Studiul solutiilor similare si tendintelor de dezvoltare

STUDIUL SOLUTIILOR SIMILARE SI TENDINTELOR DE DEZVOLTARE

1.1. Solutii similare

In vederea proiectarii unui nou tip de autovehicul trebuie sa se tina seama de datele impuse prin tema. Aceste date precizeaza anumite particularitati legate de destinatia si performantele autovehiculului, fiind necesara, intr-o prima etapa, gasirea unor solutii constructive deja existente, ale caror caracteristici sunt asemanatoare cu cele ale autovehiculului impus prin tema de proiectare.

Literatura de specialitate cuprinde, pentru fiecare categorie de autoturisme, informatii legate de organizarea generala, de modul de dispunere a motorului si puntilor motoare, de organizarea transmisiei etc. De asemenea, sunt date principalele dimensiuni geometrice, greutatea utila si proprie, tipurile sistemelor de directie si franare, tipul suspensiei etc.

Modele similare au fost extrase din Auto Catalogul editat de “auto motor si sport” si de pe site-urile revistelor AutoMondial, AutoSpecial, Motor si Sport, Motor Extrem.

In tabelul 1.1 se prezinta, pentru segmentul autoturismelor cu performante apropiate autoturismului din tema de proiectare principalii parametrii constructivi si ai performantelor pentru un numar de 10 modele.

Analizand cu atentie toate aceste informatii si avand in vedere tendintele de dezvoltare caracteristice categoriei de autoturisme cercetate se pot stabili, pentru inceput, prin comparare, unele date initiale, absolut necesare pentru calculul de predimensionare, cum ar fi : organizarea generala, amenajarea interioara, dimensiunile geometrice, greutatea autoturismului si repartizarea sa pe punti, alegerea pneurilor si determinarea razei de rulare etc.

Prin tema de proiectare, s-au impus numarul de locuri (n=2), viteza maxima (v_max=186Km/h) a autocamionetei, masa utila transportata (m_u = 900Kg) si acceleratia in prima treapta a cutiei de viteye(a₁ = 2,8 m/s²), impunerea acestor doua conditii permitand o lejeritate moderata in ceea ce priveste stabilirea celorlalte caracteristici ale acestuia.

In privinta dimensiunilor geometrice, in figurile 1.1 . 1.5 se prezinta analize comparative, pentru fiecare dimensiune, denumita criteriu de analiza.

Pentru criteriu s-a determinat o valoare medie care cu mici modificari va fi folosita pentru reprezentarea automobilului ce urmeaza a fi proiectat.

Marimea ampatamentului (fig. 1.1) este orientata spre valoarea aleasa ca medie cu mici abateri de la aceasta pentru fiecare model in parte.( Valoarea medie: 2962 mm).

Lungimea (fig. 1.2) se reprezinta de asemenea ca o dimensiune compacta datorata asemanarii solutiilor de organizare. (Valoarea medie: 4534 mm).

In ceea ce priveste latimea (fig. 1.3 )autovehiculelor prezentate in solutiile similare se constata ca este orientata catre valoarea medie. (Valoarea medie: 1835 mm).

Inaltimea (fig. 1.4) acestor autovehicule este apropiata de valoarea medie. (Valoarea medie: 1509 mm ).

Ecartamentul (fig. 1.5) (Valoarea medie: E_1med=1610 mm, E_2med=1610 mm).

In continuare, pe baza datelor din tabelul 1.1., in figurile 1.6 . 1.10, s-a extins studiul de analiza comparativa pentru o serie de criterii definite cu ajutorul performantelor energetice ale motoarelor, dinamice de viteza maxima si de consum de combustibil.

In figura 1.6 este prezentat ca marime de interes raportul P_max/M_a dintre puterea maxima dezvoltata de motorul autovehiculului, P_max si masa proprie a autovehiculului, M_a. Acest parametru are semnificatia unui indice de motorizare. imbunatatirea performantei de motorizare facandu-se la cresterea valorii acestui parametru.

Figura 1.7 prezinta ca indice de performanta raportul dintre consumul mediu de combustibil la o suta de kilometrii, Q_100 si puterea maxima a motorului, P_max, raport notat Q_100/P_max. Acest parametru care reflecta cantitatea de combustibil consumata pentru producerea unei puteri unitare pe un spatiu de 100 km scoate in evidenta performantele motoarelor utilizate. Fata de valoarea medie a autoturismelor din esantionul analizat, performanta spre exprima prin reducerea valorii.

