Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Состояние вопроса и задачи исследования 11
1.1. Обзор и анализ электрошо-гидравлических систем управления ГМП легковых автомобилей 11
1.2. Обзор и анализ работ, посвященных исследованиям процессов переключения передач, определению потерь мощности в ГМП, оценке плавности, переключений передач ГМП с автоматическим управлением 31
1.3. Постановка задачи и основные направления исследований , 38
Глава 2. Теоретические исследования процессов переключения передач ГМП 40
2.1. Разработка математической модели легкового автомобиля с ГМП, выполненной по двухпоточной планетарной схеме 40
2.2. Разработка алгоритма и программы расчета процессов переключения передач на ЭЦВМ 50
2.3. Результаты теоретических исследований процессов переключения передач ГМП 55
2.3.1. Исследование процесса переключения передач с включением одного фрикционного элемента 56
2.3.2. Исследование процессов переключения передач с одновременным включением и выключением двух фрикционных элементов 63
2.3.3. Исследование процессов переключения передач с автоматическим управлением дроссельной заслонкой двигателя 70
Выводы и рекомендации по главе 82
Глава 3. Выбор законов управления электронго-гидравличесжой сау гидромеханической передали легкового автомоби ля малого класса 84
3.1. Исследования законов регулирования давления в главной магистрали ГМП 84
3.1.1. Влияние величины давления в главной магистрали на потери мощности в ГМП и расход топлива автомобиля 85
3.1.2. Выбор закона для системы с постоянным регулированием давления в главной магистрали ГМП 90
3.1.3. Выбор закона для системы с дискретным регулированием давления в главной магистрали. ГМП 101
3.2. Выбор законов управления фрикционными элементами и подачей топлива в двигатель при переключении передач 106
Выводы по главе 111
Глава 4. Разработка основ методики экспеейментмьной оценки плавности переключений передач гш легкового ав томобиля 114
4.1. Исследование продольных колебаний кузова автомобиля при переключении передач ГШ и движении в городских условиях 114
4.2. Исследование продольных колебаний кузова автомобиля при движении в условиях специальных дорог 117
4.3. Выбор критерия плавности переключений передач ГМП легкового автомобиля 121
Выводы по главе 127
Глава 5. Эксшршеншьше исследования процессов переключения передач и внутренних потерь мощности ГМП 128
5.1. Цель и задачи исследовании 128
5.2. Объекты испытаний, регистрирующая аппаратура, методики проведения испытании 128
5.3. Статистическая обработка результатов эксперимента 140
5.4. Достоверность моделирования процессов переключения передач ГМП 143
5.5. Результаты исследования процессов переключения передач 146
5.6. Разработка конструкщт гидравлического блока САУ 156
Список использованной литературы 161
Приложения 170
- Обзор и анализ работ, посвященных исследованиям процессов переключения передач, определению потерь мощности в ГМП, оценке плавности, переключений передач ГМП с автоматическим управлением
- Разработка алгоритма и программы расчета процессов переключения передач на ЭЦВМ
- Выбор законов управления фрикционными элементами и подачей топлива в двигатель при переключении передач
- Исследование продольных колебаний кузова автомобиля при движении в условиях специальных дорог
Введение к работе
В Директивах ХХУТ съезда КПСС отмечено, что увеличение выпуска новых, более совершенных моделей автомобилей должно быть неразрывно связано с работами по дальнейшему повышению показателей их качества [і]. Главным направлением развития современного отечественного легкового автомобилестроения является совершенствование конструкций автомобилей с целью обеспечения их высокого технического уровня и прежде всего, повышения топливной экономичности, надежности, долговечности, комфортабельности и конкурентоспособности [2].
Решение поставленных задач в определенной мере обеспечивается использованием гидромеханических передач (ГМП).
Применение гидромеханических передач с автоматическим управлением на легковых автомобилях массового производства позволяет:
- облегчить и упростить управление автомобилем;
- повысить безопасность движения;
- улучшить комфортабельность автомобиля;
- уменьшить динамические нагрузки в процессе трогания автомобиля и при переключении передач, повысить надежность и долговечность агрегатов трансмиссии и двигателя, и, следовательно, уменьшить потребность в запасных частях [3];
- снизить токсичность выхлопных газов вследствие уменьшения количества переключений в ПШ, отсутствия режима принудительного холостого хода при переключении передач под нагрузкой, более стабильной работы двигателя.
