background image
background image

W dotychczasowych rozważaniach rozpatrywano równowagę 

siły napędowej i siły oporów ruchu oraz mocy na kołach 
pojazdu i mocy oporów ruchu tylko na jednym biegu. 
Rzeczywiste wykresy charakterystyk trakcyjnych 
(ruchowych) wyglądają tak jak to przedstawia rys.18.1 na 
przykładzie samochodu z czterostopniową skrzynią biegów.

Rys.18.1 Charakterystyka ruchowa samochodu w układzie a) siła - 
prędkość, b) moc - prędkość

background image

Charakterystykę ruchową w układzie moc – prędkość rys.18.1b 

sporządzono przy stałej sprawności układu napędowego, dlatego 
moc na kołach  na każdym biegu osiąga taką samą wartość 
maksymalną (im wyższy bieg tym wyższa sprawność a tym 
samym większa wartość ).

Charakterystyka trakcyjna (ruchowa) najczęściej przedstawiana jest 

graficznie w postaci wykresu zależności siły napędowej 
(dysponowanej) na kołach pojazdu od prędkości jazdy na 
wykresie są również naniesione krzywe siły oporów ruchu (siły 
zapotrzebowanej) w funkcji prędkości samochodu rys.18.2.

Rys.18.2 Charakterystyka trakcyjna (ruchowa) samochodu z 
czterobiegową skrzynią biegów

background image

Wartość siły napędowej i oporów ruchu oraz prędkość pojazdu wyznaczono z następujących zależności:

  wartość siły napędowej 

 wartość siły oporów ruchu przy 

prędkość pojazdu 

Z zależności na siłę napędową         i prędkość pojazdu v określa się pary liczb             dla prędkości 

obrotowych silnika od                          wstawiając do wzorów kolejno odpowiadające sobie pary 
wartości                odczytane z charakterystyki zewnętrznej silnika. Pary liczb            wyznaczają 
położenie punktów w układzie współrzędnych               oraz krzywej poprowadzonej przez te 
punkty.

Na wykresie charakterystyki trakcyjnej jest tyle krzywych ile przełożeń posiada skrzynia biegów w 

układzie napędowym. Krzywą oporów ruchu na drodze poziomej oznaczono przez          natomiast 
kolejne krzywe przedstawiające sumę                    dla wzniesień o coraz większym pochyleniu 
w1<w2<w3<w4<w5 oznaczono odpowiednio przez                              . Prędkość maksymalną

samochodu wyznacza rzut punktu  na oś odciętych, punkt ten powstał 

w wyniku przecięcia krzywej siły napędowej na biegu najszybszym z krzywą siły oporów ruchu na 
drodze poziomej. Z charakterystyki trakcyjnej pojazdu można określić:

prędkość maksymalną samochodu,

największe wzniesienie możliwe do pokonania na danym biegu (przełożeniu w skrzyni biegów),

największą prędkość możliwą do osiągnięcia podczas pokonywania wzniesienia o określonym 
pochyleniu.

background image

Jeżeli będą znane warunki drogowe podczas ruchu pojazdu przy stałej prędkości, opisane przez 

współczynnik oporów toczenia  i kąt nachylenia wzniesienia  wówczas z równania oporów ruchu 
możemy wyznaczyć przebieg wykresu siły oporów ruchu na danym biegu. Znane warunki drogowe 
pozwalają również obliczyć wartość siły przyczepności kół do nawierzchni drogi 
i zaznaczyć tą wartość na charakterystyce trakcyjnej rys.18.3. 

Rys.18.3 Charakterystyka trakcyjna z naniesioną siłą przyczepności

W ruchu ustalonym (  pomiędzy siłą oporów ruchu, siłą napędową oraz siłą przyczepności zachodzi 
następujący związek wynikający z:

•równania bilansu sił

•ograniczenia siły napędowej przez siłę przyczepności
 

W czasie ruchu pojazdu na pierwszym biegu przy prędkości zawartej w przedziale od v0 do v1  rys.18.3 
zwiększenie obciążenia silnika (zwiększenie momentu obrotowego) spowoduje pełen poślizg  kół 
napędzanych, ponieważ dysponowana siła napędowa na drodze o przyczepności        przekroczy wartość 
siły przyczepności 

W przedziale prędkości od v0 do v1 wykres siły napędowej Fn w funkcji v leży powyżej siły przyczepności
w tych warunkach drogowych nie można wykorzystać najwyższych wartości momentu obrotowego silnika.
 

background image

Różnicę pomiędzy siłą napędową (dysponowaną) a siłą oporów powietrza nazywamy zapasem (lub 

nadmiarem) siły napędowej.