O alta marime folosita este prezentata in figura 1.8. Raportul v_max/M_a, dintre viteza maxima pe care o atinge autovehiculul, v_max si masa proprie a autovehiculului, M_a da indici asupra performantelor dinamice de viteza maxima ale autoturismelor similare, aratand cu ce viteza este propulsat fiecare kg din masa autoturismului. Fata de valoarea medie a acestui parametru pentru autoturismele din esantionul analizat, cresterea performantei se exprima prin cresterea valorii parametrului.

Un alt parametru de interes, reprezentat in figura 1.9, este raportul dintre consumul mediu de combustibil Q_100 [litri/100km] si masa autovehiculului, M_a [kg]. Acest parametru, cu semnificatia unui indice de performanta al constructiei automobilului evalueaza economicitatea functionarii autovehiculului. Sporirea performantei consumului de combustibil pentru transportul masei se obtine prin reducerea marimii acestui parametru.

In figura 1.10 se reprezinta un parametru de analiza comparativa ce exprima influenta nivelului de motorizare asupra performantei dinamice de viteza maxima, (v_max/P_max). Parametru reprezinta un criteriu de perfectiune al constructiei de autovehicule prin exprimarea vitezei imprimate de fiecare unitate de putere dezvoltata de motor. Cresterea performantei se exprima prin cresterea valorii parametrului.

1.2. Tendinte de dezvoltare

Pentru alegerea sau determinarea parametrilor initiali care intervin in calcul este necesar, pe langa studiul solutilor constructive asemanatoare, deja existente in lume, sa se faca si o cercetare a tendintelor de dezvoltare specifice categoriei de autovehicule studiate.

Directiile de dezvoltare au in vedere sa sublinieze orientarea generala in ceea ce priveste modul de organizare a familiei de autovehicule studiate, modul de dispunere a motorului, organizarea si tipul transmisiei, constructia sistemelor si a instalatiilor auxiliare, amenajarea interioara, etc.

Eseu: Transportul naval - implicatii asupra dezvoltarii economice a zonei de litoral si Delta Dunarii Document online: Prescriptii referitoare la conceptia, constructia, controlul si incercarile cisternelor mobile si ale containerelor de gaze cu elemente multiple (cgem

Autoturismele, definite ca fiind autovehicule destinate transportului de persoane, avand o capacitate de cel mult opt locuri, au stat si stau in permanenta in atentia marelui public, datorita implicarii lor tot mai intense in viata cotidiana.

Constructia autoturismelor, a elementelor componente, se perfectioneaza permanent, urmarindu-se imbunatatirea performantelor de dinamicitate sau franare, a performantelor de economicitate, de stabilitate si de confort, de securitate activa si pasiva, etc. Domeniile de actiune s-au extins asupra tuturor partilor componente ale autoturismului si se aplica cele mai noi si eficiente solutii de imbunatatire sau schimbare a acestora.

Astfel, motoarele autoturismelor au beneficiat de o atentie deosebita, eforturile de sporire a performantelor fiind indreptate pe multe directii: cresterea performantelor functionale si constructive prin gestionarea electronica a regimurilor de functionare, reducerea consumului de combustibil, marirea puterii litrice, reducerea costurilor de fabricatie, reducerea emisiilor nocive din gazele de evacuare, realizarea de motoare cat mai fiabile, cat mai usoare si cat mai compacte. Se remarca tendintele de aplicare tot mai frecventa a injectiei de benzina cu comanda electronica, mono sau multipunct, in detrimentul motoarelor cu carburator, ca si dezvoltarea motoarelor cu aprindere prin comprimare, datorita consumului specific de combustibil mai redus, in comparatie cu motoarele cu aprindere prin scanteie.

Folosirea motorului Diesel pe autoturisme a devenit realista cand turatiile maxime ale acestuia au depasit 4200 — 4400 rot/min, realizandu-se exemplare ce dezvolta 5000 rot/min. Perfectionarea acestor motoare privind reducerea zgomotului, a poluarii, a pornirii usoare pe timp friguros, a facut progrese remarcabile si le-a asigurat cresterea ponderii proprii in detrimentul motoarelor cu aprindere prin scanteie.

