MARMARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ YÜKSEK LİSANS. TAŞITLARDA GÜÇ İLETİMİ -Hesaplamalar-

Transkript

1 MARMARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ YÜKSEK LİSANS TAŞITLARDA GÜÇ İLETİMİ -Hesaplamalar-

2 Engine torque flexibility and speed flexibility Engine torque flexibility FT and speed flexibility Fn are defined by: The engine flexibility Fe is defined as the product of the two terms above: Good flexibility means that maximum torque occurs at lower speeds. In general, diesel engines work at lower speeds compared to petrol engines at similar powers. It means that they produce higher torques at lower speeds. The naturally aspired diesel engines have the characteristics that can be interpreted as high engine flexibility. It is argued that higher engine flexibility will result in less frequent shifting [5]. Behrooz Mashadi, David Crolla, Vehicle Powertrain Systems, 2012 John Wiley & Sons, Ltd

3 Internal-combustion engine, characteristics for torque and power The optimum elastic speed range lies between maximum torque and maximum power K. Reif (Ed.), Fundamentals of Automotive and Engine Technology, DOI / _8, Springer Fachmedien Wiesbaden 2014

4 Energy balance in the drivetrain In addition, an analysis of the losses that arise in the drivetrain show that, after the engine, it is the transmission which offers the most possibilities for optimization based on NEFZdriving cycle. (source: Opel) K. Reif (Ed.), Fundamentals of Automotive and Engine Technology, DOI / _8, Springer Fachmedien Wiesbaden 2014

5 Forces acting on a vehicle K. Reif (Ed.), Brakes, Brake Control and Driver Assistance Systems, Bosch Professional Automotive Information, DOI / _2, Springer Fachmedien Wiesbaden 2014

6 TAŞIT ETKİYEN KUVVETLER Boyuna araç dinamiği modelinde, tekerlek kuvvetleri ve araca etkiyen, yokuş, rüzgâr, yuvarlanma direnci gibi dirençlerin bilinmesi durumunda aracın hız ve konumu Newton un ikinci yasası yardımı ile elde edilebilmektedir. Araç üzerine etkiyen dış kuvvetler aşağıdaki şekilde sıralanabilir. Rüzgâr direnci Yokuş direnci Yuvarlanma direnci İvmelenme direnci Fren kuvvetleri Ali Boyalı, Hibrid Elektrikli Yol Taşıtlarının Modellenmesi ve Kontrolü, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Mayıs 2008

7 Temel direnç kuvvetleri As shown in Figure 1, vehicle resistances opposing its movement include rolling resistance of the tires, appearing in Figure 1 as rolling resistance torques Trf and Trr, aerodynamic drag, Fw, and hill climbing resistance (the term Mg sin α in Figure 1). Forces acting on a vehicle moving uphill. Kaynak: Modern Electric, Hybrid Electric and Fuel Cell Vehicles - Fundamentals, Theory and Design 2nd by Ehsani, 2010

8 Consider the first three of these that occur during steady-state conditions Steady-state: Kararlı/Daimi durum, sürekli rejim, kararlı hal. Headwind: Karşıdan esen rüzgar Edited by David A. Crolla, Automotive Engineering Powertrain, Chassis System and Vehicle Body; Butterworth-Heinemann, 2009

9 Yuvarlanma Direnci Güç, sınırlayıcı kuvvetlerin üstesinden gelmek için sarfedilmek zorundadır. Bunlardan bir tanesi de yuvarlanma direncidir. Yuvarlanma direnci; aracın yüklü ağırlığına, yol yüzeyinin türüne ve lastik üretiminde kullanılan malzemelere, yapı ve dizaynlara bağlı olarak değişir. Yuvarlanma direncini oluşturan ikincil nedenler olarak; tekerlek yatağı, yağ keçesi sürtünmesi ve transmisyon sistemindeki yağın çalkalanmasıdır. Yuvarlanma direnci, tekerlek yuvarlanırken zeminle temas bölgesinin ezilmesi, bu bölgeye giren lastik elemanlarının sıkışması, çıkan elemanların uzaması, bu olayın zeminde asimetrik bir basınç doğurması ve sıkışıp uzama olayının kayıplı olmasından kaynaklanmaktadır. Yuvarlanma direnç katsayısı R ile gösterilir ve R = e/r olarak formüle edilir. Burada; e= Tekerlek yükünün etkime noktasının eksenden kaçıklığı, r= Tekerlek statik yarıçapı olarak tanımlanır. Yuvarlanma direnci, yuvarlanma direnç katsayısı ile tekerlek yükünün çarpılması neticesinde bulunur. F R = R F z şeklinde formüle edilir. F R = f R (Fz Ö + Fz A )

