Перейти к контенту

Автомобиль действия активные и пассивные – Заполните таблицу. Объект: Активные действия: ? Пассивные действия: ? Котенок Автомобиль Дерево

Основные элементы активной системы безопасности легкового автомобиля

Это обусловлено как сложностью задач, возлагаемых на систему безопасности в случае ДТП, так и необходимостью оснащения автомобиля устройствами, способными «предвидеть» и предотвращать ДТП. Долгое время после зарождения автомобилестроения основное внимание разработчиков было направлено на повышение характеристик пассивной системы безопасности, то есть конструкторы стремились обеспечить максимальную защиту водителя и пассажира от последствий случившейся аварии. Но сейчас уже никто в мире не ставит под сомнение утверждение, что более важным направлением развития систем безопасности является разработка эффективного комплекса средств обнаружения и распознавания нештатных дорожных ситуаций, а также создание исполнительных устройств, способных взять управление автомобилем на себя и не допустить ДТП. Такой комплекс технических средств, установленных на легковом автомобиле, носит название активной системы безопасности. Слово «активная» говорит о том, что система самостоятельно (без участия водителя) оценивает текущую дорожную обстановку, принимает решение и начинает управлять устройствами автомобиля с целью предотвращения развития событий по опасному сценарию.

Сегодня на автомобилях достаточно широко применяются следующие элементы системы активной безопасности:

  1. Антиблокировочная тормозная система (АБС). Предотвращает полную блокировку одного или нескольких колес при торможении, сохраняя тем самым управляемость автомобиля. Принцип действия системы основан на циклическом изменении давления тормозной жидкости в контуре каждого колеса по сигналам от датчиков угловой скорости. АБС является неотключаемой системой;
  2. Противобуксовочная система (ПБС). Работает совместно с элементами АБС и призвана исключить возможность пробуксовки ведущих колес автомобиля путем управления значением тормозного давления либо изменением крутящего момента двигателя (для реализации этой функции ПБС взаимодействует с блоком управления двигателем). ПБС может быть принудительно отключена водителем;
  3. Система распределения тормозных усилий (СРТУ). Предназначена для исключения наступления блокировки задних колес автомобиля раньше передних и является своеобразным программным расширением функционала АБС. Поэтому датчиками и исполнительными устройствами СРТУ являются элементы антиблокировочной системы;
  4. Электронная блокировка дифференциала (ЭБД). Система предотвращает пробуксовку ведущих колес при трогании с места, разгоне на мокрой дороге, движении по прямой и в поворотах за счет включения алгоритма принудительного подтормаживания. В процессе подтормаживания проскальзывающего колеса на нем происходит увеличение крутящего момента, которое за счет симметричного дифференциала передается и на другое колесо автомобиля, имеющее лучшее сцепление с дорожным полотном. Для реализации режима ЭБД в гидравлический блок АБС добавлены два клапана: переключающий клапан и клапан высокого давления. Эти два клапана вместе с насосом обратной подачи способны самостоятельно создавать высокое давление в тормозных контурах ведущих колес (что отсутствует в функционале обычной АБС). Управление ЭБД осуществляется специальной программой, записанной в блок управления АБС;
  5. Система динамической стабилизации (СДС). Другое название СДС - система курсовой устойчивости. Эта система объединяет в себе функционал и возможности предыдущих четырех систем (АБС, ПБС, СРТУ и ЭБД) и потому является устройством более высокого уровня. Основное назначение СДС - удержание автомобиля на заданной траектории в различных режимах движения. В процессе работы блок управления СДС взаимодействует со всеми подконтрольными системами активной безопасности, а также с блоками управления двигателем и автоматической коробкой передач. СДС является отключаемой системой;
  6. Система экстренного торможения (СЭТ). Предназначена для эффективного использования возможностей тормозной системы в критических ситуациях. Позволяет сократить тормозной путь на 15-20%. Конструктивно СЭТ подразделяются на два типа: оказывающие помощь при экстренном торможении и осуществляющие полностью автоматическое торможение. В первом случае система подключается только после резкого нажатия водителем на педаль тормоза (высокая скорость нажатия на педаль является сигналом включения системы) и реализует максимальное тормозное давление. Во втором – максимальное тормозное давление формируется полностью автоматически, без участия водителя. В этом случае информацию для принятия решения в систему поставляют датчик скорости автомобиля, видеокамера и специальный радар, определяющий расстояние до препятствия;
  7. Система обнаружения пешеходов (СОП). В некоторой степени СОП является производной системы экстренного торможения второго типа, так как в качестве поставщиков информации выступают все те же видеокамеры и радары, а в качестве исполнительного устройства – тормоза автомобиля. Но внутри системы функции реализованы иначе, так как первоочередная задача СОП – обнаружить одного или нескольких пешеходов и предотвратить наезд или столкновение с ними автомобиля. Пока СОП имеют ярко выраженный недостаток: они не работают ночью и в условиях плохой видимости.
Помимо вышеперечисленных систем активной безопасности современные авто могут оснащаться также специальными электронными помощниками водителя: парковочной системой, адаптивным круиз-контролем, системой помощи движения по полосам, системой ночного видения, системами помощи при спуске/подъеме и пр. О них мы расскажем в следующих статьях. Посмотрите видеоролик. Как избежать смертельных ловушек в автомобиле:

trezvyi-voditel.su

Активная и пассивная безопасность

Категория:

   Управление автомобилем

Публикация:

   Активная и пассивная безопасность

Читать далее:



Активная и пассивная безопасность

Одним из факторов, обеспечивающих безопасность дорожного движения, является активная и пассивная безопасность автомобилей. Под активной безопасностью а в т ом о б и л е й понимается отсутствие внезапных отказов в его конструктивных системах, связанных с возможностью маневра и уверенностью управления в любых дорожных условиях и при любых ситуациях. Это зависит от тормозной и тяговой динамики автомобиля. Первая определяет величину остановочного пути, который должен быть минимальным; вторая придает уверенность водителю при обгоне, проезде перекрестков и пересечении автомобильных дорог, выходе из аварийной ситуации, когда тормозить уже поздно.