O alta preocupare constanta este aceea a crearii unor familii de motoare, pornindu-se de la un monocilindru sau de la un motor de baza, de la care, in functie de necesitati, se realizeaza o serie de motoare cu capacitati diferite, avand unele parti componente identice, procedeul favorizand folosirea tipizarii in tehnologia de fabricatie si exploatare a autoturismelor.

Folosirea supraalimentarii prin diferite procedee este tot mai des intalnita la motoarele de autoturisme, aceasta asigurand cresterea puterii si momentului motor maxim, cu scaderea turatiilor corespunzatoare si a consumului de combustibil, injectia de benzina este mult cercetata, perfectionata si aplicata la productia de serie deoarece, completata cu comanda si control electronic, este in masura sa asigure performante superioare in ceea ce priveste reducerea consumului de combustibil, reducerea emisiilor poluante si ridicarea gradului de securitate a conducerii autoturismului.

Aprinderea cu comanda electronica este o varianta des intalnita cu influenta benefica asupra consumului de combustibil, prin declansarea avansului la aprindere dupa legea optima.

Sistemele de injectie electronica Diesel ca si sistemele de injectie cu benzina evolueaza permanent, fiind tot mai raspandite, datorita controlului electronic al principalilor parametrii (presiune, debit, cantitatea de combustibil injectat, etc.) care conduce la cresterea performantelor functionale si economice ale motoarelor respective.

Reducerea dimensiunilor de gabarit si a consumului de metal constituie si in continuare o sursa de cercetare permanenta, ea fiind realizata prin fortarea motoarelor, cand se dezvolta puteri tot mai ridicate pe unitatea de cilindree si realizarea cilindreei unitare cu o masa cat mai mica.

Numeroase sunt si preocuparile legate de ameliorarea formei camerei de ardere, a tubulaturii de admisie si evacuare, a geometriei de dispunere si actionare a supapelor, a numarului, marimii si locului de amplasare, a functionarii cu dispozitive de alimentare stratificata cu combustibil, a inlocuiri materialelor metalice cu materiale ceramice, a realizarii motoarelor adiabatice sau cu raport de comprimare variabil, etc.

Ultimele realizari in domeniul alimentarii, aprinderii si arderii, care permit reglaje imbunatatite de avans si dozaj, au condus la cresterea performantelor motoarelor, la reducerea consumului de combustibil si a agentilor poluanti. Se fac in prezent eforturi considerabile pentru limitarea emisiei de gaze nocive prin folosirea unor dispozitive de purificare a gazelor de evacuare sau a unor catalizatori — purificatori ai acestor gaze.

Transmisia autoturismelor a constituit si constituie obiectul unor continue cercetari urmarindu-se prin solutiile constructive propuse, o cat mai buna corelare intre momentul motor activ si cel rezistent, reducerea consumului de combustibil, sporirea sigurantei si confortului de conducere. Se constata ca pe langa transmisiile mecanice clasice se folosesc si alte categorii de transmisii, cum sunt cele automate. cele cu variatie continua a raportului de transmitere, sau, mai nou, cele electrice.

La transmisiile mecanice ale autoturismelor sunt tot mai raspandite cutiile de viteze cu cinci sau sase trepte de mers inainte, ultima treapta avand, de obicei raportul de transmitere subunitar, fiind ,,treapta economica”. Aceasta, atunci cand este cuplata, conduce la reducerea consumului de combustibil, prin micsorarea turatiei motorului si aducerea acestuia in zona turatiei economice. Aparitia cutiilor de viteze cu sase trepte de mers inainte asigura autoturismelor performante de dinamicitate si economicitate tot mai ridicate. Cutiile de viteze secventiale constituie aparitii recente, care asigura optimizari ale procesului de cuplare a treptelor de viteze, ale constructiei si functionarii acestora. Ele conduc la cresterea confortului de conducere si la imbunatatirea sigurantei in deplasare.