10 Yuvarlanma Direnci Composed primarily of 1. Resistance from tire deformation ( 90%) 2. Tire penetration and surface compression ( 4%) 3. Tire slippage and air circulation around wheel ( 6%) 4. Wide range of factors affect total rolling resistance A.G. Göktan, A. Güney, M. Ereke, Taşıt Frenleri

11 Yuvarlanma Direnci Modern Electric, Hybrid Electric and Fuel Cell Vehicles - Fundamentals, Theory and Design 2nd by Ehsani, 2010

12 Yuvarlanma Direnci The rolling resistance of tires on hard surfaces is primarily caused by hysteresis in the tire materials. Figure shows a tire at standstill, on which a force, P, is acting at its center. The pressure in the contact area between the tire and ground is distributed symmetrically to the central line and the resultant reaction force, Pz, is aligned to P. The deformation, z, versus the load, P, in the loading and unloading process is shown in Figure. Pressure distribution in contact area. Kaynak: Modern Electric, Hybrid Electric and Fuel Cell Vehicles - Fundamentals, Theory and Design 2nd by Ehsani, 2010

13 To keep the wheel rolling, a force, F, acting on the center of the wheel is required to balance this rolling resistant moment. This force is expressed as. Yuvarlanma Direnci where rd is the effective radius of the tire and fr = a/rd is called the rolling resistance coefficient. In this way, the rolling resistant moment can be equivalently replaced by a horizontal force acting on the wheel center in the opposite movement direction of the wheel. This equivalent force is called rolling resistance with a magnitude of FIGURE 2.4 Tire deflection and rolling resistance on a (a) hard and (b) soft road surface. Kaynak: Modern Electric, Hybrid Electric and Fuel Cell Vehicles - Fundamentals, Theory and Design 2nd by Ehsani, 2010

14 Yuvarlanma sırasında temas yüzeyi dinamik basınç dağılımı Yuvarlanma sırasında temas yüzeyi dinamik basınç dağılımı A. G. Göktan ve Arkadaşları, Taşıt Frenleri ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları -2001/2002

15 Yuvarlanma Direnci Yuvarlanma Direnci Tekerleğin elastik yapısı nedeniyle, tekerlek temas merkezinin önünden yuvarlanmaya karşı tekerlek yuvarlanma dirençleri oluşmaktadır. Yuvarlanma direnci, kurulan modelde SAE J2452 standardında belirtilen yöntem ve katsayılar yardımı ile hesaplanmaktadır. Buna göre; P : Tekerlek basıncı [kpa] W : Tekerlekler üzerindeki yük [N] V : Araç hızını [m/s] temsil etmektedir. a, b ve c deneysel yöntemler ile elde edilmiş katsayılardır. Tekerlekler aracılığı ile araca etkiyen yuvarlanma direnci aynı zamanda tekerlek modelinde de hesaplanmaktadır. Kolaylık olması açıcısından yuvarlanma direnci hesabında SAE J2452 de belirtilen yöntem kullanılmıştır. Ali Boyalı, Hibrid Elektrikli Yol Taşıtlarının Modellenmesi ve Kontrolü, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Mayıs 2008