К основным конструктивным характеристикам автомобиля относятся: компоновка, устойчивость, то есть способность противостоять заносу и опрокидыванию в различных дорожных условиях и при высоких скоростях движения; управляемость — эксплуатационное свойство автомобиля, позволяющее управлять автомобилем с наименьшими затратами психической и физической энергии при совершения маневров; маневренность — характеризуется величиной наименьшего радиуса поворота и габаритами автомобиля; стабилизация— способность элементов самой системы автомобиль — водитель — дорога противостоять неустойчивому движению автомобиля или с помощью водителя сохранить оптимальное положение естественных осей автомобиля при движении; тормозная система, для обеспечения надежности работы которой принимаются раздельные приводы на передние и задние колеса; автоматическое регулирование зазоров в системе, обеспечивающее стабильное время срабатывания, блокирующие устройства для предотвращения заноса при торможении; рулевое управление, которое должно обеспечивать постоянную надежную связь с рулевым колесом и зоной контакта шины с дорогой три незначительном мышечном усилии водителя; правильная установка управляющих -колес автомобилей; надежные шины, которые значительно повышают безопасность движения автомобиля; надежность систем сигнализации и освещения.

Правильность и своевременность оценки водителем дорожной обстановки во многом определяются такими характеристиками автомобиля, как обзорность, эффективность систем головного освещения, очистка, обмывка и обогрев лобового, заднего и боковых стекол.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Надежность работы водителя при длительном управлении автомобилем зависит от комфортабельной кабины, оцениваемой микроклиматом, шумоизоляцией, удобством сидений и пользования устройствами управления, отсутствием вредных вибраций. Кроме того, немаловажное значение на надежность работы водителя оказывает стандартизация расположения и действия органов управления на всех транспортных средствах.

Улучшение указанных выше конструктивных характеристик автомобилей занимаются конструкторы заводов-изготовителей и научно-исследовательские институты.

Вопросы безопасности автомобильного движения нельзя решить, ограничиваясь только улучшением конструкции автомобилей без учета взаимодействия всех факторов, возникающих при движении.. Поэтому задачей пассивной безопасности является сохранение жизни человека, а также снижение количества и тяжести травм при различных дорожно-транспортных происшествиях. Работая над повышением пассивной безопасности, конструкторы стремятся обеспечить защитную зону вокруг каждого пассажира, ограничить перемещение водителя и пассажиров относительно сиденья, уменьшить уровень травматизма от ударов о внутренние поверхности пассажирского помещения кузова, а также нагрузки, действующие на пассажира, принять меры к уменьшению вероятности травмы в послеаварийной обстановке, предусмотреть удобный выход из автомобиля, потерпевшего аварию.

Следовательно, цель проектирования безопасного автомобиля — создание такого внутреннего и внешнего конструктивного устройства, которое помогло бы водителю и пассажирам выдержать большие перегрузки, возникающие при дорожно-транспортных происшествиях. Для этого руль и колонка должны перемещаться и поглощать энергию удара (телескопировать), выброс пассажиров должен быть исключен; все пассажиры должны иметь индивидуальные защитные и удерживающие средства; перед пассажирами не должно быть никаких острых и выступающих деталей, стекла окон должны быть максимально гибкими, чтобы не повредить голову, и т. д.

Одна из основных проблем обеспечения безопасности пассажиров— уменьшение замедлений, испытываемых при ударе людьми, сидящими в автомобиле. При любом столкновении автомобиля в случае, если пассажир имеет свободу перемещений в кабине, он под действием сил инерции продолжает двигаться вперед со скоростью, которая была у автомобиля в момент начала удара, и поэтому ударяется о детали интерьера кабины уже в то время, когда автомобиль остановился.

Чтобы предотвратить серьезные последствия при столкновении, применяются предохранительные ремни безопасности (привязные ремни), которые крепятся к сиденьям и стойкам кабины (кузова). Надо помнить, что наличие зазора между ремнем и пассажирами вызывает в начальный момент удара автомобиля резкое натяжение ремня, в результате чего последний может разорваться и возможны удары о лобовое стекло или друше детали. Во время фазы возврата при ударе автомобиля пассажир резко возвращается на сиденье, что вызывает опрокидывание головы назад под действием сил энергии. Позвоночник и нервные центры при этом серьезно повреждаются. Это можно устранить применением подголовников, жестко соединенных со спинкой сиденья. Как меры пассивной безопасности применяются пневмоподушки, безопасное рулевое колесо, лобовое стекло и т, д.

Рекламные предложения:


Читать далее: Требования к дорогам

Категория: - Управление автомобилем

Главная → Справочник → Статьи → Форум


stroy-technics.ru

Разработка методических основ по системам активной и пассивной безопасности автомобиля

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ


Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Машиностроительно-технологический институт

Кафедра "Технология машиностроения"

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ

на тему: Разработка методических основ по системам активной и пассивной безопасности автомобиля

Допустить к защите
Зав. кафедрой _______________ ( Максаров В.В.)

