De prestaties van een auto

1. De prestaties van een auto Voertuigweerstanden, Motorkarakteristieken, Transmissie

2. Wat zijn die prestaties? • Topsnelheid • Acceleratie • Elasticiteit • Brandstofverbruik • Wegrijden op helling • Caravan trekken • Wegligging • Remvertraging J.Nieuwland Prestaties van een auto

3. Waarvanzijn de prestatiesafhankelijk? • Voertuigweerstanden • Motor (koppel + verbruik) • Transmissie • Grip van de banden • Traction control J.Nieuwland Prestaties van een auto

4. Toetsvraag prestaties Wegligging Klik op de knoppen van de eigenschappen die in deze presentatie aan de orde komen. Wegrijden op een helling Brandstofverbruik Acceleratie Remvertraging Elasticiteit Caravan trekken Topsnelheid J.Nieuwland Prestaties van een auto

5. Motorkarakteristieken Draaimoment (koppel) Vermogen Brandstofverbruik J.Nieuwland Prestaties van een auto

6. DraaimomentT • Meten op motorproefstand • Vol gas • Hele toerenbereik • Onder genormaliseerde omstandigheden T = draaimoment [ Nm ] (Newtonmeter) J.Nieuwland Prestaties van een auto

7. Maximum draaimoment Tmax • Het maximum draaimoment Tmax is de hoogste waarde van de kromme • Gegeven bij het toerental waarbij het optreedt n1 • Dat is ongeveer het midden van het toerengebied (3500/min) J.Nieuwland Prestaties van een auto

8. Vermogen P • Wordt berekend uit het draaimoment met: P = 2 . . fo .T [ W ] • fo = rotatiefrequentie [ Hz ] = motortoerental n [ 1/s ] • T = Draaimoment [ Nm ] • P = Vermogen [ Watt ] Het vermogen is de hoeveelheid arbeid per seconde J.Nieuwland Prestaties van een auto

9. Maximum vermogen Pmax • Het maximum vermogen Pmax is het hoogste punt van de kromme • Gegeven bij het toerental waarbij het optreedt n2 • Dat is in het hoogste deel van het toerengebied Maximale prestaties: Hoge toeren draaien! J.Nieuwland Prestaties van een auto

10. Brandstofverbruik B • Gemeten op een motorproefstand • Voor een reeks belastingen en toerentallen • Voorgesteld als Ei-diagram Links is alleen volgas! Behoort bij T en P diagrammen J.Nieuwland Prestaties van een auto

11. Ei-diagram 1 • Horizontale as: rotatiefrequentie [ Hz ] • Verticale as: Gemiddelde effectieve druk pe [ bar ] (is evenredig met Tmax) • Velden: specifiek verbruik Be [ g/kWh ] Be min < 245 g/kWh Laagste specifieke verbruik: Bijna veel gas, middentoeren J.Nieuwland Prestaties van een auto

12. Ei-diagram 2 • Extra Lijnen: constant vermogen [ kW ] • Het laagste specifieke verbruik: o Vol gas: Toerental maximum draaimoment oDeellast: Toerental nog (veel) lager Zuinig rijden deellast: Lage toeren en relatief veel gas J.Nieuwland Prestaties van een auto

13. J.Nieuwland Prestaties van een auto

14. Voertuigweerstanden • Rolweerstand Fr [ N ] • Luchtweerstand Fl [ N ] • Hellingweerstand Fh [ N ] • Aanhangerweerstand Fah • Acceleratieweerstand • Transmissieverliezen Deze twee rekenen we er niet bij. Ze komen later aan de orde. J.Nieuwland Prestaties van een auto

15. Rolweerstand Fr [ N ] Ontstaat door: • Bandvervorming • Lagerweerstand • Wegvervorming Berekenen met: • Fr = m x g x fr [ N ] fr = rolweerstandscoëfficiënt 0,01 < fr < 0,035 (op asfalt) G x x - Fr x r = 0 >> Fr = G x fo = G x x/r dus: fo = x/r J.Nieuwland Prestaties van een auto

16. De rolweerstandscoëfficiënt fo Afhankelijk van: • Bandconstructie • Bandafmetingen • Bandspanning • Loopvlakmateriaal • Snelheid • Wegoppervlak • Soort wegdek De rolweerstandscoëfficiënt wordt constant gesteld op 0,02 J.Nieuwland Prestaties van een auto

17. Luchtweerstand Fl [ N ] Ontstaat door luchtstroming tegen en langs de auto Berekenen met: Fl = /2 x A x cw x (vv± vl)²  = dichtheid lucht (±1,28)[kg/m³] A = frontaal oppervlak auto [m²] cw = luchtweerstandcoëfficiënt [-] vv = voertuigsnelheid [m/s] vl = luchtsnelheid (in rijrichting) De luchtweerstand neemt kwadratisch toe met de snelheid J.Nieuwland Prestaties van een auto