16 Araç Aerodinamiği

17 Araç Aerodinamiği

18 Araç Aerodinamiği Influence of flow characteristics on the operation of vehicles Objectives of improvement of flow past vehicle bodies: reduction of fuel consumption more favourable comfort characteristics (mud deposition on body, noise, ventilating and cooling of passenger compartment) improvement of driving characteristics (stability, handling, traffic safety) Vehicle aerodynamics includes three interacting flow fields: flow past vehicle body flow past vehicle components (wheels, heat exchanger, brakes, windshield), flow in passenger compartment Prof. Tamás Lajos, Basics of vehicle aerodynamics, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics University of Rome La Sapienza 2002

19 Araç Aerodinamiği Composed of: 1. Turbulent air flow around vehicle body (85%) 2. Friction of air over vehicle body (12%) 3. Vehicle component resistance, from radiators and air vents (3%)

20 Araç Aerodinamiği Aerodynamic drag is a function of vehicle speed V, vehicle frontal area, Af, shape of the vehicle body, and air density, ρ: F w = 1/2ρA f C D (V + V w ) 2, where C D is the aerodynamic drag coefficient that characterizes the shape of the vehicle body and Vw is component of the wind speed on the vehicle moving direction, which has a NEGATIVE sign when this component is in the same direction of the moving vehicle and a POSITIVE sign when it is opposite to the vehicle speed. The aerodynamic drag coefficients for typical vehicle body shapes are shown in Figure. Modern Electric, Hybrid Electric and Fuel Cell Vehicles - Fundamentals, Theory and Design 2nd by Ehsani 2010

21 Araç Aerodinamiği Aerodynamic drag is calculated as ρ = kg/m 3 hava yoğunluğu ( bar ve 15 o C da) C d *: hava direnci katsayısı Otomobillerde 0,3-0,4; kamyonlarda 0,8 A : kesit alanı. Otomobillerde 1.85 m 2 ; kamyonlarda 8 m 2 alınabilir. * Not: Bazı kaynaklarda c d bazı kaynaklarda c w olarak kullanılmaktadır.

22 Araç Aerodinamiği Aerodynamic drag is calculated as ρ = kg/m 3 hava yoğunluğu ( bar ve 15 o C da) C d *: hava direnci katsayısı Otomobillerde 0,3-0,4; kamyonlarda 0,8 A : kesit alanı. Otomobillerde 1.85 m 2 ; kamyonlarda 8 m 2 alınabilir. * Not: Bazı kaynaklarda c d bazı kaynaklarda c w olarak kullanılmaktadır. Aerodynamic effects on vehicle functions Bosch Automotive Handbook

23 Araç Aerodinamiği Effect of c w A on fuel consumption (mid-sized vehicle) Effect of Δcd in % Lowering vehicle height by 30 mm approx. 5 Smooth wheel covers Wide tires Windows flush with exterior approx. 1 Sealing body gaps Underbody panels Concealed headlamps Outside rear-view mirrors Airflow through radiator and engine compartment Brake cooling devices Table 1. cw values for various vehicles Vehicle (Examples) cd A / m 2 Audi A8 0,29 2,25 Porsche 911 0,29 1,95 Mercedes C 200 D 0,30 2,05 Interior ventilation approx. +1 Open windows approx. +5 Open sunroof approx. +2 Roof-mounted surfboard rack approx. +40 Note: During the early stages in the design and development process most testing is performed using small scale models where ¼ scale is the most popular. Bosch Automotive Handbook

24 Modern Electric, Hybrid Electric and Fuel Cell Vehicles - Fundamentals, Theory and Design 2nd by Ehsani 2010

25 Yokuş/Eğim Direnci Yokuş Direnci Yokuş direnci basit trigonometrik hesaplar ile elde edilebilmektedir. Burada dikkat edilmesi gereken nokta, araç ağırlığı ve tekerlek yüklerinin eğim ile birlikte değişmesidir. Yokuş direnci; formülü yardımı ile hesaplanabilmektedir. Burada; Fi : Yokuş direnci [N] W : Araç ağırlığı [N] Θ ise yokuş eğimini temsil etmektedir. Ali Boyalı, Hibrid Elektrikli Yol Taşıtlarının Modellenmesi ve Kontrolü, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Mayıs 2008