Руководитель проекта _______________ ( Серогодская Н.Я. )

Дипломник ________________ ( Мухин С.Ю. )

Дипломный проект выполнен


с оценкой_________________

Дата защиты______________

Инв. №___________________

Чертежей хранения_________

Санкт-Петербург

2009 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ .....................................................................................................................................................................3

Раздел 1. Активная безопасность автомобиля ..................................................................................4

1.1 ЧТО ТАКОЕ АКТИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ…………………………….4

1.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ КАК СИСТЕМЫ……………….……..4

1. 3 ОБЩАЯ КОМПОНОВКА АВТОМОБИЛЯ……………………………………………..…….6

1.4 ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ……………………………..……..9

1.5 ТРАНСМИССИЯ АВТОМОБИЛЯ ............................................................................................11

1.6 ПОДВЕСКА АВТОМОБИЛЯ ......................................................................................................14

1.7 КОНСТРУКЦИИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ ...........……………18

1.8 КОНСТРУКЦИИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН…….......…..…..21

1.9 КОНСТРУКЦИИ КОЛЕСНЫХ ДИСКОВ ...............................................................................24

1.10 ОРГАНЫ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЕМ…………………………..…….....……….…25

1.11 ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЕМ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ АВТОМОБИЛЯ……………………………………………..……29

1.12 ИНФОРМАТИВНОСТЬ……………………………………………………………………..…36

1.13 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРЕДУПРЕЖДАЮЩИЕ И ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА……………………………………………………………………………………...…44

Раздел 2. Пассивная безопасность автомобиля………………………………………………..….47

2.1 ЧТО ТАКОЕ ПАССИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ..................................................................47

2.2 ИСПЫТАНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ НА УДАР .........................................................................48

2.3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СТОЛКНОВЕНИЯ ..........................................................54

2.4 ТРЕБОВАНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ К СИСТЕМЕ А-В-Д ПРИ РАССМОТРЕНИИ

КРИТИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ .......……………………………………………………………..…57

2.5 ПАССИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ДОРОГИ ......……………………………………………..58

2.6 УЧЕТ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ФАКТОРА ПРИ РАСЧЕТЕ КУЗОВА АВТОМОБИЛЯ…....60

2.7 БЕЗОПАСНЫЙ АВТОМОБИЛЬ………………………………………………………….……61

Раздел3. Специальный раздел………………………………………………………………………95

3.1. ПРИЧИНЫ ПОВЫШЕННОГО СОДЕРЖАНИЯ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ АВТОМОБИЛЯ……………………………………………………..95

3.2. НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ ТОКСИЧНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ АВТОМОБИЛЯ…98

Раздел 4. Экономический раздел………………………………………………………………..…104

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОНСТРУКЦИИ АВТОМОБИЛЯ ................104

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………………………...107

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………………………………108

ВВЕДЕНИЕ

Возрастание интенсивности автомобильного движения в условиях сложившейся в нашей стране дорожной сети выдвигает ряд проблем, связанных с разработкой меропри­ятий по обеспечению максимальной производительности и безопасности автомобильного транспорта. Как показывают результаты исследований, проведенных у нас и за рубежом, в основу решения данных проблем должно быть положено обеспечение нормальных условий для функционирования системы автомобиль - водитель - дорога, т. е. обеспечение на­дежной связи водителя с управляемым автомобилем, с до­рогой, на которой осуществляется движение, и между ав­томобилем и дорогой. Работы по повышению безопасности движения в настоящее время ведутся в двух направлени­ях: во-первых, определяются условия, при которых невоз­можно возникновение дорожно-транспортного происше­ствия (ДТП), и разрабатывается комплекс требований, при соблюдении которых создаются эти условия; во-вторых, изыскиваются возможности, позволяющие максимально снизить тяжесть последствий ДТП, сохранить жизнь води­телю и пассажирам. Первое направление получило назва­ние работы по активной безопасности, второе - работы по пассивной безопасности автомобильного транспорта.

Во всех странах мира с высоким уровнем автомобили­зации ведутся интенсивные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области создания безо­пасного автомобиля. Здесь обобщена, систематизирова­на и дана сравнительная оценка полученных результатов.

Число жертв на автомобильных дорогах с каждым го­дом увеличивается. Весь мир занят сейчас поисками мер борьбы с ДТП. При правительствах многих стран созданы общегосударственные органы безопасности движения. Про­водится большая исследовательская работа по совершен­ствованию конструкции автомобилей, улучшению качества дорог и организации движения, профессиональному отбо­ру водителей и их подготовке.

В настоящее время в результате специальных научных исследований выработаны основные положения, принци­пы и рекомендации по безопасности движения. Эффектив­ность многих рекомендаций проверена на практике. Одна­ко подавляющее их большинство относится лишь к перво­му звену системы автомобиль - человек - дорога (А-Ч-Д) - к автомобилю. Но вопросы безопасности автомобильного движения нельзя решать, ограничиваясь только улучше­нием конструкции автомобиля, без учета взаимодействия всех компонентов системы А-Ч-Д. Кроме того, все мероприятия по безопасности движения необходимо рассматри­вать в двух аспектах: с точки зрения активной и пассивной безопасности.