Transmisia automata face progrese mai lente, datorita costului ridicat al fabricatiei si al consumului de combustibil sporit, in comparatie cu cel al transmisiei clasice. Totusi se remarca introducerea microprocesoarelor de bord, care gestioneaza functionarea transmisiei automate, alaturi de functionarea motorului, a franelor, a suspensiei, a directiei, etc. Performantele atinse de ultimele transmisii automate cu comanda electronica, avand 5 sau 6 trepte de mers inainte, tind sa micsoreze si chiar sa elimine dezavantajele pe care le au aceste transmisii in comparatie cu transmisiile mecanice, clasice, neautomate, in ceea ce priveste dinamicitatea si consumul de combustibil se remarca aparitia unor regimuri de deplasare economice” sau sportive”, care asigura autoturismelor performante de economicitate, respectiv de dinamicitate, similare cu cele asigurate de transmisiile clasice.

Transmisia cu variatie continua a raportului de transmitere - CVT -(Continuously Variable Transmission) se intalneste tot mai frecvent la autoturismele de clasa mica si mijlocie, datorita asigurarii unor rapoarte de transmitere care se modifica si se adapteaza continuu, automat, la modificarea rezistentelor la inaintare ale automobilului.

0 alta preocupare tot mai raspandita, in special la autoturismele sport, la unele autoturisme de oras si chiar la unele miniturisme, este aceea a tractiunii integrale, cu folosirea unor diferentiale interaxiale blocabile sau, mai frecvent, autoblocabile, tendinta existenta deja in cazul autoturismelor tot-teren, avand ca efect cresterea confortului de conducere si a sigurantei in exploatare, imbunatatirea capacitatii de trecere si a stabilitatii. Repartizarea optima a momentului motor intre puntile motoare fata si spate trebuie sa se faca in functie de aderenta existenta la rotile fiecarei punti motoare.

Amplasarea grupului motopropulsor, longitudinal sau transversal, fata sau spate, se face avand in vedere avantajele si dezavantajele pe care fiecare dintre aceste variante de organizare le are asupra confortului si spatiului destinat pasagerilor, asupra complexitatii constructiei transmisiei, a modului de organizare a celorlalte sisteme ale automobilului.

Pentru imbunatatirea dinamicii in regim de tractiune, autoturismele au fost dotate cu sisteme de control al tractiunii (ASR), care indeplinesc in general urmatoarele functiuni: corijarea actiunilor de comanda ale conducatorului auto in raport cu regimul de deplasare al automobilului si aderenta rotilor cu calea de rulare, asigurarea stabilitatii si maniabilitatii, imbunatatirea tractiunii la demaraje si in conditii dificile de drum, informarea conducatorului auto asupra aparitiei situatiilor deosebite ce duc la patinarea uneia sau mai multor roti.

Suspensia autoturismelor a facut obiectul unor studii aprofundate privind conditionarea reciproca dintre pneu, suspensie si calea de rulare. Acestea au permis sa se obtina, prin simularea pe calculator a fenomenelor complexe care au loc in timpul deplasarii autoturismului, a suspensiei corespunzatoare pentru fiecare model cercetat.

Echiparea autoturismelor cu suspensii independente pe toate rotile, prin folosirea amortizoarelor hidraulice si hidropneumatice si a corectoarelor de ruliu a contribuit la marirea confortului, a sigurantei in deplasare si a stabilitatii.

Suspensia mecanica clasica este supusa unor modificari permanente, urmarindu-se perfectionarea cinematicii sale, a legaturii intre suspensie si structura de rezistenta a automobilului, a atenuarii socurilor si vibratiilor primite de la roti, a cinematicii rotilor directoare, a confortului pasagerilor.

Suspensia hidropneumatica, caracteristica autoturismelor fabricate de conceptul Citroën, asigura un confort optim pasagerilor, in sensul pastrarii unei pozitii constante a caroseriei, prin corelarea miscarilor tuturor rotilor automobilului, indiferent de calitatea caii de rulare.

Sistemul de fanare cunoaste, de asemenea, preocupari intense de imbunatatire, generalizare avand sistemul de franare cu dublu circuit.

Autoturismele sunt echipate fie numai cu frane disc, fie cu frane mixte, adica cu frane cu tambur la rotile din spate si cu frane disc la rotile din fata, frane autoreglabile, care compenseaza automat uzura garniturilor de frictiune si limitatoarelor de franare, care distribuie fortele de franare la puntile automobilului in functie de incarcarea dinamica a acestora.