26 Reading Text: Grading Resistance When a vehicle goes up or down a slope, its weight produces a component that is always directed in the downward direction. This component either opposes the forward motion (grade climbing) or helps the forward motion (grade descending). In vehicle performance analysis, only uphill operation is considered. This grading force is usually called grading resistance. Grading resistance can be expressed as Fg = Mg sin α To simplify the calculation, the road angle, α, is usually replaced by the grade value, when the road angle is small. As shown in Figure, grade is defined as p =H/L = tan α sin α In some literature, the tire rolling resistance and grading resistance together are called road resistance, which is expressed as Frd = Ff + Fg = Mg(fr cos α + sin α)

27

28

29 A. G. Göktan ve Arkadaşları, Taşıt Frenleri ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları -2001/2002 Kuvvet bağlantısı ve kayma Tekerleğe bir M T momenti etki ediyorsa, ivmesiz harekette denklemine göre Fx = M T /r F R bulunur. M T /r oranına tekerlek çeki kuvveti denir. Tekerlek çevre kuvveti = Tekerlek çeki kuvveti - Yuvarlanma direnci Ancak burada bulunan çevre kuvveti sınırsız olmayıp, zeminle lastik tekerlek arasındaki kuvvet bağlantısına bağlıdır. μ, kuvvet bağlantı katsayısını gösterirsek, Fx = μ Fz çevre kuvvetinin alabileceği değerler bulunur. Kuvvet bağlantı katsayısı lastiğin dönerken zemin üzerinde kaymasına bağlıdır.

30 TEKERLEK HAREKET DENKLEMLERİ Başlangıçta hareket halindeki bir tekerleğe ve daha sonra da hareket halindeki iki akslı bir taşıta etki eden kuvvet ve momentlerin incelenmesi uygun olacaktır. Bu kuvvet ve momentlerin dengelerinden yararlanılarak hareket denklemleri çıkarılacak, ayrıca tekerlek ile zemin arasındaki kuvvet bağlantısı incelenecektir. Şekil 1.1'de belirli bir tahrik momenti altında iken yuvarlanan bir tekerleği etkileyen kuvvetler görülmektedir. Bunlar: A. G. Göktan ve Arkadaşları, Taşıt Frenleri ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları -2001/2002

31 TEKERLEK HAREKET DENKLEMLERİ Tekerleğin hareket yönündeki doğrusal deplasmanı x ile, tekerlek aksının düşey yöndeki deplasmanı ise z gösterilmektedir. Zamana göre alınan türevler değişkenin üzerine konulan nokta ile ifade edilmektedir. x.. ; zamana göre ikinci türev olup tekerleğin hareketi doğrultusundaki ivmesini ifade etmektedir. Aynı şekilde z.. ise aksın düşey yöndeki hareketinin ivmesidir. Her iki ivmenin, tekerlek kütlesi ile birlikte yol açtıkları atalet kuvvetlerinin dengeleri aşağıdaki gibi ifade edilebilir. Dönen tekerleğin atalet momenti ise tekerleğin dönme açısal ivmesi.. olmak üzere aşağıdaki gibi ifade edilebilir. A. G. Göktan ve Arkadaşları, Taşıt Frenleri ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları -2001/2002

32 TEKERLEK HAREKET DENKLEMLERİ X Z M T F x F z m T J T v r e : taşıtın tekerleğe tepki kuvveti : taşıtın ağırlığından tekerleğe düşen kuvvet : tekerlek momenti : tekerlek çevre kuvveti : yolun tepki kuvveti = tekerlek yükü : tekerlek kütlesi : tekerlek ataleti : taşıt hızı : tekerlek statik yarıçapı : tekerlek yükünün etkime noktasının eksenden kaçıklığı A. G. Göktan ve Arkadaşları, Taşıt Frenleri ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları -2001/2002