Раздел 1. Активная безопасность автомобиля

1.1 ЧТО ТАКОЕ АКТИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Начиная с 50-х годов прошлого века резко возросло ко­личество автомобилей, они стали более динамичными и мощными. Все эти факторы привели к резкому повышению автомобильных катастроф. Создание максимально безопас­ного автомобиля стало одним из приоритетных направле­ний работы автопроизводителей. Но создание безопасного автомобиля вовсе не означает создание медленного или мало энерговооруженного автомобиля. Бывают случаи, когда в экстремальной дорожной ситуации лучше и безопаснее рез­ко разогнать автомобиль, чем тормозить. Поэтому такое большое внимание конструкторы отдают вопросам созда­ния двигателей и трансмиссий. Но быстро разгоняющийся

автомобиль должен уметь и быстро останавливаться. Так с каждым годом тормозные системы становятся более эффек­тивными. Многочисленные электронные системы позволя­ют избежать заноса, сокращают тормозной путь, распреде­ляют крутящий момент по осям автомобиля в зависимости от нагрузки и многое другое. Говоря об активной безопас­ности, нельзя не упомянуть шины и диски. Именно они обеспечивают устойчивость автомобиля, надежный кон­такт с дорогой. Большое значение для безопасности играет обзорность. Но увеличивать площадь остекления и умень­шать ширину стоек до бесконечности невозможно, т. к. не­обходимо учитывать всю вероятность опрокидывания ав­томобиля при аварии. Таким образом из множества выше­упомянутых факторов, порой противоречивых, создается активная безопасность автомобиля, главная задача кото­рой - предотвратить возможную катастрофу. Т. о. актив­ная безопасность - это комплекс организационно-техничес­ких мероприятий (возможности), которые с помощью во­дителя или без него предотвращают возникновение ДТП.

1.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ КАК СИСТЕМЫ

Сущность активной безопасности автомобиля — в отсут­ствии внезапных отказов в конструктивных системах ав­томобиля, особенно связанных с возможностью маневра, а также в возможности водителя уверенно и с комфортом управлять механической системой автомобиль-дорога. К активной безопасности автомобиля относится также соот­ветствие тяговой и тормозной динамики автомобиля дорожным условиям и транспортным ситуациям, а также психо­физиологическим особенностям водителей: а) от тормозной динамики автомобиля зависит величина остановочного пути, который должен быть наименьшим. Кроме того, тор­мозная система должна позволять водителю очень гибко выбирать необходимую интенсивность торможения; б) от тяговой динамики автомобиля во многом зависит уверен­ность водителя при обгоне, проезде перекрестков и пересе­чении автомобильных дорог. Особое значение тяговая ди­намика автомобиля имеет для выхода из аварийных ситуа­ций, когда тормозить уже поздно, а маневр в плане нельзя делать из-за стесненных условий. В этом случае необходи­мо разряжать обстановку только опережением событий.

Основные конструктивные характеристики автомоби­ля:

а) компоновка автомобиля;

б) устойчивость, способность противостоять заносу и опрокидыванию в различных до­рожных условиях и при высоких скоростях движения;

в) управляемость, эксплуатационное свойство автомобиля, позволяющее управлять автомобилем при наименьших зат­ратах психической и физической энергии, при совершении маневров в плане для сохранения или задания направле­ния движения;

г) маневренность, или качество автомоби­ля, характеризующееся величиной наименьшего радиуса поворота и габаритами автомобиля;

д) стабилизация, спо­собность элементов системы автомобиль-водитель-дорога противостоять неустойчивому движению автомобиля, или способность указанной системы самой или с помощью во­дителя сохранить оптимальные положения естественных осей автомобиля при движении;

е) тормозная система, для обеспечения надежности работы которой принимаются раз­дельные приводы на передние и задние колеса, автомати­ческое регулирование зазоров в системе для обеспечения стабильного времени срабатывания, блокирующие устрой­ства для предотвращения заноса при торможении и т.д.;

ж) рулевое управление, которое должно обеспечивать постоянную надежную связь с рулевым колесом и зоной кон­такта шины с дорогой при незначительном мышечном уси­лии водителя. Рулевое управление должно быть надежным в работе, с точки зрения внезапного отказа, а также иметь значительные резервы работоспособности на истирание (из­нос) основных деталей узлов механизма;

з) правильная установка управляющих колес автомобиля; внезапный отказ автомобиля от сохранения задаваемого водителем направ­ления движения может быть также вызван неправильной установкой управляющих колес автомобиля, что часто вы­зывает сложности в управлении в критических ситуациях;

и) надежные шины, которые значительно повышают безо­пасность движения автомобилей и позволяют автомобилю двигаться с надлежащим силовым замыканием в зоне кон­такта с дорогой;

к) надежность систем сигнализации и ос­вещения. Отказ одной из систем и незнание об этом водите­ля маневрирующего автомобиля может привести к непони­манию развития транспортной ситуации другими водителями, что снижает активную безопасность комплек­са в целом.

Правильность и своевременность оценки водителем до­рожной обстановки во многом определяются такими харак­теристиками автомобиля, как обзорность, эффективность систем головного освещения, очистка, обмывка и обогрев стекол (лобового, заднего и боковых). Надежность работы водителя при длительном управлении автомобилем зави­сит от комфортабельности салона, оцениваемой микрокли­матом, шумоизоляцией, удобством сидений и пользовани­ем органами управления, отсутствием вредных вибраций. Кроме того, немаловажное влияние на надежность работы водителя оказывает стандартизация расположения и дей­ствия органов управления на всех транспортных средствах, Сюда относятся постоянство места расположения и равное усилие, прилагаемое к органам управления, их одинаковые принципы работы.

