Послушный скакун или... НОРОВИСТЫЙ РЫСАК?

Опытный автолюбитель, поездивший на всем, что попадалось под руку, хорошо знает: у каждой машины свой «характер». Есть он и у водителя. Взаимное их пересечение приводит к тому, что один и тот же автомобиль может вызвать восторг Иванова, но совершенно разочаровать Сидорова. И дело здесь не в одной лишь мощности мотора

В июльском номере мы касались темы -мощность двигателя, на что она расходуется. Сравнение автомо­билей только по этому параметру оказывается простым и понятным, когда они близки по массе, аэро­динамике, типам трансмиссий, пе­редаточным числам, размерам шин. Но вот заспорят владельцы «восьмерки» и «классики»: что луч­ше? На каких режимах? Почему? И как вообще сравнивать сильно отличающиеся автомобили?

Результат таких споров — ча­ще всего уставшие от жестикуля­ции пальцы. Между тем, можно вполне объективно сравнивать не только разные автомобили, но да­же автомобиль с каким-нибудь мопедом. Нужно лишь вспомнить, как это много лет назад предло­жил делать академик Е. Чудаков.

Итак, мощность «под капотом» однозначно определяет (для данной маши­ны) лишь ее скоростные возможности. А как автомобиль будет разгоняться, преодоле­вать участки тяжелой дороги или брать подъемы? Очевидно, это можно оценить по величинам максимально возможного (при полном газе!) крутящего момента на раз­личных скоростях, если вычесть из него по­тери на сопротивление воздуха. Еще лучше оценивать тяговые силы ведущих колес: зная момент, переданный на колеса, и их размер (радиус), вычислить тяговую силу. Если машины разного веса, делим «избы­точную» тяговую силу на вес автомобиля — и вот вам объективная оценка его динамиче­ских возможностей, его тяговооруженность.

В автомобильной технике эту величину принято называть динамическим фактором. Это наиболее универсальный инструмент сравнения различных автомобилей, мотоциклов и т. д. Кстати, его величина совпадает с величиной угла подъема дороги, который доступен автомобилю. Понятно, что на го­ризонтальной дороге избыток тяговой силы может быть затрачен на разгон или на пре­одоление тяжелого участка — с рыхлым пес­ком, гравием, грязью, снегом. Иногда дина­мическим фактором называют отношение избыточной тяговой силы к массе автомо­биля, что в целом дает такую же картину. (Для тех, кто интересуется этим подробнее, на стр. 157 приведен пример расчета.)

Просчитав множество значений дина­мического фактора для различных скоро­стей и передач, мы получили картину, пред­ставленную на рис. 1 и 2. Здесь для сравне­ния показаны величины динамического фа­ктора автомобилей ВАЗ-21053, 21061, 2107, ВАЗ-2106 и для сравнения — «старичка» ВАЗ-2103.

ЧЕМ ПРИВЛЕКАЛИ НАС 1,5-ЛИТРОВЫЕ?

Относительно мощный мотор на высшей четвертой передаче обеспечивает классиче­ским «жигулям» ВАЗ-21053, ВАЗ-2107 или ВАЗ-2103 неплохую динамику разгона — из рис. 1 вы видите, что соответствующий дина­мический фактор в диапазоне скоростей

40-70 км/ч превышает 8%, а с учетом потерь на качение шин составляет около 6,5%. От­сюда столь ценимая нами «эластичность» ма­шины в условиях городского движения — в вышеуказанном диапазоне скоростей можно уверенно разгоняться, не прибегая к третьей передаче (напомним, что расчеты сделаны для автомобиля с полной нагрузкой!). Или, не прибавляя газа, в этом диапазоне скоростей одолеть подъем до 6,5% (то есть около 6,5 м на длине пути 100 м).

На пониженных передачах — с первой по третью — динамичней (в довольно широ­ком диапазоне оборотов коленчатого вала) была, строго говоря, «старушка» 2103. Оно и понятно: передаточные числа у нее выше. Сравните: 3,67... 2,1... 1,36 ... 1 (21053, 2107) и 3,75... 2,3... 1,49... 1 (2103). Но столь хоро­шая разгонная динамика на пониженных передачах, и без того куда как «тяговитых», оказалась попросту ненужной, не говоря уже о том, что частая эксплуатация мотора на высоких оборотах ему не на пользу, да и на расходе бензина (равно как и на шуме) сказывается отрицательно.