Несмотря на сложность конструкции и некоторое ухудшение топливно-экономических и динамических качеств автомобилей с ГМП (на 5-8 % _ по сравнению с механическими коробками передач) спрос на эти автомобили за рубежом остается на достаточно высоком уровне.
Распространенность применения ГШ на легковых автомобилях в Европе и Японии подтверждается данными каталога [4], из которого видно, что из 826 моделей предлагаемых на швейцарском рынке - 101 (12,2 %) имеет ШІ, как стандартное оборудование, 268 моделей (32,4 %) могут оборудоваться ІШІ за дополнительную плату (5-Ю % от цены автомобиля).
В последнее время появились следующие изменения в традиционной схеме ІМЇ, направленные, в основном, на повышение топливной экономичности, снижение веса ІМП и повышение надежности:
- вводится блокировка гидротрансформатора (Крайслер, Амери-кан Моторс, ШЖ-ЧЗМ-НАМИ), позволяющая получить экономию топлива до 6 % на шоссе и 2 % в городе (по сравнению с обычной IMI);
- вместо традиционного 3-х ступенчатого редуктора начинает применяться 4-х ступенчатый, обеспечивающий снижение расхода топлива до 6 % (Мерседес-Бенц, Отомотив Продактс, Борг-Уорнер);
- механический редуктор выполняется по дифференциальной двухпоточной схеме (Форд, УШВ-ЧЗМ-НАМИ), при этом гидротрансформатор используется полностью только на I передаче (на остальных передачах поток мощности или делится и через гидротрансформатор проходит его меньшая часть, или направляется минуя гидротрансформатор), что позволяет увеличить общий К.П.Д. передачи по сравнению с однопоточными ГМП;
- в связи с распространением переднеприводных автомобилей появилось большое количество специфических малогабаритных конструкций, в частности, выполнение коробки передач в блоке с двигателем и главной передачей.
Дальнейшее совершенствование конструкций ІЖІ связано с оснащением их электронно-гидравлическигяи системами управления. Работы в этом направлении ведут, в частности, такие известные фирмы, как Кадиллак (США.) и Цанрадшабрик (ФРГ). Серийно электронно-гидравлическими системами оснащают ІМП легковых автомобилей фиряы Рено (Франция) и Тойота (Япония).
По сравнению с известными гидравлическими применение электронно-гидравлических систем управления ІМП позволяет:
- реализовать более сложные законы переключения передач ГШ для получения оптимальных тягово-динамических и топливно-экономи-ческих качеств автомобиля;
- обеспечить требуемое качество процессов переключения передач и снижение внутренних потерь мощности с использованием гидравлических элементов простой конструкции;
- повысить надежность и стабильность работы ШП за счет замены гидравлических датчиков электрическими, применения электромагнитных переключающих клапанов вместо золотников, имеющих более низкую надежность, уменьшение количества гидравлических элементов и их упрощение;
- на основе применения микропроцессорном электроники комплексно решить задачу оптимизации работы двигателя и трансмиссии в различных условиях движения автомобиля.
Реализация оптимальных законов переключения передач достигается за счет увеличения числа информативных параметров электронного блока и применения многопрограглшого переключения передач в зависимости от режимов работы двигателя, IMI и условий движения автомобиля. Пути и средства для решения этой задачи в настоящее время достаточно подробно изучены и изложены в работах [5,6,7,8, 9ДО,II,12,ІЗ], поэтому в данном исследовании не рассматриваются.
Требуемое качество процессов переключения передач и снижение потерь мощности в ГШ обеспечивается управлением внутренними процессами ІМП по определенным законам в зависимости от режимов ра
боты двигателя и трансмиссии автомобиля. Вопросам выбора этих законов для их реализации электронно-гидравлической системой управления ІМП уделено недостаточно внимания. Зто связано с тем, что у специалистов не было достаточно опыта по применению этих систем управления на автомобилях. Б настоящее время накоплены определенные данные по надежности и долговечности электронных, электромагнитных элементов ІШ [14,15,16], что создало предпо-сылки проведения работ по функциональному усложнению электронно-гидравлических систем, в частности, для управления переходными процессами в ГМП.