Немалую роль в обеспечении активной безопасности играет комфортабельность автомобиля. Именно она опре­деляет время, в течение которого водитель способен управ­лять автомобилем без утомления. Этому в значительной степени способствует использование автоматических коро­бок передач, круиз-контроля и т.д.

Рассмотрим параметры активной безопасности автомобилей на примере конкретных конструкций, получивших достаточно широкое распространение в практике автомо­билестроения.

1.3 ОБЩАЯ КОМПОНОВКА АВТОМОБИЛЯ

В настоящее время на дорогах мира можно наблюдать автомобили, имеющие самые различные внешние стилевые формы, габариты, различную компоновку внутренних агре­гатов и оборудования, размещаемого с наружной стороны кузова. Появление такого разнообразия в определенной сте­пени обусловлено стремлением фирм и отдельных автомо­бильных заводов выпускать продукцию, внешний вид и характеристики которой значительно отличались бы от ана­логичных образцов других фирм и заводов. Однако при этом нельзя не учитывать и огромную роль технического прогрес­са не только в автомобильной, но и в других отраслях промышленности, который формирует общественные и тех­нические требования к выпускаемой продукции - к автомо­билям. За критерий, который позволит оценить целесообраз­ность дальнейшего развития того или иного вида компонов­ки автомобиля, может быть принято то, насколько данные конструкции отвечают требованиям активной безопасности. Учитывая это положение, рассмотрим виды компоновки современных автомобилей.

Переднемоторная компоновка.

Переднемоторная ком­поновка является традиционной на всех этапах развития конструкций автомобиля и характеризуется расположени­ем двигателя перед пассажирским салоном. Вынесение дви­гателя далеко вперед позволяет максимально придвинуть салон к переднему мосту, частично используя пространство между кожухами передних колес. Таким образом, обеспе­чивается наивыгоднейшее использование пространства в пределах базы и легко достигается необходимая нагрузка на передний мост. Несмотря на эффективное использова­ние пространства внутри базы, автомобили данной схемы имеют значительную габаритную длину вследствие доста­точно большого переднего свеса. Увеличение базы за счет заднего багажника нежелательно из-за чрезмерной пере­грузки переднего моста. Кроме того, расположение двига­теля в самой передней части автомобиля не позволяет улуч­шить его обтекаемость путем понижения линии капота. В последнее время широкое распространение получили переднеприводные автомобили, у которых управляемые коле­са являются ведущими. Автомобиль с такой компоновкой имеет наилучшую устойчивость и управляемость при дви­жении с высокой скоростью, особенно по скользкой или мокрой дороге. Популяризации такой компоновки способ­ствовали также изменения в общем облике автомобиля и его развесовке по осям. Уменьшение габаритных размеров двигателей (при сохранении их мощности) и применение независимых передних подвесок позволили располагать двигатель над передним мостом или даже перед ним, что обеспечило необходимый сцепной вес (более 50% от обще­го веса автомобиля) на передние ведущие колеса. Еще одно преимущество переднеприводных автомобилей - меньший, чем в автомобилях с другой компоновкой, уровень шума в салоне вследствие удаленности ведущего моста и отсутствия карданного вала, часто являющегося источником вибра­ций. Однако как показывает практика, класс автомобиля (его размеры, качество изготовления и отделки, наличие шумоизолирующих обивок и мастик), а также тип кузова (рамный или несущий) влияют на уровень шума в салоне значительно больше, чем компоновочная схема.

Наряду с достоинствами переднеприводная схема не сво­бодна и от недостатков, являющихся следствием либо пере­грузки переднего моста, либо наличия передних ведущих колес. Во-первых, перераспределение веса при торможении приводит к тому, что в момент торможения на задние коле­са приходится лишь 25-30% сцепного веса, что, с одной стороны, вынуждает предусматривать в системе привода тор­мозов ограничитель тормозного усилия на задних колесах, с другой - увеличивать эффективность передних тормозов, а следовательно, и их размеры, что не всегда возможно при использовании современных колес с малым диаметром дис­ка (10-13"). Во-вторых, шины передних ведущих, управля­емых и более нагруженных колес изнашиваются значитель­но быстрее, чем задних, поэтому в эксплуатации требуется достаточно частая перестановка передних колес назад, и на­оборот. В-третьих, передний ведущий мост требует либо от­носительно сложных в производстве и дорогих шарниров равных угловых скоростей, либо дополнительных устройств (например, упругих муфт или торсионов) при использова­нии одинарных карданных шарниров. В-четвертых, объеди­нение двигателя в один силовой агрегат вместе с трансмис­сией и ведущим мостом усложняет конструкцию и затруд­няет доступ к отдельным элементам и вспомогательным агрегатам, особенно в тех случаях, когда двигатель располо­жен поперечно и его картер объединен с картером коробки передач и дифференциала. Однако широкое распростране­ние легковых автомобилей с передним приводом в последние годы свидетельствует о том, что перечисленные недостатки рассматриваемой схемы не могут служить серьезным пре­пятствием для ее дальнейшего развития на легковых авто­мобилях разных классов.