Что еще можно узнать из приведенных графиков? Скажем, любитель «спортивных» разгонов, стремясь быстрее оторваться от соперников, должен, условно говоря, прове­сти машину по внешней волнообразной гра­нице кривых, переключая передачи при до­вольно высоких — около 7400 об/мин — обо­ротах двигателя. Понятно, что этот стиль вождения экономически совершенно не оп­равдан. Средний водитель «переключается» при гораздо более низких оборотах (показа­но стрелкой на рис. 1): разгон чуть медлен­нее, зато машина и... кошелек страдают меньше, да и надсадный вой двигателя не нервирует.

dhdhudhndhnydhdhndh39

По величинам динамического фактора косвенно можно оценить и разгонные харак­теристики машины: ясно, например, что при скорости 30 км/ч на второй передаче «треш­ка» разгонялась легче, чем 21053. Но рассчи­тать величины ускорения — дело достаточно сложное: необходимо учитывать не только массу автомобиля как целого, но и процесс раскрутки всех его вращающихся деталей. Заниматься этим мы сейчас не будем.

«ШЕСТЕРКА» ВЫРЫВАЕТСЯ ВПЕРЕД

Взгляните на рис. 2. Мотор ВАЗ-2106 развивал до 80 л.с. при 5400 об/мин — на 200 ниже, чем у 2103. Максимальный же крутя­щий момент 12,4 кгс-м достигался уже при 3000 об/мин (против 3400 об/мин у 2103). Не случайно эту машину ценили темперамент­ные жители гористого юга! Коробка передач «шестерки» представлена числами: 3,24... 1,98 ... 1,29 ... 1. Главная пара в этом случае имела передаточное число 4,1.

Мы не стали кривые для 2106 наклады­вать на приведенные на рис. 1, так как они «смешались» бы друг с другом, запутав кар­тину. Лучше сравнивать графики двух ри­сунков.

Итак, на первой передаче тяговые по­казатели трех машин отличаются незначи­тельно. На второй и третьей они очень по­хожи у «трешки» и «шестерки». А вот поздние машины с «пятерочной» коробкой передач -ВАЗ-21053,21061,2107 — на этих передачах несколько «слабее», хотя их скоростной диа­пазон и шире. Что касается четвертой (пря­мой) передачи, то здесь вы видите сущест­венное преимущество ВАЗ-2106, особенно с передаточными числами трансмиссии, указанными выше.

При скорости 60 км/ч тяговооруженность «шестерки», за вычетом потерь на ка­чение шин, достигает 8,2%, тогда как у ВАЗ-21053, 2107 — 7%. Этот «пустячок» в 1,2% на обычных дорогах играет часто ре­шающую роль, позволяя водителю ВАЗ-2106 преодолеть на четвертой передаче та­кой подъем, где другие поедут на третьей.

Есть вариант ВАЗ-2106 с коробкой пе­редач 2106-10 («пятерочной» — см. выше). В этом случае передаточное число главной пары составляет 3,9 (соответствующие кри­вые на рис. 2 выполнены прерывистыми) и здесь тяговые силы на четвертой передаче и динамический фактор несколько меньше. Но и этого вполне хватает! Любопытно, что

при таком сочетании шестерен тяговые ха­рактеристики второй и третьей передач ос­таются почти без изменений. Первая же становится несколько менее тяговитой, но большого значения это не имеет. А не срав­нить ли наши «классики» с ВАЗ-21093?

В ПОГОНЕ ЗА ЭКОНОМИЧНОСТЬЮ

Вычисленные нами значения динами­ческого фактора для ВАЗ-21093 показаны на рис. 3. Для коробки передач этого авто­мобиля выбран такой ряд чисел: 3,636 ... 1,95 ... 1,357 ... 0,941 ... 0,784. Передаточное число главной пары 3,7. Очевидно, что чет­вертая и особенно пятая передачи здесь бо­лее «скоростные» (относительно двигателя), чем у «классиков», что имело целью достичь максимальной экономичности автомобиля. А как с другими показателями?

dhdhudhndhnydhdhndh40

На графике (см. рис. 3) вы видите яко­бы «короткую» первую передачу (хотя она мало отличается от «классической» — на ВАЗ-21053). Скорее, вторая излишне ско­ростная и, значит, менее тяговитая. Именно этим и объясняется, что при разгоне «девят­ки» приходится основательно «раскручивать» двигатель на первой передаче. Тогда при переходе на вторую оказываешься поближе к вершине кривой D2 и продолжаешь разгон достаточно энергично. Если же переключить передачу раньше, разгон на второй станет более вялым, что и дает повод для разгово­ров о некоем «провале» между передачами. Третья и четвертая ничем не примечатель­ны. Что же касается пятой, «экономической», то она как бы особняком стоит, с динамиче­ской точки зрения уступая четвертой во всем диапазоне скоростей. В результате максимальная скорость на пятой пере­даче на 10-12 км/ч ниже, чем на чет­вертой (полезно знать человеку, впер­вые севшему за руль этой машины). Попросту говоря, двигатель при разго­не на пятой передаче сильно перегру­жен — и оборотов максимальной мощ­ности в обычных условиях развить не может. Зато при длительных пробегах эта передача несколько сокращает расход бензина (по сравнению с чет­вертой он на 5-6% меньше), к тому же мотор — при пониженных оборотах -меньше утомляет своим шумом.