Целью настоящей работы являются исследования переходных процессов в ГМП при переключении передач и регулировании давления рабочей жидкости, которые обеспечиваются электронно-гидравлической системой управления без использования гидравлических устройств плавного включения фрикционов, и на их основе выбор законов управления фрикционными элементами, работой двигателя при переключении передач и регулировании давления в главной магистрали для улучшения плавности переключений передач, снижения потерь мощности на создание рабочего давления, на трение фрикционных элементов при переключении и за счет этого обеспечение комфортабельности и снижения расхода топлива автомобиля.
Научную новизну составляют следующие результаты работы:
- математическая модель автомобиля с двухпоточной гидромеханической передачей планетарного типа и программа расчета на ЭЦВМ процессов переключения передач, процессов, протекающих в системе маслопитания ГМП, которая позволяет исследовать эффективность электронно-гидравлической системы управления;
- экспериментальные и расчетные данные о переходных процессах, протекающих при переключении фрикционных элементов, и обоснование выбора способов регулирования перекрытия фрикционных эле
ментов при переключении передач с помощью электронно-гидравлической системы управления;
- исследования влияния закона регулирования давления в главной магистрали на плавность переключений передач, на внутренние потери мощности ГМП и влияние этих потерь на топливную экономичность автомобиля;
- исследование влияния управления дроссельной заслонкой двигателя при переключении передач на параметры процесса;
- экспериментальная оценка плавности переключений передач ШІ легковых автомобилей малого класса.
Проведенные исследования позволили разработать техническое задание на ШП с электронно-гидравлической системой управления для перспективных моделей БАЗ и АЗЛК [17].
Предложенные способы управления исполнительными элементами ГМП позволяют упростить конструкцию гидравлического блока, улучшить качество процессов переключения передач, снизить внутренние потери мощности ГМП.
Разработанная математическая модель и методика расчета процессов переключения передач повышает качество проектирования элементов системы маслопитания и электронных управляющих устройств.
Разработанная методика экспериментальной оценки плавности переключений ШП может быть использована при решении практических задач, связанных с исследованиями и разработкой новых механизмов и устройств для снижения динамических нагрузок при переключении передач, а также для сравнения уровня комфортабельности автомобилей с IMI.
Результаты расчетных и экспериментальных исследований были использованы при выполнении работ, предусмотренных тематическим планом НИР НАМИ (темы Ш 20-73, 36-80, 107-81, 92-84), и планами контрактов (JS№ 70241, 70552) между В/О "Внештехника" и П/0 "Политехна" (ЧССР) по созданию семейства гидромеханических передач для автомобилей ВАЗ и АЗЛК.
Обзор и анализ работ, посвященных исследованиям процессов переключения передач, определению потерь мощности в ГМП, оценке плавности, переключений передач ГМП с автоматическим управлением
К первым исследованиям процессов переключения передач в трансмиссиях относится работа М.А.Айзермана [22], в которой отмечается, что для устранения толчков при переключении передач важно, чтобы в момент включения сцепления была возможно меньше разница между частотами вращения соединяемых фрикционных поверхностей. Основы расчета процессов, протекающих в ГМП изложены в книге Прокофьева В.Н. [23].
Исследованию переходных процессов при переключении передач посвящены работы [25, 26, 27, 28, 29, ЗО, Зі].
Большие теоретические и экспериментальные работы по изучению процессов переключений в ШІ для городских автобусов проведены под руководством А.Н.Нарбута [32, 33, 34, 35J.
В работе [34]приводятся результаты расчетных и экспериментальных исследований процессов переключений двухступенчатой ГМП автобуса с вальным механическим редуктором. Для снижения динамических нагрузок при переключении рекомендовано применять разработанные конструкции: при переключении с низшей передачи на высшую -клапан задержки, а при переключении с высшей передачи на низшую -клапан нейтрали.
В работе [Зб] рассмотрено влияние характеристик двигателя, гидротрансформатора, моментов инерции и трения фрикционов на процесс переключения. Уравнения, описывающие работу ІШІ, применены в безразмерном виде, для чего все параметры, изменяющиеся в процессе переключения, были отнесены к тем же параметрам непосредственно перед началом переключения. Это позволило провести обобщенные исследования.