Долгое время считалось, что переднеприводная компо­новка применима лишь на автомобилях малого и среднего классов, мощность двигателей которых не превышает 100-110 л. с. На автомобилях больших размеров с мощными двигателями переднеприводная компоновка не использо­валась вследствие опасений за работоспособность и надеж­ность шарниров равных угловых скоростей, нагруженных большим крутящим моментом. Вызывала затруднения компоновка двигателя больших размеров в сочетании с пе­редним ведущим мостом. Трудно было обеспечить необхо­димую развесовку. Кроме того, считали, что для большого автомобиля достаточную устойчивость и управляемость можно получить и при классической компоновке. Тщатель­ное изготовление элементов шасси и широкое применение шумопоглощающих материалов на дорогих моделях прак­тически исключают возникновение шумов и вибраций даже от достаточно длинного карданного вала. Тем не менее се­годня даже в автомобилях с объемом двигателя 2500-3500 см3 передний привод нашел широкое применение.

На характеристики автомобилей с передним приводом оказывает влияние относительное положение двигателя и переднего моста. Для автомобилей с двигателями большего рабочего объема расположение последнего над ведущим пе­редним мостом - практически единственный возможный вариант, так как по условиям развесовки и вследствие зна­чительных габаритов двигателя его расположение впереди или за ведущим мостом невозможно, а поперечное располо­жение также не дает преимуществ вследствие примерно рав­ных габаритов двигателя по длине и ширине. Расположение двигателя над передним мостом позволяет добиться удовлет­ворительных результатов по развесовке и использованию подкапотного пространства без увеличения переднего свеса (при наличии рядного четырехцилиндрового двигателя с рабочим объемом 1,3-1,6 л). При этом упрощается управле­ние коробкой передач, но несколько затрудняется доступ к агрегатам трансмиссии. Расположение двигателя за пере­дним ведущим мостом позволяет плавно понизить линию капота до уровня переднего бампера и тем самым существен­но снизить лобовое сопротивление автомобиля. Свободное пространство под капотом перед двигателем в автомобилях с передним приводом позволяет разместить там запасное колесо, освободив от него задний багажник. Недостаток ком­поновки - внедрение двигателя в нижнюю переднюю часть пассажирского салона между водителем и пассажиром, что уменьшает пространство для ног последних. Несколько зат­руднено также управление коробкой передач, которая ока­зывается вынесенной далеко вперед.

Компоновка с центральным расположением двигателя.

Компоновка автомобиля, когда двигатель размещается в пределах колесной базы автомобиля, практически за спин­ками сидений водителя и пассажира, встречается в автомо­билестроении достаточно редко. Для улучшения развесов­ки по колесам, в зависимости от объема и конструкции дви­гателя, он может размещаться как вдоль, так и поперечно. Хорошее распределение веса автомобиля по осям и повышен­ная безопасность при движении - основные преимущества автомобилей с центральным расположением двигателя. По­этому не удивительно, что по среднемоторной компоновке строятся скоростные, высокоманевренные автомобили, та­кие как Lamborghini, Ferrari, MG. Например, Lamborghini -Callardo с двигателем V10 с рабочим объемом 4961 см3, спо­собным развивать мощность до 500 л. с., что позволяет авто­мобилю развивать скорость до 309 км/ч.

Заднемоторная компоновка.

При этой компоновке дви­гатель, объединенный с трансмиссией, располагается за задней подвеской автомобиля, что позволяет значительно снизить габариты автомобиля, а следовательно, его вес. Но при заднемоторной компоновке на задние ведущие колеса приходится до 60% от общего веса автомобиля, что поло­жительно сказывается на проходимости автомобиля, но отрицательно на его устойчивости и управляемости при движении с большой скоростью. Поэтому для улучшения развесовки приходится сдвигать пассажирский салон впе­ред, что при ограниченных габаритах автомобиля сокраща­ет пространство для ног водителя и переднего пассажира. Сегодня только одна фирма в мире строит свои автомобили по заднемоторной компоновке - Porsche.

Классическая компоновка.

Такое название получила компоновка с передним расположением двигателя и с при­водом на задние колеса. Применение карданного вала не позволяет создать салон автомобиля без трансмиссионного туннеля, что сказывалось на комфорте пассажиров. Кроме того, вибрации от карданного вала передаются на кузов автомобиля. Поэтому было необходимо применять лучшую шумо- и виброизоляцию, что приводит к удорожанию ав­томобиля. Классической компоновке свойственен занос зад­них колес, особенно при прохождении поворотов на сырой или скользкой дороге. Сегодня классическая компоновка практически не встречается, но ей остаются верными та­кие гранды автомобилестроения, как BMW, Mercedes и Jaguar.

1.4 ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Для современных двигателей внутреннего сгорания лег­ковых автомобилей общего назначения характерны многие элементы, которые еще несколько лет назад были достоя­нием лишь гоночных двигателей. Основные работы ведут­ся 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. Уменьшение токсичности выхлопных га­зов - основная проблема в странах с высоким уровнем автомобилизации, и от решения ее зависят не только усло­вия, в которых работает водитель, их комфортабельность, но и здоровье, жизнь многих людей. 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. Системой элек­тронного впрыска топлива сегодня уже никого не удивишь. Разработчики известного японского концерна Mitsubishi предложили вариант «бензинового дизельного» двигателя, в котором топливовоздушная смесь впрыскивается не во впускной 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 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 (N0x), 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 SААВ, которая хорошо известна своими инновациями в об­ласти двигателестроения. Именно она первой освоила серий­ное производство двигателей с турбонаддувом и четырьмя клапанами на цилиндр. Как ясно из названия двигателя SVC(SААВ Variable Compression) (рис.1), 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 Двигатель SVC (SAAB) с изменяющейся степенью сжатия

Изменение степени сжатия позволяет существенно уве­личить КПД двигателя. Представленный пятицилиндровый образец SVC имел объем всего 1,6 литра, развивая при этом мощность более 200 л. с. При этом по сравнению с обычным двигателем он потребляет топлива на 30% мень­ше. Но высокий уровень шума при работе, а также другие проблемы сдерживают пока его серийное производство.