Sistemele de franare cu control electronic, asa numitele ABS (Anty Blocking System), care impiedica blocarea rotilor in cazul franarilor intensive si care permite pastrarea controlului automobilului in orice situatie, cunosc o larga utilizare, la aproape toate categoriile de automobile. De asemenea se generalizeaza indicatoarele de uzura a garniturilor de frana, franele autoreglabile servomecanismele de actionare a franelor, comandate de instalatii specifice.

Sistemul de directie se realizeaza in solutii constructive legate de tipul suspensiei folosite, in scopul asigurarii unei cinematici corecte rotilor de directie. Ca tendinte actuale se remarca cresterea comoditatii de conducere si sigurantei in deplasare prin extinderea folosirii servodirectiilor si la clase mai mici de autoturisme, reducerea efectului reactiilor inverse, de la roata spre volan. asigurarea cresterii sigurantei conducatorului sau pasagerilor in deplasare prin folosirea air-bag-urilor (frontale sau laterale) si prin folosirea unor volane si axe volan rabatabile sau telescopice.

Caroseria este aproape in totalitate autoportanta. Cercetarile si incercarile efectuate au condus la realizarea unor caroserii avand coeficienti aerodinamici tot mai coborati. Datorita folosirii otelurilor de inalta rezistenta, cu o limita de elasticitate ridicata, rigiditatea caroseriei, factor important in ameliorarea tinutei de drum, a fost mult imbunatatita. S-au luat masuri de reducere a greutatii proprii prin inlocuirea pieselor din metal cu piese din materiale plastice sau din materiale compozite. Se imbunatateste permanent securitatea activa si pasiva pe care automobilul o poate asigura pietonilor, respectiv pasagerilor. Insonorizarea caroseriilor a permis reducerea zgomotului.

Se folosesc caroserii monovolum, cu doua sau trei volume, in functie de modelul autoturismului.

Pentru pneurile de autoturisme, in vederea micsorarii energiei absorbite in timpul rulajului, a amortizarii socurilor, ale cresterii sigurantei si duratei in exploatare, se folosesc noi retete la fabricarea anvelopelor si camerelor de aer, se utilizeaza diferite profiluri pentru banda de rulare. Se incearca folosirea unor pneuri fara aer in interior (pneuri Denevo, folosite de firma Dunlop) sau a unor pneuri fara camera de aer, care au in interior o solutie speciala (polygel) care vulcanizeaza instantaneu o perforare a pneului (pneuri PunctureGuard), fara sa afecteze performantele pneului si, implicit siguranta in deplasare si confortul in conducere.

Aparatura de bord foloseste tot mai mult circuite integrate cu afisaj numeric, folosind tehnica fluorescentei in vid sau cu cristale lichide, care prezinta un grad ridicat de fiabi1itate. Aparatura electronica asistata de calculator este de un real folos. Ea supravegheaza si informeaza permanent conducatorul despre diferiti parametri necesari conducerii in siguranta, informeaza asupra functionarii organelor in miscare, urmareste atingerea unor limite maxime de uzura, indica consumul instantaneu si rezerva de combustibil, etc.

La toate autoturismele moderne este asigurat controlul electronic al motorului, al sistemului de franare cu antiblocare, al comenzilor cutiei de viteze, al suspensiei al radarului anticoliziune si al altor sisteme. In preocuparile specialistilor, un loc central il ocupa si dispozitivele de dirijare ale autovehiculelor, aparatura de navigatie, aparatura de urmarire, afisare a datelor (pe parbriz sau holografic).

In prezent toate marile firme constructoare de autoturisme dezvolta programe de cercetare privind cresterea securitatii in deplasare, protectia mediului inconjurator, reducerea consumului de combustibil, dezvoltarea tehnologiilor de fabricare a autoturismelor si cresterea calitatii acestora, micsorarea costurilor de productie si respectarea termenelor stabilite pentru toate etapele de conceptie, fabricare si vanzare produs.

Concluzie

Pentru alegerea sau determinarea parametrilor initiali, care intervin in calcul, se va tine seama atat de studiul solutiilor constructive asemanatoare, deja existente in lume, cat si de tendintele de dezvoltare actuale, astfel incat autoturismul ce urmeaza sa fie proiectat sa se incadreze, din punct de vedere al performantelor, atat pe ansamblu cat si pe elemente, in normele de calitate si competitivitate care caracterizeaza productia mondiala de autoturisme.