В работе LgoiClt F. [Зб] рассмотрены переключения без разрыва мощности в автоматической коробке передач с планетарным механическим редуктором. Приводятся дифференциальные уравнения, описывающие различные виды переключений. Интегрированием этих уравнений, задавшись величиной фактора комфорта (плавности переключения), определяется время процесса переключения. Затем определяется энергия, выделяемая при переключении, которая должна быть не выше допустимого значения. В противном случае уменьшается время переключения и весь расчет повторяется. Достоинством этого метода расчета процессов переключений является простота. Однако, из-за ряда допущений (не учитываются жесткости элементов трансмиссии, моменты передаваемые фрикционными элементами задаются линейной функцией по времени) эту методику расчета для исследования электронно-гидравлической системы управления применить нельзя.
Теоретические исследования переходных процессов при включении сцепления приводятся в работах Петрова В.А. [37, 38], в которых отмечается, что для получения оптимального процесса переключения передач с перекрытием необходимо по определенному закону, в зависимости от времени изменять момент трения переключаемых фрикционов.
О необходимости перекрытия передач при переключении с низшей передачи на высшую и регулирования времени разрыва потока мощности имеются указания в работе В.Ф.Бялоцкого [39].
В работах [39, 40, 41, 42, 35] отмечается, что минимальным динамическим нагрузкам при переключении с низшей передачи на высшую соответствует некоторое оптимальное время перекрытия, при котором начало буксования выключаемого фрикциона соответствует началу буксования включаемого фрикциона.
Одним из путей снижения динамических нагрузок при переключении передач является регулирование давления в гидравлической магистрали ГМП.
В работе [43] показано, что снижение давления в гидравлической системе ГМП промышленного трактора приводит к существенному уменьшению динамических нагрузок в трансмиссии на различных режимах движения. При этом повышение работы буксования фрикциона происходит на фоне общего снижения средней мощности буксования.
В работах Гируцкого О.И. [44, 45] отмечается, что плавное включение фрикционных муфт на всех режимах работы двигателя и гидротрансформатора можно достичь сохранением постоянства коэффициента запаса по сцеплению путем регулирования главного давления в системе управления. В работе также дана классификация систем регулирования главного давления. Проведен анализ систем маслопитания ГМП грузовых, легковых автомобилей и автобусов.
При исследовании процессов переключений передач большое внимание уделяется вопросам нагруженности переключаемых фрикционных элементов ГМП.
В работе [46] показано, что критерием нагруженности фрикциона является работа и мощность буксования. Приводятся зависимости, по которым расчитываются время и работа буксования фрикциона при различных условиях переключения передач. Показано влияние коэффициента запаса по сцеплению фрикциона на время и работу буксования. В работе [47] подробно рассмотрены условия работы фрикционов гидропередач легковых автомобилей. Отмечается, что основным показателем, определяющим работу фрикциона при включении, является поглащаемая фрикционом энергия или работа буксования. Рассматриваются составляющие суммарной энергии, выделяемой при переключении фрикционов и дается их конструктивный анализ. В работе также приводятся экспериментальные данные по характеристикам фрикционных материалов и параметрам буксования фрикциона при включении передачи в ГМП.
Для получения оптимальных параметров процесса переключения необходимо задавать определенный закон изменения момента трения фрикциона. Теоретические исследования этих законов проведены в работах [48, 49] .
В частности, в работе [48] отмечается, что изменение момента трения сцепления по косинусоидальнои зависимости дает наименьшие динамические нагрузки. В работе [49] получено, что характер оптимальной зависимости нарастания момента трения сцепления близок к зависимости, описываемой многочленом третьей степени по времени. При этом: сначала момент трения интенсивно растет, затем в течение некоторого времени остается постоянным, далее вновь быстро возрастает до максимального значения.