Фирма ВМW всегда славилась своими двигателями. Очень интересный двигатель, названный Valvetronic, она представила на суд общественности в 2001 году. Этот двига­тель позволяет изменять фазы газораспределения и степень открытия клапанов. Для изменения степени открытия кла­панов в головке блока цилиндров двигателя кроме двух рас­пределительных валов, выполняющих свои обычные функции, добавлен еще один управляющий вал. Поворачиваясь вокруг своей оси, он изменяет положение промежуточного механизма, который воздействует на клапан, изменяя мак­симальную величину его открытия от 0,25 мм, обеспечивая тем самым легкий запуск и устойчивую работу на холостом ходу и достаточный крутящий момент на небольших скоро­стях и нагрузках, до 9,4 мм, необходимых для получения максимальной мощности при высоких оборотах.

Изменение фаз газораспределения достигается путем использования двух ползунковых вариаторов, установлен­ных непосредственно на впускном и выпускном распреде­лительных валах.

Для снижения уровня вибраций 4-цилиндровых двигате­лей большого объема в картере двигателя были установлены два балансирных вала, приводящихся в движение дополни­тельным цепным приводом от коленчатого вала двигателя.

В этих двигателях используется система плавного регу­лирования длины впускных трубопроводов. Для этого исполь­зуется вращающийся барабан с электроприводом, позволяю­щий за 1 секунду изменить длину трубопровода с 231 до 673 миллиметров. До средних оборотов (3500 об/мин) работает длинный канал, а по мере роста оборотов он укорачивается. Все эти конструкторские ухищрения позволяют на низ­ких и средних нагрузках сэкономить до 10% топлива.

Уже были испробованы двигатели, в которых отсутству­ют традиционные распределительные валы. В них исполь­зовано индивидуальное устройство управления клапанами с гидроприводом или электроприводом с помощью солено­идов. 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. Созданные эксперимен­тальные агрегаты показали, что электрическое управление клапанами позволяет сэкономить до 20% топлива. Кроме того, конструкция самого двигателя может быть значитель­но упрощена, так как обычный привод газораспределитель­ного механизма: цепи, ремни, механизм натяжения, шес­терни и распределительные валы - становится ненужным.

Но несмотря на явные преимущества и кажущуюся про­стоту электронного привода клапанов, конструкторы стол­кнулись с некоторыми трудностями. Так, для работы 16-клапанного 4-цилиндрового двигателя требуется мощность около 2 кВт. Да и при использовании 12-вольтовой борто­вой сети автомобиля соленоиды получаются большими и тяжелыми. Разработчики считают, что эти проблемы мо­гут быть успешно преодолены переводом бортовой сети ав­томобиля на напряжение 36 вольт и применением генера­тора напряжения 42 вольта.

Специалисты фирмы Renault считают, что в перспек­тиве потребляемая мощность системы электронного при­вода клапанов будет снижена до 300 Вт. По их мнению, та­кая система привода будет применяться уже в 2010 году, когда появится 36-вольтовая бортовая сеть.

1.5 ТРАНСМИССИЯ АВТОМОБИЛЯ

В настоящее время наибольшее внимание уделяется созданию автоматических и полуавтоматических трансмис­сий, что соответствует общей тенденции повышения ком­фортабельности и безопасности автомобилей. Применение автоматической трансмиссии - одна из наиболее действен­ных мер обеспечения активной безопасности, так как рез­ко снижает утомляемость водителя, особенно в городском движении, и тем самым вероятность возникновения аварии из-за усталости и невнимательности водителя. Достаточно сказать, что езда в современном городе в часы «пик» требу­ет до 30 выключений сцепления на 1 км пробега. Это дает основание предполагать, что уже в ближайшее десятиле­тие большая часть легковых автомобилей и автобусов бу­дет оборудоваться автоматической коробкой передач.

Впервые планетарная автоматическая коробка передач появилась на автомобиле без малого 100 лет назад. Ею ос­нащались автомобили Cadillac в 1906 году. Но расцвет та­ких коробок передач пришелся на 50-е годы прошлого века. Первоначально это были достаточно примитивные 2-3-сту-пенчатые агрегаты с довольно небольшим сроком службы. Пытались наладить производство автоматических коробок передач и в Советском Союзе, Первоначально планировал­ся серийный выпуск легендарной ГАЗ-21 «Волги» как с механической, так и с автоматической коробками передач. Но технологические трудности, а также полное отсутствие сервисной сети поставили крест на планах Горьковского автозавода. Автоматические коробки передач в Советском Союзе остались прерогативой правительственных «члено-возов» и... автобусов ЛиАз-967.

Сегодня автоматические коробки передач стали много­ступенчатыми. Зачастую количество передач достигает 5-6, а благодаря современным технологиям срок их службы сравнялся со сроком службы автомобиля. Кроме того, они предоставляют водителю несколько режимов движения: «экономный», «зимний» или «спортивный». Некоторые со­временные автоматические коробки передач стали «само­обучающимися». Благодаря современной электронике они «запоминают» индивидуальный стиль вождения водителя и в дальнейшем настраиваются под него. Но классическим коробкам передач присущи и врожденные недостатки: до­роговизна, сложность, громоздкость, а главное - большие потери мощности, а значит, повышенный расход топлива и динамичности.