Кстати, сказанное справедливо и для классических «жигулей», если они имеют дополнительную пятую передачу с передаточным числом 0,82. Но при главной паре 4,1, принятой нами, их динамические характеристики даже на экономической, пятой передаче заметно лучше, чем у ВАЗ-21093, особенно если у последнего главная пара 3,7, как на рис.3.

Динамические возможности 21093 на низших передачах неплохие, что всем нам давно известно. Но езда на самой скорост­ной, четвертой передаче — прежде всего, в сравнении с 2106 — многим кажется скучно­ватой. Действительно, если «шестерке» на скорости 70 км/ч легко покоряется «горка» в 8%, то «девятке» — только около 5%. Пятая же передача для подобных экспериментов совсем не годится. Более того, далеко не всегда можно использовать ее и при обго­нах на вполне горизонтальной дороге, так как затягивание обгона бывает опасно.

Не случайно такое поведение автомо­биля народ называет «кислым», а тюнинго-вые фирмы очень часто при доводке ВАЗ-2108 и 2109 заменяют «тяжелую» главную пару с передаточным числом 3,7 на другую — 3,9, а то и выше. Между прочим, эконо­мичность автомобиля при этом страдает не­значительно, зато его динамические харак­теристики становятся гораздо более впе­чатляющими.

Сейчас российский покупатель получил возможность приобрести новый автомобиль

- ВАЗ-2110. Конечно, он несколько запо­здал с появлением, но все же представляет собой заметный шаг вперед по сравнению с «самарами». Ведь даже с прежним 1,5-лит­ровым двигателем и с полностью сохранен­ными передаточными числами трансмиссии его максимальная скорость возросла как минимум на 10 км/ч! Совершенно очевидно - целиком благодаря улучшенной аэроди­намике. Кстати, ведь снижение сопротивле­ния воздуха означает увеличение избыточ­ной тяговой силы — и машина легче прохо­дит подъемы, чем «самары». Именно так о ней отзываются наши испытатели.

Итак, каковы выводы? Если вас инте­ресует не столько мода, сколько тяговые возможности машины, то даже в наше вре­мя, когда «шестерка» устарела, на нее стоит обратить внимание. Об этом, очевидно, го­ворит и опыт автолюбителей. У ВАЗ-2106 по-прежнему много приверженцев. В то же время «девятка», а тем более «десятка» лег­че в управлении, экономичнее, к тому же они обеспечивают водителю больше ком­форта в сочетании с некоторой спортивно­стью. Сказать однозначно, какой автомо­биль «лучше», может лишь... покупатель. Ибо выбирает сам.

Чтобы сделать необходимые расчеты, нужно для начала найти в литературе «официальные» характе­ристики (кривые) мощности и крутящего момента двигателя по числу оборотов. Впрочем, можно вполне до­стоверно оценивать тяговые показатели автомобиля, если вы располагаете лишь величинами мощности и крутящего момента при соответствующих им числах оборотов. Итак, если Рк — полная тяговая сила колес, обеспечиваемая двигателем, R — сила сопротивления воздуха, a G — вес автомобиля, то, выразив тягово-оруженность в процентах, получаем:

dhdhudhndhnydhdhndh41

Пример. Двигатель ВАЗ-2103, встретить который можно также на автомобилях ВАЗ-21053, ВАЗ-21061, ВАЗ-2107, развивает 77 л.с. при 5600 об/мин, откуда легко вычислить соответствующий этому режи­му крутящий момент:

dhdhudhndhnydhdhndh42

Здесь и далее наши «прикидочные» расчеты основываются на технических данных, публиковавшихся заводом-изготовителем первоначально, без учета последовавших позже изменений. Максимальный же мо­мент 10,8 кгс-м этот двигатель развивает при 3400 об/мин (из описания автомобиля).

«По пути» к ведущим колесам крутящий момент двигателя увеличивается коробкой передач (например, на второй передаче — в 2,1 раза), затем редуктором заднего моста — еще в 4,1 раза. Но часть энергии около 15%) мы потеряем — на трение в трансмиссии. Значит, на второй передаче на колеса передается момент:

9,85-2,1-4,1 0,85 = 72,1 кгс-м.

Тяговая сила колес — это отношение крутящего момента к динамическому радиусу колеса (а на малых скоростях — к статическому). Последний, с учетом «обмятая» шины 175/70R13 составляет около 0,27 м, отку­да тяговая сила Рк на второй передаче равна (на избранном нами режиме) 267 кгс.

Что касается силы R и закона ее изменения по скорости, то их вы уже имеете — из прошлой беседы.Вес автомобиля принят равным 1400 кгс.