W ten sposób możemy zapisać równanie bilansu sił tylko, dlatego że siła oporów powietrza                
           
dla danego samochodu jest z wystarczającą dokładnością jedną niezmieniającą się charakterystyką. 
Natomiast siły oporów ruchu                     zmieniają się w zależności od warunków drogowych i nie 
    
zależą od prędkości pojazdu. Na wykresie trakcyjnym                 we współrzędnych  Fz-v rys.18.4 
linie określające zmienne opory ruchu są równoległe do osi odciętej wykresu (oś ).

 
                            Rys.18.4 Wykres trakcyjny Fz=f(v)  i wyznaczenie zapasu siły napędowej na charakterystyce

Wykres ten pozwala w łatwy sposób określić siły oporów ruchu, jakie samochód pokonać musi podczas jazdy w 
różnych warunkach. W tym celu należy wykonać odpowiednią podziałkę na osi rzędnych, aby móc odczytywać 
wartości siły zapasu Fz. Pole zakreskowane na rys. 18.4 jest graficznym przedstawieniem siły zapasu podczas ruchu 
samochodu w dobrych warunkach drogowych (mały współczynnik oporów toczenia, kąt nachylenia drogi            ). Im 
większe są wartości siły zapasu tym większe przyspieszenia osiągnąć może samochód podczas ruchu. Z postaci 
jawnego równania bilansu sił po odpowiednim jego przekształceniu można wyznaczyć przyspieszenie i obliczyć jego 
wartość dla samochodu poruszającego się w określonych warunkach drogowych.

background image

 
Z ostatniego równania wynika, że największe przyspieszenie osiąga pojazd, gdy:

•ciężar pojazdu jest mały (mała masa),

•siła napędowa jest duża: moment obrotowy silnika         duży, przełożenie całkowite  w układzie napędowym duże 
(przenoszenie momentu obrotowego silnika w układzie napędowym odbywa się na najniższych biegach), promień 
dynamiczny koła       mały, sprawność mechaniczna       układu przeniesienia napędu duża,

•prędkość samochodu mała (małe wartości sił oporów powietrza),

•współczynnik oporów toczenia  i kąt nachylenia drogi  posiadają małe wartości (warunki drogowe sprzyjają małym 
oporom ruchu).
  

Do porównania własności ruchowych samochodu stosuje się również wykres trakcyjny, na którym zastąpiono zapas 
(lub nadmiar) siły napędowej  bezwymiarowym wskaźnikiem dynamicznym  rys.18.5.

Rys.18.5 Charakterystyka dynamiczna samochodu
 D=f(v) 

background image

Dla małych wzniesień z wystarczającym przybliżeniem nie popełniając dużego błędy można przyjąć, że:

 

Wskaźnik dynamiczny jest wielkością niemianowaną można go również podać w procentach wówczas:
 

background image

Dla danego samochodu wskaźnik dynamiczny jest wielkością zmienną podobnie jak 

zmienna jest siła napędowa lub zapas siły napędowej. Za wartości porównawcze 
przyjmuje się największe wartości wskaźnika dynamicznego na biegu pierwszym i 
najwyższym. Orientacyjne wartości wskaźnika dynamicznego dla różnych rodzajów 
samochodów podano w tablicy 3.1.

tablica 3.1

Przeprowadzając analizę równania                                 dla określonych warunków drogowych w których odbywa się 
ruch 

samochodu można wyznaczyć graniczne wartości charakteryzujące własności ruchowe samochodu takie jak:

•maksymalna prędkość,

•maksymalne przyspieszenie,

•największe wzniesienie, jakie pokonać może pojazd w czasie ruchu.

Maksymalną prędkość osiąga pojazd, gdy jego możliwości dynamiczne są wykorzystane tylko do pokonania siły 
oporów toczenia wówczas              natomiast w=0 , a=0. Największe przyspieszenie osiąga samochód, gdy jego 
możliwości dynamiczne w maksymalnym stopniu wykorzystane zostaną na przyspieszenie, w=0 to:

Maksymalne wzniesienie do pokonania przez pojazd jest możliwe wówczas, gdy a=0 , a możliwości dynamiczne 
pojazdu wykorzystane zostaną tylko do pokonania oporów drogowych.
 

background image

Aby zapobiec nie kontrolowanym 

poślizgom, wprowadzono systemy 
kontroli trakcji : 

