Jrmvek s mobil gpek I.

KIDOLGOZOTT ELMLETI KRDSEK

KZTI TMAKRBEN

sszelltotta: Thsz Dniel

1. Rajzolja fel egy benzin hajtanyag belsgs motor modellezsre szolgl

idelis munkafolyamatot p-V diagramban! Jellje be a kompresszortrfogatot, a lkettrfogatot, a bevezetett s a kivezetett ht, a vgzett munkt s az egyes llapotvltozsok tpust is! (2p)

Jellsek: Vk: kompresszortrfogat Vl: lkettrfogat Q1: bevezetett h Q2: kivezetett h W = Q1-|Q2| egy ciklus ltal nyerhet munka

llapotvltozsok: 1-2: adiabatikus folyamat

(kompresszi) 2-3: izochor

3-4: adiabatikus (gz expandl) 4-1: izochor

2. Egy dzelmotor teljes tltshez tartoz jelleg grbjn jellje meg, hol adja le a legnagyobb hasznos teljestmnyt? (1p)

Ahol az origbl az rint meghzsa utn addott egy pont a teljestmnygrbn, ott kell lennie a motor nyomatknak maximuma! Ebbl kvetkezik, hogy a legnagyobb hasznos teljestmnyt is itt adja le, rtke P*.

3. Adja meg egy kthengeres, kttem bels gs motor esetn az indiklt teljestmnyt megad sszefggst! (1p)

ahol z a hengerek szma, teht jelen esetben z=2 sszefggssel rjuk fel!

4. Rajzolja fel egy dugattys motor keresztmetszeti kpt s nevezze meg legalbb 5 jellemz alkatrszt! (2p)

5. Rajzolja fel a tzelanyag-fogyaszts s a motor zemllapott ler vltozk kapcsolatt megad jellegfelletet! (1p)

Ezt a jellegfelletet elmetszve tetszleges magassgban egy metszskkal, majd levettve az alapskra, kaphatjuk a kagyldiagramot.

6. Adja meg a kardnkapcsolat kimen tengelynek szgelfordulst a bemen szgelforduls s az idben lland rtk eltrtsi szg fggvnyben! (1p)

ahol:

2: kimen szgelforduls 1: bemen szgelforduls : eltrtsi szg

7. Rajzolja fel egy ngyfokozat sebessgvlt esetre az idelis voner-grbt s a vals voner-kifejtst brzol grbt! (1p)

8. Rajzolja le az ENSZ EGB 13. ajnls szerinti adhzis diagramot, jellje meg a stabil

fkezs hatrt! (2p)

(Egy kis magyarzat: A diagrambl kitnik, hogy a kt tengelynek csak a z* fajlagos lassuls esetn azonos a fajlagos fkezereje, vagyis a megfkezettsge. A z* mrtknl kisebb lassuls esetn az els tengely, mg a nagyobb lassuls esetn a hts tengely fajlagos fkezereje s ebbl kvetkezen az ignyelt erkapcsolati tnyez a nagyobb.)

9. Adja meg a gpjrmvek lgellenllsnak kiszmtshoz szksges sszefggst! (1p)

Fw = cw * A * (/2) * v2, ahol: cw: a jrm lgellenllsi tnyez : leveg srsge (1,293 kg\m3) A: a jrm homlokfellete v = vw + vgk: a szlsebessg s a jrmsebessg menetirnyba es eredje (szlcsendben a jrm sebessgvel egyenl)

10. Rajzolja le a hossz- s keresztirny tapadsi tnyez s a kerkszlip sszefggst bemutat diagramot!

11. Vezesse le az elemi fkmutatk kzl az elemi fkt s a fajlagos fker kplett!

(2p)

(Az bra mellkes, de a megrtst segtheti.)

A modell alapjn felrjuk a mozgsegyenletet: -F1-F2=FT. Az itt szerepl erk felrhatk gy, hogy FT = * (G/g) * aF (aF < 0, mivel lassuls valsul meg!), valamint -F1-F2 sszefoglalan -FF = Gmax, (teht kihasznljuk a kerk s az tfellet kztti tapadsi ert). A mozgsegyenletnk gy: -G * max = (G/g)* *aF .