33 TAŞIT HAREKET DENKLEMLERİ Şekilde eğimli bir yolda, yukarı doğru hareket halindeki bir taşıta etki eden kuvvetler ve taşıtın hareket denklemeleri açısından önemli olan boyutları görülmektedir. Aşağıda bu kuvvetlerin arasındaki bağıntılar ve taşıta etki eden hareket dirençleri kısaca ele alınacaktır. Yine taşıtın hareket doğrultusundaki deplasmanı x olmak üzere x ekseni boyunca kuvvetlerin dengesini yazarsak: tekerlek dönme hareketi denklemini kullanarak ön ve arka tekerlekler için Fx tekerlek çevre kuvvetlerini yerine koyalım: Taşıt Frenleri, A.G.Göktan ve Arkadaşları, 1995 ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları, A.G.Göktan 2001/2002

34 TAŞIT HAREKET DENKLEMLERİ X Z M T F x F z m T J T v r e kaçıklığı : taşıtın tekerleğe tepki kuvveti : taşıtın ağırlığından tekerleğe düşen kuvvet : tekerlek momenti : tekerlek çevre kuvveti : yolun tepki kuvveti = tekerlek yükü : tekerlek kütlesi : tekerlek ataleti : taşıt hızı : tekerlek statik yarıçapı : tekerlek yükünün etkime noktasının eksenden Taşıt Frenleri, A.G.Göktan ve Arkadaşları, 1995 ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları, A.G.Göktan 2001/2002

35 Taşıt İvme Kuvveti Mavi kareye alınan ifade 1/m ile çarpılırsa) olarak yazılabilir. λ değeri otomobillerde 1. viteste 1.45; 2. viteste 1.15; 3. viteste 1.08; 4. viteste 1.05; 5. viteste 1.03 civarında alınabilir. A. G. Göktan ve Arkadaşları, Taşıt Frenleri ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları -2001/2002

36 TAŞIT ETKİYEN KUVVETLER Boyuna Hareket Denklemi Araca etkiyen kuvvetlerin toplamından hareketle Newton un ikinci yasasında kullanılan denklemler yardımı ile aracın ivme ve hız profili hesaplanılabilmektedir. Bir karayolu taşıtında, rüzgâr direnci, yuvarlanma direnci gibi yol yüklerine karşılık, tekerleklere güç aktarma organları tarafından aktarılan pozitif çekiş kuvvetleri bulunmaktadır. Dirençler yenildiği takdirde, arta kalan çekiş kuvvetleri aracın ivmelenmesi için kullanılmaktadır. Yukarıda verilen eşitlikte, aracın kütlesi, dönen güç aktarma organları nedeniyle ortaya çıkan dönen kütle faktörü ile çarpılmaktadır [9, 11]. Frenleme durumunda frenleme ivmesi bx aşağıdaki şekilde hesaplanmaktadır.

37 Dönen Kütle Faktörü Araca kütlesinden dolayı etkiyen ivmelenme direncinden başka, araçta dönen aktarma organları da ivmelenme direnci oluşturmaktadır. Bu dönen kütlelerin ataleti her bir vites çevrim oranı için farklı büyüklükte olarak toplam atalet direncine etki etmektedir. Dönen kütle faktörünün hesabı için, dönen organların ataleti kinetik enerji denklemleri yardımı ile aşağıda verildiği şekilde tekerleklere indirgenmektedir. Ali Boyalı, Hibrid Elektrikli Yol Taşıtlarının Modellenmesi ve Kontrolü, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Mayıs 2008

38 Dönen Kütle Faktörü Taşıt İvme Kuvveti Je : Motor atalet momenti Jp : Diferansiyel şaftı atalet momenti Jt : Toplam tekerlek atalet momenti Jd : Diferansiyel atalet momenti ig : Dişli kutusu çevrim oranı id : Diferansiyel çevrim oranı ω : Açısal hız λ : Dönen kütle faktörü Yandaki denkleme göre, her bir vites için elde edilen dönen kütle faktörleri Tablo 1 de verilmiştir. Tablo 1 : Viteslere göre değişen dönen kütle faktörleri Ali Boyalı, Hibrid Elektrikli Yol Taşıtlarının Modellenmesi ve Kontrolü, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Mayıs 2008