18. Luchtweerstandscoëfficiënt fl [-] Gemeten in de windtunnel Afhankelijk van: • Hoofdvorm auto • Lengte auto • Ribbels, naden en afrondingen carrosserie • Doorstroming motorcompartiment • Vorm onderkant auto J.Nieuwland Prestaties van een auto

19. Hellingweerstand Fh [N] Ontbondene van het gewicht langs de helling Berekenen met: Fh = m x g x sin of: Fh = m x g x p/100 [ N ] m = voertuigmassa [ kg ] p = hellingpercentage [ - ]  = hellingshoek [ o ] Gebruikelijk is hellingweerstand = gewicht x hellingpercentage J.Nieuwland Prestaties van een auto

20. Aanhangerweerstand Fah [N] De som van rol-, lucht- en hellingweerstand van de aanhanger De luchtweerstand achter de auto is moeilijk te bepalen Caravan: 0,5 < cw < 0,65 en 4 < A < 4,5 [m²] Optellen bij de auto. J.Nieuwland Prestaties van een auto

21. Weerstandsvermogen P [W]Vermogen is kracht maal snelheid [ Nm/s = W ] Pr = m x g x fr x vv [ W ] Pl = /2 x A x cw x (vv±vl)² x vv (Als er geen wind is: vv³) Ph = m x g x p/100 x vv of: Pt = Ft x vv = Pr + Pl + Ph (W) J.Nieuwland Prestaties van een auto

22. Transmissie Bestaat uit: • Wegrijkoppeling • Schakelkoppeling(en) • (Tandwiel-)overbrengingen • Cardanas + asreductie eventueelhaakse overbrenging • Differentieel(s) • Aandrijfassen wielen • Eindreductie (eventueel) J.Nieuwland Prestaties van een auto

23. Transmissie Zorgt bij alle bedrijfsomstandigheden voor voldoende aandrijfkracht aan de wielen Bedrijfsomstandigheden: • Snelheidsgebied • (Extra) rijweerstanden • Start en stopwerk Rekening houdend met: • Motorkarakteristieken • Voertuigeigenschappen • Grip van de banden J.Nieuwland Prestaties van een auto

24. AsreductieStemt de motor- en voertuigkarakteristiek op elkaar af • Eerst de maximum snelheid bepalen • Bepalen bij welk toerental die gehaald moet worden • Dan de asreductie kiezen in combinatie met de hoogste versnelling en de wielmaat • Eventueel eindreductie J.Nieuwland Prestaties van een auto

25. VersnellingsbakBij iedere snelheid en geschikt toerengebied • Lage toeren voor zuinig rijden, geluid, slijtage en uitlaatgassen • Hoge toeren voor prestaties • Lage versnelling geeft lage snelheid en vergroting van de trekkracht (P=F x v) • Vrije stand (bij lang stilstaan) • Achteruit J.Nieuwland Prestaties van een auto

26. Aandrijfkracht vergrotenin de lagere versnellingen Te berekenen met: Fd = T x iv x ia / rd x htr Fd = aandrijfkracht [N] T = draaimoment [Nm] iv = overbrenging versnelling ia = overbrenging asreductie rd = dynamische wielstraal [m] htr = transmissierendement (±0,85) J.Nieuwland Prestaties van een auto

27. Groot vermogen beschikbaarbij alle snelheden Te berekenen met: Pw = Pm x htr = Fd x v en v = fo x 2p x rd / (iv x ia) Pw = wielvermogen Pm = motorvermogen Fd = aandrijfkracht v = snelheid; rd = wielstraal htr = transmissierendement fo = rotatiefrequentie motor J.Nieuwland Prestaties van een auto

28. “Acceleratieweerstand Fa”is eigenlijk trekkrachtoverschot Fo ! • Normaal geeft de chauffeur zo veel gas dat de snelheid gelijk blijft (Fd = Ft en a = 0) • Trekkrachtoverschot Fo is het verschil tussen de weerstand en de aandrijf-kracht (meestal bij volgas) Acceleratie berekenen met: a = Fo / m’ (m/s²) J.Nieuwland Prestaties van een auto

29. Grip op het wegdek Afhankelijk van: • Normaalkracht band-weg • Wrijvingscoëfficiënt • Verschillen links en rechts Komt aan de orde bij: • Dynamische asbelastingen • Differentieels en 4wd Einde J.Nieuwland Prestaties van een auto