Разработка алгоритма и программы расчета процессов переключения передач на ЭЦВМ
Необходимость в этом возникла в связи с тем, что величина времени открытия составляет до ОД с - за это время существенно изменяются переменные дифференциальных уравнений. Кроме того, без учета этого времени невозможно точно выбрать время задержки выключения фрикциона (для обеспечения требуемого перекрытия). В подпрограмму "/WIPF" из подпрограммы решения дифференциальных уравнений передается время t , скорости вращения масс и (/ » относительные скорости вращения дисков. Процесс включения золотника задавался скоростью его перемещения Д Иг , определенную экспериментальным путем. Во время перемещения золотника изменя лось гидравлическое сопротивление канала от j до уа (истечение жидкости через щель площадью д Ss ). Далее процесс наполнения рассчитывался по четырем этапам, которые описаны в разделе 2.1. После получения величины давления под поршнем фрикциона, в зависимости от относительной скорости вращения дисков выбирался коэффициент трения, далее подсчитывался момент, передаваемый фрикционом. Подпрограммы расчета слива фрикционов а и &4 по структуре аналогичные подпрограмме "Nl\PF . Уравнения, описывающие процессы слива приведены в разделе 2.1. Кроме этого, для обеспечения различного перекрытия фрикционов Ss із S , подпрограммы слива имели элемент задержки выключения фрикциона $з (рис. 2.2). Время задержки выключения задавалось в исходных данных основной программы. 2.3. Результаты теоретических исследований процессов переключения передач ГМП. В качестве объекта исследования был выбран автомобиль с двигателем рабочим объемом 1500 см3 и ГМП, выполненной по схеме (рис. 2.1). Исследовались только переключения вверх, т.е. 1-2 (с первой передачи на вторую) и 2-3 (со второй передачи на третью). Обратные переключения осуществляются в данной ШП включением муфты свободного хода, которая обеспечивает поддержание параметров процесса переключения на требуемом уровне. Поэтому эти переключения не исследовались. Все переходные процессы рассчитывались при трех значениях угла открытия дроссельной заслонки двигателя: максимальном (сктах, соответствует переключениям при максимальном открытии дроссельной заслонки), среднем ( о(.сР ) и минимальном ( dt »t ). При этом скорости переключения для данных углов открытия дроссельной заслонки двигателя выбирались в соответствии с законом, обеспечивающим получения оптимальных тяговых и тошшвно-экономических качеств автомобиля [із]. В качестве исследуемых критериев процесса переключения передач были выбраны: размах колебания производной продольного ускорения автомобиля [67] (в а/с , 9,8 м/с3) и работа буксования за одно переключение [47].
Эти два критерия в эксплуатации наиболее полно характеризуют плавность переключений передач ГМП и нагруженность фрикционных элементов. Параметрами, с помощью которых анализировались переходные процессы, были выбраны: момент трения фрикционных элементов, угол открытия дроссельной заслонки, частота вращения коленчатого вала двигателя, мощность буксования включаемого фрикциона. Особенности формирования процесса переключения данного вида рассмотрим на примере переключения 2-3, рис. 2.1. Переключение 2-3 обеспечивается включением фрикционов Sii Sa. При этом фрикцион SH остается включенным. Таким образом, при формировании этого переключения необходимо выбрать оптимальный закон управления включением фрикциона Sa . Как было сказано выше, система управления ІМП должна быть максимально упрощена. Поэтому применить известные способы управления давлением в магистрали нагнетания фрикциона Ss (например, гидроаккумуляторы, дроссельные золотники) в данном случае нельзя. Одним из способов управления этим фрикционом является - регулирование давления в главной магистрали. Ниже приводятся результаты расчетных исследований влияния величины давления в главной магистрали на параметры переходного процесса при переключении 2-3 (рис. 2.5.-2.7.). Как следует из рассмотренного выше материала для данного способа регулирования переменным параметром процесса переключения является величина момента трения включаемого фрикциона. Изменяя величину давления в главной магистрали, можно влиять на темп нарастания момента трения, что позволит изменять параметры характеризующие процесс переключения. На графиках рис. 2.5-2.7 показано изменение по времени момента трения фрикциона для разных углов открытия дроссельной заслонки. Как видно из графиков темп нарастания существенным образом зависит от величины Р_,_ .
Из анализа кривых также видно, что на процесс наполнения фрикциона, кроме величины Р оказывает влияние также величина центробежного дав ления во вращающемся гидроцилиндре фрикциона (т.к. по закону переключения для различных углов открытия дроссельной заслонки необходимо обеспечивать различные скорости переключения передач). На графиках показаны точки (ар а2» а3) в которых происходит замыкание фрикциона. В зоне с меньшим моментом, чем момент в точках а передаваемый фрикционом крутящий момент зависит от величины давления в цилиндре (т.е. определяется величиной Ргл и характеристикой гидравлической магистрали подвода).