39 TAŞIT HAREKET DENKLEMLERİ Aktarma Organları A. G. Göktan ve Arkadaşları, Taşıt Frenleri ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları -2001/2002

40 TAŞIT HAREKET DENKLEMLERİ Aktarma Organları (dvm.) A. G. Göktan ve Arkadaşları, Taşıt Frenleri ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları -2001/2002

41 TAŞIT HAREKET DENKLEMLERİ Aktarma Organları (dvm.) A. G. Göktan ve Arkadaşları, Taşıt Frenleri ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları -2001/2002

42 KAYMA Kuvvet bağlantı katsayısı lastiğin dönerken zemin üzerinde kaymasına bağlıdır. Kaymasız yuvarlanan bir tekerlek bir dönüşünde yuvarlanma çevresi adı verilen U mesafesini kat eder. U = 2 π R den hesaplanan R'ye dinamik tekerlek yarıçapı denir. Tekerleğin yuvarlanarak eriştiği çevresel hız, taşıt hızı v den farklı ise kayma olmaktadır. Bu iki hızın farkının büyük olan hıza oranına kayma denir. Kayma hep pozitif olsun diye frende ve tahrikte iki farklı ifade kullanılır. Kayma 0 ile 1 arasında değerler alır. A. G. Göktan ve Arkadaşları, Taşıt Frenleri ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları -2001/2002

43 KUVET BAĞLANTI KATSAYISI Kuvvet bağlantısı ve kayma Tekerleğe bir M T momenti etki ediyorsa, ivmesiz harekette denklemine göre Fx = M T /r F R bulunur. M T /r oranına tekerlek çeki kuvveti denir. Tekerlek çevre kuvveti = Tekerlek çeki kuvveti - Yuvarlanma direnci Ancak burada bulunan çevre kuvveti sınırsız olmayıp, zeminle lastik tekerlek arasındaki kuvvet bağlantısına bağlıdır. μ, kuvvet bağlantı katsayısını gösterirsek, Fx = μ Fz çevre kuvvetinin alabileceği değerler bulunur. Kuvvet bağlantı katsayısı lastiğin dönerken zemin üzerinde kaymasına bağlıdır. A. G. Göktan ve Arkadaşları, Taşıt Frenleri ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları -2001/2002

44 Kuvvet bağlantı katsayısı ile kaymanın ilişkisi Kayma ile kuvvet bağlantı katsayısı arasındaki ilişki Şekilde gösterilmiştir. Kuvvet bağlantı katsayısının en büyük değerine μh tutunma katsayısı, kaymanın 1 olduğu değerine ise μg kayma katsayısı denir. A. G. Göktan ve Arkadaşları, Taşıt Frenleri ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları -2001/2002

45 Mechanical Efficiency of Various Components The friction in the gear teeth and bearings creates losses in the mechanical gear transmission. The following are representative values of the mechanical efficiency of various components: Clutch : 99%. Each pair of gears : 95 97%. Bearing and joint : 98 99%. The total mechanical efficiency of the transmission between the engine output shaft and driven wheels is the product of the efficiencies of all the components in the driveline. As a first approximation, the following average values of the overall mechanical efficiency of a manual gear-shift transmission may be used: Direct gear : 90%. Other gear : 85%. Transmission with very high reduction ratio: 75 80%. Modern Electric, Hybrid Electric and Fuel Cell Vehicles - Fundamentals, Theory and Design 2nd by Ehsani 2010

46 EKLER

47 Forces acting on a vehicle υ X Linear velocity of wheel F N Vertical tire force (normal force) F B Braking force M B Braking torque K. Reif (Ed.), Brakes, Brake Control and Driver Assistance Systems, Bosch Professional Automotive Information, DOI / _2, Springer Fachmedien Wiesbaden 2014

48 Coefficient of friction, μ HF, and lateral-force coefficient, μ S, relative to brake slip a Stable zone b Unstable zone α Slip angle A Rolling wheel B Locked wheel K. Reif (Ed.), Brakes, Brake Control and Driver Assistance Systems, Bosch Professional Automotive Information, DOI / _2, Springer Fachmedien Wiesbaden 2014