System kontroli trakcji – system zaliczany do grupy systemów Advanced 
Vehicle Control Systems (albo Automated Highway Systems), którego 
głównym zadaniem jest niedopuszczenie do nadmiernego 

poślizgu

 kół 

pojazdu podczas przyspieszania (objawiającego się ich buksowaniem). 
Pośrednio systemy takie mogą wpływać również na polepszenie właściwości 
trakcyjnych pojazdu podczas ruchu w zakręcie. Większość systemów działa 
jedynie w zakresie niskich prędkości pojazdu (do 40 km/h) aczkolwiek 
budowane są też wersje działające dla całego zakresu prędkości. Jest 
kolejnym po 

ABS-ie

 systemem podwyższającym 

bezpieczeństwo czynne

Działanie systemu wpływa także na zmniejszenie zużycia opon i paliwa. 
System ten wykorzystuje elementy systemu ABS. Może również 
wykorzystywać inne elementy, jak jednostkę sterującą pracą silnika. W 
zależności od producenta samochodu system taki może posiadać różne 
nazwy. W Polsce jednym z popularniejszych określeń jest ASR (od 

ang.

 

Acceleration Slip Regulation). Nazwa ASR jest wykorzystywana w pojazdach 
produkowanych m.in przez koncern 

Mercedes-Benz

Volkswagen

Fiat

 lub 

Rover

. Koncerny Ford, Saab, Mazda oraz Chevrolet (Daewoo) stosują nazwę 

TCS (od ang. Traction control system). Firma BMW stosuje oznaczenie 
ASC+T. Stosowane są również oznaczenia TC (ang. Traction Control) i inne.

background image

W momencie rozpoznania przez jednostkę sterującą poślizgu któregoś z kół 

lub osi (różnica częstotliwości sygnałów z czujników ABS-u dla różnych 
kół, jest większa niż podczas normalnej jazdy), następuje zmniejszenie 
ich prędkości, które realizowane może być na kilka sposobów:

wykorzystanie hamulców do przyhamowania kół znajdujących się w 

poślizgu – rozwiązanie zapewniające szybki czas reakcji systemu, 
jednakże negatywnie wpływające na komfort podróży.

opóźnienie zapłonu lub całkowite jego odłączenie przy jednoczesnym 

odcięciu wtrysku

przymknięcie przepustnicy – w rozwiązaniach, gdzie przepustnica jest 

sterowana elektronicznie by wire, jest ona przymykana wbrew woli 
kierowcy. W rozwiązaniach tradycyjnych występuje dodatkowa 
przepustnica. Rozwiązanie najbardziej komfortowe, ale o najdłuższym 
czasie reakcji.

W zależności od szczegółowych rozwiązań wykorzystywany jest tylko jeden 

sposób sterowania, dwa lub wszystkie.

background image

W pojeździe bez systemu kontroli trakcji po najechaniu na śliską powierzchnię przez jedno 

z kół napędowych, spadnie opór stawiany układowi napędowemu przez to koło, koło 
zacznie się obracać szybciej, niż wynika to z prędkości toczenia się koła, w wyniku 
czego będą wzrastały obroty układu napędowego. Na skutek (efekt uboczny) działania 
mechanizmu różnicowego, który powoduje że moment obrotowy jest taki sam na 
wszystkich kołach napędzanych, drugie koło napędowe toczące się prawidłowo nie 
będzie wykorzystywać swej przyczepności. Zjawisko utrudnia ruszenie gdy jedno z kół 
jest na śliskiej nawierzchni, utrudnia jazdę po śliskiej nawierzchni szczególnie na 
zakręcie. Zjawisko to występuje też w wyniku najechania na kałużę - wówczas silnik, 
który utracił obciążenie, gwałtownie zwiększa obroty, a po odzyskaniu przyczepności 
układ napędowy musi wytracić obroty do prędkości wynikającej z prędkości jazdy, co 
wywołuje szarpnięcie pojazdem, zmianę warunków przyczepności kół do jezdni, 
bardzo niebezpieczne na zakrętach.

W samochodzie wyposażonym w system kontroli trakcji, system wykrywa taki stan - gdy 

na śliskiej powierzchni kręci się tylko jedno z kół napędowych - system kontroli trakcji 
ogranicza moc silnika, a następnie włącza częściowo hamulec ślizgającego się koła, 
tak aby układ różnicowy mimo wszystko przeniósł moment napędowy również na 
drugie koło. W ten sposób, dzięki systemowi kontroli trakcji, na śliskiej powierzchni 
optymalnie napędzane są wszystkie koła napędowe. Należy zauważyć, iż w tym 
przypadku system kontroli trakcji działa jako elektroniczna blokada mechanizmu 
różnicowego.


Document Outline