Выбор законов управления фрикционными элементами и подачей топлива в двигатель при переключении передач
При исследовании процессов переключения передач с автоматическим управлением дроссельной заслонки двигателя (глава П) было установлено, что для переключения 2-3 кривые критерия плавности переключения имеют зоны минимальных значений. Наименьшая работа буксования включаемого фрикциона получается при полном прикрытии дроссельной заслонки. Минимизируя кривые РК производной ускорения, был получен закон управления механизмом прикрытия дроссельной заслонки двигателя. Этот закон представлен на рис. 3.9. (кривая I). На рисунке показано как изменяются параметры процессов переключения 1-2 и 2-3 для этого закона прикрытия дроссельной заслонки. Анализируя закон по графикам, приведенным на рис.2.16 (кривые I), можно отметить, что при переключении со средним углом открытия дроссельной заслонки (с 0 = 50 %) имеется резерв снижения работы буксования и критерия плавности.
Поэтому при tfe = 50 % дроссельная заслонка должна быть полностью прикрыта. Такой закон показан на рис. 3.9. (кривая 2). По сравнению с первым этот закон управления прикрытием дроссельной заслонки обеспечивает при о,= 50 % снижение PKJ1 с 2,1 й/с до 1,75 Ые и снижение работы буксования включаемого фрикциона в среднем на 1,4 кДж - для переключения 1-2. При этом несколько ухудшилась плавность переключения 2-3: увеличился с 1,1 g/с до 1,5 ewe (по абсолютной величине это значение критерия плавности находится на минимальном уровае по субъективным оценкам [76] . Таким образом,закон управления, представленный на кривой 2, рис. 3.9. можно считать более приемлемым.
Влияние различных законов управления ГМП на параметры процессов переключения показаны на рис. 3.10.
Анализируя представленные кривые, можно отметить,что применение автоматического управления дроссельной заслонкой двигателя позволяет существенно улучшить плавность переключения 2-3 при полном открытии дроссельной заслонки. По сравнению с системой регулирования давления в главной магистрали от нагрузки двигателя (кривые 2) автоматическое управление дроссельной заслонкой по закону/представленному на рис. 3.9., снижает величину критерия плавности с 3,0 arc до 1,5 а/е и работу буксования с 5,5 кДж до 2,9 кДж.
Применение управления дроссельной заслонки при переключении 1-2 позволяет сохранить плавность переключения на таком же уровне, как и для системы с регулированием давления в главной магистрали в зависимости от нагрузки двигателя и режима работы гидротрансформатора. При этом работа буксования снижается (по сравнению с этим же законом) в 2-2,5 раза.
Функциональная схема устройства для управления подачей топлива в двигатель при переключении передач показана на рис. 3.11. При подаче устройством 4 сигнала на переключение передач электромагнитам 3 одновременно подается сигнал блоку управления 9 механизма прикрытия дроссельной заслонкой 10. Блок управления осуществляет прикрытие дроссельной заслонки по выбранному закону в зависимости от сигнала с датчика нагрузки 5 (обеспечения закона управления дроссельной заслонкой может осуществляться также механическим способом). Сигнал на включение механизма 10 подается устройством сравнения 8, если скорость автомобиля и частота вращения двигателя на передачах достигнет значений, при которых скорости дисков включаемых фрикционов будут равны. При этом не требуется обеспечение задержки выключения фрикциона Sa при переключении 1-2. На основании изложенного материала можно сделать следующие выводы: 1. При исследовании баланса внутренних потерь ГМП было уста новлено, что потери на привод масляного насоса составляют до 50 % от общих потерь. Уменьшение давления в главной магистрали ГМП УЕМВ-ЧЗМ-НАМИ в 2 раза уменьшает на 15-30 % момент на холостую прокрутку ШІ в зависимости от частоты вращения входного вала. В ІМП серийного производства модели QrM-3-DHV снижение давления в главной магистрали с 1,1 МПа до 0,6 МПа приводит к уменьшению момента на холостую прокрутку на I передаче на 14-21 %, на нейтрали - на 11-29 % в зависимости от частоты вращения входного вала ИП. 2. Экспериментальные исследования показали, что снижение давления в главной магистрали влияет на топливную экономичность. Например, уменьшение давления с 0,7 МПа до 0,3 МПа на Ш передаче приводит к снижению потерь на холостую прокрутку МП в среднем на 1,7 Им. При этом расход топлива двигателя уменьшается при частоте вращения двигателя 200 с"1 на 0,15 кг/ч (6,5 %), при 300 с на 0,25 кг/ч (7,1 %).