49 K. Reif (Ed.), Brakes, Brake Control and Driver Assistance Systems, Bosch Professional Automotive Information, DOI / _2, Springer Fachmedien Wiesbaden 2014

50 Lateral slip angle, α, and the effect of lateral force, F S, (overhead view) K. Reif (Ed.), Brakes, Brake Control and Driver Assistance Systems, Bosch Professional Automotive Information, DOI / _2, Springer Fachmedien Wiesbaden 2014

51 Position of tire contact area relative to wheel in a righthand bend showing lateral force, F S, (front view) F N Vertical tire force (normal force) F S Lateral force K. Reif (Ed.), Brakes, Brake Control and Driver Assistance Systems, Bosch Professional Automotive Information, DOI / _2, Springer Fachmedien Wiesbaden 2014

52 Total resistance to motion The total resistance to vehicle motion, FG, is the sum of the rolling resistance, aerodynamic drag and climbing resistance (Fig. 1). In order to overcome that total resistance, a sufficient amount of motive force has to be applied to the driven wheels. The greater the engine torque, the higher the transmission ratio between the engine and the driven wheels and the smaller the power loss through the drivetrain (efficiency η is approx with engines mounted in line, and approx with trans versely mounted engines), the greater is the motive force available at thedriven wheels. Total resistance to motion, FG K. Reif (Ed.), Brakes, Brake Control and Driver Assistance Systems, Bosch Professional Automotive Information, DOI / _2, Springer Fachmedien Wiesbaden 2014

53 Total resistance to motion, FG K. Reif (Ed.), Brakes, Brake Control and Driver Assistance Systems, Bosch Professional Automotive Information, DOI / _2, Springer Fachmedien Wiesbaden 2014

54 K. Reif (Ed.), Brakes, Brake Control and Driver Assistance Systems, Bosch Professional Automotive Information, DOI / _2, Springer Fachmedien Wiesbaden 2014

55 Rolling resistance When cornering, the rolling resistance is increased by an extra component, cornering resistance, the coefficient of which is dependent on vehicle speed, the radius of the bend being negotiated, suspension characteristics, type of tires, tire pressure and lateral-slip characteristics. Aerodynamic drag The aerodynamic drag F L is calculated from the air density ρ, the drag coefficient c W (dependent on the vehicle body shape, Tables 1 and 2), vehicle s frontal cross-sectional area A and the driving speed υ (taking account of the headwind speed). FL = c W A υ 2 ρ/2 Climbing resistance Climbing resistance, F St (if positive), or gravitational pull (if negative) is the product of the weight of the vehicle, G, and the angle of uphill or downhill gradient, α. F St = G sin α Acceleration and deceleration Steady acceleration or deceleration in a straight line occurs when the rate of acceleration (or deceleration) is constant. The distance required for deceleration is of greater significance than that required for acceleration because braking distance has direct implications in terms of vehicle and road safety K. Reif (Ed.), Brakes, Brake Control and Driver Assistance Systems, Bosch Professional Automotive Information, DOI / _2, Springer Fachmedien Wiesbaden 2014

56 Acceleration and deceleration (cont.) The braking distance is dependent on a number of factors including Vehicle speed: at a constant rate of deceleration, braking distance increases quadratically relative to speed. Vehicle load: extra weight makes braking distances longer. Road conditions: wet roads offer less adhesion between road surface and tires and therefore result in longer braking distances. Tire condition: insufficient tread depth increases braking distances, particularly on wet road surfaces. Condition of brakes: oil on the brake pads/ shoes, for example, reduces the friction between the pads/shoes and the disk/drum. The lower braking force thus available results in longer braking distances. Fading: The braking power also diminishes due to the brake components overheating. The greatest rates of acceleration or deceleration are reached at the point when the motive or braking force is at the highest level possible without the tires starting to lose grip (maximum traction). The rates actually achievable under real conditions, however, are always slightly lower because the vehicle s wheels are not all at the point of maximum adhesion at precisely the same moment. Electronic traction, braking and vehicle-handling control systems (TCS, ABS and ESP) are active around the point of maximum force transmission. K. Reif (Ed.), Brakes, Brake Control and Driver Assistance Systems, Bosch Professional Automotive Information, DOI / _2, Springer Fachmedien Wiesbaden 2014

57 KONU İLE İLGİLİ DİĞER DÖKÜMANLAR

58 Araçlarda Enerji Yönetimi Kaynak: Dr. Athanasios Vikas, Automotive Technology Individual Mobility 2020, Robert Bosch GmbH 2009.

