b i e g u wg z m o d y f i k o w a n y c h założeń. W y n i k i tej p r ó b y p o s ł u ż y ł y do s z c z e g ó ł o w y c h o b l i c z e ń w s p ó ł c z y n n i k ó w o g ó l n e g o r ó w ­ n a n i a r u c h u p o j a z d u z w y k o r z y s t a n i e m r a c h u n k u w y r ó w n a w c z e g o i m i n i k o m p u t e ­ ra A T A R I 520 ST + . N a p o d s t a w i e p r z e p r o w a d z o n y c h b a d a ń o k r eślono:

- p r z e b i e g d r o g i w z a l e ż n o ś c i o d c h w i l o w e j p r ę d k o ś c i s a m o c h o d u d l a r ó ż n y c h p r ę d k o ś c i p o c z ą t k o w y c h p r ó b y w y b i e g u (rys. 20),

- p r z e b i e g i p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h w p r ó b i e w y b i e g u (rys. 21).

W y n i k i p o m i a r ó w p o s ł u ż y ł y d o o b l i c z e n i a b e z w y m i a r o w y c h w s p ó ł c z y n n i k ó w o p o r ó w r u c h u s a m o c h o d u . U z y s k a n o :

w g z a ł o ż e ń p r ó b y w y b i e g u z w i ę k s z e j p r ę d k o ś c i

f = 0, 0 1 4 4

> w g z a ł o ż e ń p r ó b y B O S C H A c x - 0,491

j

116 E. P r u g a r i inni

Rys. 20. P r z e b i e g d r o g i w z a l e ż n o ś c i od c h w i l o w e j p r ę d k o ś c i s a m o c h o d u dla r ó ż n y c h p r ę d k o ś c i p o c z ą t k o w y c h p r ó b y w y b i e g u

Fig. 20. R o u t e a c c o r d i n g to m e m e n t a r y car v e l o c i t y for d i f f e r e n t i n i t i a l s p e e d of the rolling test

8. O K R E o L E N I E W S P Ó Ł C Z Y N N I K Ó W O G O L N E G O R Ó W N A N I A R U C H U S A M O C H O D U W P R Ó B I E W Y B I E G U

W celu w y z n a c z e n i a n a j b a r d z i e j w i a r y g o d n y c h w a r t o ś c i w s p ó ł c z y n n i k ó w r ó w ­ n a n i a (20) w y k o r z y s t a n o o p i s a n e w l i t e r a t u r z e m e t o d y n u m e r y c z n e r a c h u n k u w y r ó w n a w c z e g o . Z u w a g i na w y m a g a n i a a l g o r y t m u , r ó w n a n i e S = f(v) w g [i i]

s p r o w a d z o n o do p o staci:

B, ( B

1

2

4

O k r e ś l e n i e p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h . 11 7

Rys. 2 1. P r z e b i e g i p a r a m e t r ó w k i n e m a t y c z n y c h p o j a z d u s a m o c h o d o w e g o w p r ó b i e w y b i e g u

Fig. 21. C a r k i n e m a t i c p a r a m e t e r s c o u r s e s in rolling test

118 E. P r u g a r i inni

P r o c e s w y z n a c z a n i a n i e w i a d o m y c h w s p ó ł c z y n n i k ó w s p r o w a d z a się d o w y r ó w n a ­ nia s p o s t r z e ż e ń z a w a r u n k o w a n y c h z n i e w i a d o m y m i . P o l e g a on na i t e r a c y j n y m w y z n a c z a n i u p o p r a w e k do p r z y b l i ż o n y c h w a r t o ś c i n i e w i a d o m y c h , p o d a n y c h na w e j ś c i u do p r o c e s u o b l i c z e n i o w e g o

w e k t o r p o p r a w e k w y n osi:

T -1 T

Y = (B D B) ' B D W (34)

g d z i e :

3B.)

] k k = 1 ,2

W k = ^ k ~ w e k t o r n i e z g o d n o ś c i

2

i = j j-1

0 i ¥ j

a

m . , - m a c i e r z b ł ę d ó w p o m i a r o w y c h

J /

O b l i c z e n i a p r z e p r o w a d z o n o na p o d s t a w i e w y n i k ó w z rys. 21. ¿ r e d n i e b ł ę d y p o ­ m i a r o w e p r z y j ę t e w o b l i c z e n i a c h w y n o s i ł y :

m 1 = A S = 1 [m]

D l a p r z y b l i ż o n y c h w a r t o ś c i w s p ó ł c z y n n i k ó w w y n o s z ą c y c h t

B 1 = 0,004 b2 = 0 , 0 0 1