A megllsig fkezett jrmre vonatkoz energia egyenlet Em - EF = 0 alakban rhat fel, ami azt mutatja, hogy a gpjrm Em mozgsi energijt a fkezs rvn megvalsult EF energiaelvonssal fogyasztjuk el, mikzben a jrm befutja a fkezs megkezdstl a jrm megllsig tart sF tvolsgot, az gynevezett fkutat. gy kapjuk a (G/g) * * v2/2 = Gmax sF. Innen mr ki is fejezhetjk a feladatban krt kpleteket egyszer trendezssel: sF = * v2/ (2 * g * max) = v2/(2 * |aF|) q = FF/G (fajlagos (slyegysgre es) er kplete az egsz jrmre)

12. Hatrozza meg a hts tengely terhelsnek vltozst szemlygpkocsi fkezse esetn! (1p)

A fkezett jrm esetn fellp a slypontba koncentrlt tehetetlensgi er, amely mdostja a tengelyterhelseket. A dinamikus hts tengelyterhels gy a fenti kplettel adhat meg, ahol: FT = * (G/g) * |aF|: a tehetetlensgi er h: a jrm slypontjnak magassga L: jrm tengelytvja l1: jrm slypontjnak tvolsga az els tengelytl

13. Rajzolja le az zelt alvz mezgazdasgi vontat kanyarods kzbeni kerkelrendezsi vzlatt, jellje meg a kanyarodsi sugarat (R), a kerekek s a

tengely elkormnyzsi szgeit (, s teta)) (1p)

14. Ismertesse a sajtkormnyzottsg jrm kanyarodsi sugarnak kzelt kplett, adja meg, milyen felttel mellett lesz alulkormnyzott a jrm! (1p)

(bra s magyarzat nem szksges, csak a megrtst segtik, teht: kanyarods kzben a gumiabroncsok a centrifuglis er hatsra i szgekkel ferdn futnak ( a jrm oldalirnyba kszik) s ekkor a fellp jelensget a jrm sajtkormnyzsi viselkedsnek nevezzk.)

ahol:

R: jrm kanyarodsi sugara : elkormnyzsi szg 1: els futm ered ferdefutsi (oldalkszsi) szge 2: hts futm ered ferdefutsi (oldalkszsi) szge

Tulajdonkppen abban az esetben, ha kanyarods sugara n (R>R0, ebbl kvetkezen 1 > 2), alulkormnyozott a jrm.

15. Rajzolja fel egy dzel hajtanyag belsgs motor modellezsre szolgl idelis munkafolyamatot p-V diagramban! Jellje be a kompresszortrfogatot, a lkettrfogatot, a bevezetett s a kivezetett ht, a vgzett munkt s az egyes llapotvltozsok tpust is! (2p)

Jellsek: Vk: kompresszortrfogat Vl: lkettrfogat Q1 + Q1: bevezetett h Q2: kivezetett h W = Q1 + Q1-|Q2| egy ciklus ltal nyerhet munka

llapotvltozsok: 1-2: adiabatikus folyamat

(kompresszi) 2-3: izochor

3-4: izobr 4-5: adiabatikus (gz expandl) 5-1: izochor

16. Adja meg egy hathengeres, ngytem belsgs motor esetn az indiklt teljestmnyt megad sszefggst! (1p)

ahol z a hengerek szma, teht jelen esetben z=6 sszefggssel rjuk fel!

17. Rajzolja fel egy hagyomnyos szelepvezrls felptst s nevezze meg 5 f elemt a btykstengelytl a szelepfejig! (2p)

(Bekeretezve a sajt vlemnyem szerint 5 f elemt.)

18. Egy motor jelleggrbe rendszern jellje meg, hol adja le a belsgs motor a legnagyobb nyomatkot? (1p)

19.

Ahol az origbl az rint meghzsa utn addott egy pont a teljestmnygrbn, ott kell lennie a motor nyomatknak maximuma!

20. Rajzolja fel a tzelanyag-fogyasztst jellemz kagylgrbket! Jellje be a tzelanyag-fogyaszts nvekedsnek irnyt! (1p)

Teht a fajlagos tzelanyag-fogyaszts a minl nagyobb fellet kagylgrbk irnyba n.

21. Ismertesse a belsgs motorral hajtott, mechanikus ertvitel jrm ertviteli rendszernek 6 elemt! (1p)

A motor (mint ergp) nyomatkt, fordulatszmt, s teljestmnyt el kell juttatni a jrmkerkhez. Erre szolgl a fenti blokkdiagramban brzolt tengelykapcsol, sebessgvlt, kardntengely s a vghajtm.