59 Drivetrain Loses Energy flow in a typical present day car (8.9 litres/100 km, 26.4 mpg) (left) and advanced vehicle (4.0 litres/100 km, 58.4 mpg) (right) Energy and the New Reality, Volume 1: Energy Efficiency and the Demand for Energy Services Chapter 5: Transportation Energy Use, L. D. Danny Harvey

60 Drivetrain Loses A vehicle s drivetrain loses energy mainly through friction in the transmission and bearings. Passenger car powertrain losses Bernd Heißing Metin Ersoy (Eds.), Chassis Handbook Fundamentals, Driving Dynamics, Components,Mechatronics, Perspectives, 1stEdition 2011.

61 Enerji Dağılımı Kaynak: Mak. Müh. Tayfur Kerem DEMİRCİOĞLU, Bir Araç Modelinin Aerodinamik Analizi ve Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Simülasyonu, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir, Ağustos 2007 Benzin motorlu 1200 kg'lık bir otomobilde 90 km/h hızda yakıt enerjisinin % (yüzde) olarak kullanımı [14]

62 GÜÇ AKTARMA ORGANLARI İLE İLGİLİ HESAPLAMALAR

63 Mechanical Efficiency of Various Components The friction in the gear teeth and bearings creates losses in the mechanical gear transmission. The following are representative values of the mechanical efficiency of various components: Clutch : 99%. Each pair of gears : 95 97%. Bearing andgüç joint AKTARMA : 98 99%. ORGANLARI BAZI ÖNEMLİ HUSUSLAR, The total mechanical efficiency of the transmission between the engine output shaft and driven wheels is the product of the efficiencies of all the components in the driveline. As a first approximation, the FORMÜLLER VE HESAPLAMALAR following average values of the overall mechanical efficiency of a manual gear-shift transmission may be used: Direct gear : 90%. Other gear : 85%. Transmission with very high reduction ratio: 75 80%.

64 Motor Performansı Kaynak: Bülent Özdalyan, Güç aktarma Organları Ders Notları

65 Güç Aktarma Organlarından Bulunması Gereken Özellikler Kaynak: Bülent Özdalyan, Güç aktarma Organları Ders Notları

66 Kaynak: Bülent Özdalyan, Güç aktarma Organları Ders Notları

67 Kaynak: Bülent Özdalyan, Güç aktarma Organları Ders Notları

68 Kaynak: Bülent Özdalyan, Güç aktarma Organları Ders Notları

69 Kaynak: Bülent Özdalyan, Güç aktarma Organları Ders Notları

70 Kaynak: Bülent Özdalyan, Güç aktarma Organları Ders Notları

71 Kaynak: Bülent Özdalyan, Güç aktarma Organları Ders Notları

72 Kaynak: Bülent Özdalyan, Güç aktarma Organları Ders Notları

73 Kaynak: Bülent Özdalyan, Güç aktarma Organları Ders Notları

74 Kaynak: Bülent Özdalyan, Güç aktarma Organları Ders Notları

75 Kaynak: Bülent Özdalyan, Güç aktarma Organları Ders Notları

76 Kaynak: Bülent Özdalyan, Güç aktarma Organları Ders Notları

77 Kaynak: Bülent Özdalyan, Güç aktarma Organları Ders Notları

78 Kaynak: Bülent Özdalyan, Güç aktarma Organları Ders Notları

79 Kaynak: Bülent Özdalyan, Güç aktarma Organları Ders Notları