Бесступенчатые трансмиссии (Continuosli Variable Transmission - CVT) известны достаточно давно. К сожале­нию, малый срок службы клинового ремня (40 000-50 000 км) и невозможность применения на более тяжелых автомобилях ограничило применение CVT на легких сне­гоходах и квадроциклах. Но в 2000 году известный японский автопроизводитель Nissan вместо традиционного рем­ня предложил использовать стальную ленту с нанизанны­ми на нее трапецеидальными элементами. Впервые серийно такой вариатор был применен на автомобиле Honda Civic. Его конструкция позволяет осуществить и ручной режим работы: достаточно ввести в бортовой компьютер несколь­ко фиксированных значений передаточного отношения, и его можно выбирать по желанию водителя вручную или ры­чагом, или кнопками. Так в новой модели Fiat Punto зап­рограммировано 7 «передач».

Современные технологии позволили преодолеть и еще одну «болезнь» клиноременного вариатора - невозможность передавать большой крутящий момент. Известная немецкая фирма Audi для модели А6, оснащенной двигателем мощно­стью 193 л. с. с крутящим моментом 280 Нм, разработала новый вариатор Multitronic (рисунок.2).

Рисунок.2. Бесступенчатый автомат Multitronic

1-ведущий вал, 2-приводная цепь, 3- ведомый вал, 4-подвижный полушкив

Для передачи такого большого крутящего момента конструкторы использовали пластинча­тую многорядную цепь. По заверениям создателей, она мо­жет служить без замены несколько сотен тысяч километров. Новый вариатор Audi позволяет сэкономить 0,9 л топлива на 100 км по сравнению с традиционным автоматом и 0,2 л при механической 5-ступенчатой коробкой передач. Кроме того, улучшилась приемистость автомобиля: разгон до 100 км/ч стал соответственно на 1,2 с меньше. Пожалуй, это первая автоматическая коробка передач, улучшающая ди­намику и экономичность автомобиля. Компьютерное обес­печение позволяет обеспечить как «экономичный», так и «спортивный» режим вождения. Так, в первом варианте при плавном нажатии на педаль газа при достижении 60 км/ч включается «повышающая» передача. При резком нажатии на педаль вариатор автоматически переходит в «спортив­ный» режим работы и включается «понижающая» переда­ча. Кроме того, компьютер включает ее при движении с при­цепом, крутом подъеме, если необходимо торможение дви­гателем. Разумеется, предусмотрен и ручной режим работы. В этом случае вариатор работает как механическая 6-ступен-чатая коробка передач.

Очень интересную трансмиссию SH-AWD (Super Handling All Whell Drive - суперуправляемый полный привод) предложила компания Honda. Эта трансмиссия, кроме традиционного распределения крутящего момента между передним и задним мостами, способна оптимально распре­делить его между правым и левым задними колесами авто­мобиля. Для улучшения управляемости и уменьшения по­терь крутящего момента в заднем дифференциале добавлен планетарный «ускоритель», обеспечивающий при повороте более быстрое вращение внешнего колеса по сравнению с передними. По мнению создателей, SH-AWD обеспечит ав­томобилю абсолютно нейтральную поворачиваемость в лю­бых дорожных условиях. Обработав информацию от множе­ства датчиков, измеряющих параметры движения, режимы работы двигателя, коробки передач, а также учитывая угол поворота рулевого колеса, компьютер увеличивает тягу на внешнем заднем колесе, если в повороте происходит разгон, или уменьшает его при торможении. При движении по прямой, когда на задние колеса приходится большая масса, на них передается и большее тяговое усилие.

На автомобиле Volvo ХС90 V8 впервые нашла приме­нение новая трансмиссия Instant Traction. Система пол­ного привода была усовершенствована, чтобы она более точно могла передавать мощность от нового двигателя V8. Максимальный крутящий момент, кратковременно пере­даваемый на задние колеса, увеличен на 50% по сравне­нию с обычным пяти- или шестицилиндровым Volvo ХС90. Если раньше задний мост подключался после того, как любое из передних колес провернется на 1/7 оборота, то новая муфта Haldex, с усовершенствованным клапаном постоянного давления, задействует его практически мгно­венно после воздействия на педаль газа. В первое мгнове­ние, когда автомобиль трогается с места и ему особенно «тяжело», крутящий момент передается на колеса пропор­ционально распределению на них массы автомобиля. Сцепление колес с дорогой обеспечивается без проскаль­зывания, что очень важно при трогании с места и резком ускорении на мокрой или обледеневшей дороге. Кроме того, это исключает эффект «закапывания» передних ко­лес на рыхлых грунтах. После разгона до 15 км/ч плавно отключается, и автомобиль превращается в переднеприводной .

1.6 ПОДВЕСКА АВТОМОБИЛЯ

Подвеска, обеспечивающая хорошую устойчивость автомобиля на дороге, служит важным составляющим зве­ном общей «активной» безопасности автомобиля. В насто­ящее время считается, что безопасность обеспечивается лишь в том случае, если шасси автомобиля «быстрее» его двигателя, т. е. рассчитано на большую скорость, чем та, которую может обеспечить двигатель. Если проанализи­ровать тенденции развития конструкций передних подвесок автомобилей, то можно отметить следующие особен­ности. За последние годы значительно увеличилось коли­чество автомобилей, имеющих переднюю подвеску типа «качающаяся свеча» (Mac Pherson) (рисунок.3).

auto-dnevnik.com

Пока нет комментариев.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

СайдбарКомментарии (0)