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

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

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.

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.
 

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.

 
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)

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:
 

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.
 

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.

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.

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.