Исследование продольных колебаний кузова автомобиля при движении в условиях специальных дорог
При оценке плавности переключений различных моделей ІМП необходимо точно соблюдать условия сравнимости, которые определяются как одинаковыми видами переключений, так и постоянными дорожными условиями. Кроме того, при исследовании некоторых видов переключений (например, при разгоне на режиме " К Сек- down ") скорости переключения передач автомобиля превышают максимально допустимые скорости движения на автомобильных дорогах СССР.
Поддержание постоянных дорожных условий и движение с большими скоростями возможно только в условиях специальных дорог. В связи с этим на автополигоне были проведены исследования по выбору условий проведения испытаний по оценке плавности переключений ТШ,
При движении по дороге автомобиль помимо колебаний от действия динамического момента в трансмиссии при переключении передач испытывает также продольные колебания от микронеровностей дорожного полотна.
Вследствие того, что колебания двух видов могут накладываться, возникла необходимость в исследовании продольных колебаний кузова автомобиля с целью их точного разделения и получения объективной картины процесса переключений IMI. Для этого были проведе дены испытания на дорогах с различным качеством покрытия. Испы-тывался легковой автомобиль малого класса, оборудованный ГШ ОТПЗ-ЧВМ-НАМИ. Переключения передач в ШП производились при разгоне с углом открытия дроссельной заслонки 50 %, При этом на ленту осциллографа регистрировались продольное ускорение кузова автомобиля, время и частота вращения двигателя (для определения начала и конца процесса переключения). Из анализа полученных осциллограмм следует, что на дороге с высокой степенью ровности (средняя квадратическая высота неровностей о = 0,006 м) продольные колебания кузова при переключении легко выделить. На дорогах худшего качества ( о = 0,010 ми 0 = 0,014 м) из-за увеличения амплитуд продольных колебаний от неровностей дороги выделить колебания, связанные с процессом переключения ГМП затруднительно или вовсе невозможно. Учитывая, что дороги могут иметь достаточно большие величины неровностей (например, дороги с асфальтным покрытием имеют а = 0,008 - 0,0126 м, дороги с цементно-бетонным покрытием - СУ= 0,005 - 0,0124 м), испытания по определению плавности переключений должны проводиться на специальных участках дорог с высокой степенью ровности (средняя квадратическая высота неровностей не более 0,010 м).
Для выбора методов объективной оценки плавности переключения IMI легковых автомобилей шлого класса и условий сравнимости различных марок автомобилей и моделей ШП необходимо было оценить влияние некоторых эксплуатационных факторов на продольные колебания кузова автомобиля при переключении передач.
Вследствие наличия динамического момента в трансмиссии при переключении передач ШП, на ведущих колесах автомобиля возникают касательные реакции, которые уравновешиваются силой инерции автомобиля, составляющей силы веса (при движении на подъеме) и возникающими при этом касательными реакциями на ведомых колесах. Рассматривая условие равновесия этих сил, можно установить, что на величину продольного ускорения автомобиля при переключении влияют такие эксплуатационные факторы, как тангенциальная жесткость шин, масса автомобиля, угол наклона дорожного полотна. Следует отметить также, что коэффициент сцепления шин с дорогой косвенно влияет на величину продольного ускорения: при его уменьшении у шин появляется пробуксовывание и часть динамического момента на колесах тратится на скольжение.
Для получения качественной картины влияния перечисленных факторов были проведены испытания, причем каждая серия из шести заездов отличалась изменением только одного фактора. Исследовалось колебание продольного ускорения кузова легкового автомобиля малого класса при разгоне с углом открытия дроссельной заслонки 50 %. При испытаниях на спусках и подъемах переключение передач производилось принудительно при частоте вращения коленчатого вала двигателя 350 с , что соответствовало переключениям на горизонтальном участке. Это было вызвано необходимостью поддержания постоянным значение динамического момента при переключении. Ос-редненные результаты испытаний сведены в табл. 4.3.
Как видно из таблицы, уменьшение давления воздуха в шинах с 0,25 МПа до 0,13 МПа привело к уменьшению РК продольного ускорения с 0,19 а до 0,14 а для переключения 1-2 и с 0,15а до 0,12а для переключения 2-3.
При исследовании влияния массы автомобиля на продольные колебания из-за наличия тяжелой измерительной аппаратуры испытания проводились со значениями массы, отличными от стандартных.