22. Rajzolja fel a kiegyenltett (homokinetikus) kardnkapcsolat kt ismert elrendezst s nevezze meg azokat! Adja meg a kis kitrs felttelt megad egyenltlensgeket! (1p)

A kis kitrs felttelt megad egyenltlensgek: alapfelttel, hogy 0 (trivilis), s ekkor 1 2 s 2 3

23. Rajzoljon vonerdiagramot egy sebessgvlt fokozatra, jellje meg az erket s ellenllsokat, a maximlis sebessget s a visszavltsi sebessget! (2p)

Jellsek: F: F (Fw + F) F: voner Fw + F: menetellenlls + tellenlls v5: maximlis sebessg

Visszavltskor a sebessgtartomny cskken:

vi-1: az a sebessgfokozat, ahova visszavltunk vi: az a sebessgfokozat, amibl visszavltunk ksi: az adott fokozat tttele ksi-1: a kvnt fokozat tttele

24. A Suzuki Swift gpkocsikon hol lp fel a voner, s hogyan szmthat ki a nagysga? (1p)

A Suzuki gpkocsikon a hajtott kerekek talppontjban jelenik meg a voner (aktv er), nagysga az albbi kplet alapjn szmolhat:

F: voner Mm: a motor pillanatnyi nyomatka Ks: a sebessgvlt bekapcsolt fokozatnak nyomatkmdostsa Ko: a vghajtm (differencilm) nyomatkmdostsa : az ertviteli rendszer sszes hatsfoka Rg: a kerk grdlsi sugara (a menetkzben mrhet tnyleges sugr)

25. A bels srlds nlkli idelis differencilm esetn hogyan viszonyul egymshoz a hajtkerekeken leadott nyomatk? (1p)

Jellsek: Ms: a differencilm srldsi nyomatka M1: gyorsabban forg kerkre hat nyom. M2: lassabban forg kerkre hat nyomatk M: bolygkerekek hzra hat nyomatk Teht, ha a differencilm teljesen srldsmentes, akkor a kt kerkre leadott nyomatk rtke azonos.

26. Vezesse le az elemi fkmutatk kzl a legnagyobb lassuls, s a fajlagos lassuls kplett! (2p)

(Az bra mellkes, de a megrtst segtheti.)

A modell alapjn felrjuk a mozgsegyenletet: -F1-F2=FT. Az itt szerepl erk felrhatk gy, hogy FT = * (G/g) * aF (aF < 0, mivel lassuls valsul meg!), valamint -F1-F2 sszefoglalan -FF = Gmax, (teht kihasznljuk a kerk s az tfellet kztti tapadsi ert). A mozgsegyenletnk gy: -G * max = (G/g)* *aF .

A megllsig fkezett jrmre vonatkoz energia egyenlet Em - EF = 0 alakban rhat fel, ami azt mutatja, hogy a gpjrm Em mozgsi energijt a fkezs rvn megvalsult EF energiaelvonssal fogyasztjuk el, mikzben a jrm befutja a fkezs megkezdstl a jrm megllsig tart sF tvolsgot, az gynevezett fkutat. gy kapjuk a (G/g) * * v2/2 = Gmax sF. Innen mr ki is fejezhetjk a feladatban krt kpleteket egyszer trendezssel:

aF = -(g/) * max legnagyobb lassuls z = aF/g = -max / fajlagos lassuls

(Mgegy megjegyzs: klnbz jegyzetekben sszefuthatunk tbbfle jellssel is, gy elfordulhat, hogy max lenykori neve , tovbb, hogy a mr fent is emltett =1-et alkalmazva, azt kvzi elhagytk az egyenletbl, gy kijhetnek ltszlag ellenttes kpletek is, de ezek egy s ugyanazon rtelmek!)

27. Hatrozza meg az els tengely terhelsnek vltozst szemlygpkocsi fkezse esetn! (1p)

A fkezett jrm esetn fellp a slypontba koncentrlt tehetetlensgi er, amely mdostja a tengelyterhelseket. A dinamikus els tengelyterhels gy a fenti kplettel adhat meg, ahol: FT = * (G/g) * |aF|: a tehetetlensgi er h: a jrm slypontjnak magassga L: jrm tengelytvja l2: jrm slypontjnak tvolsga a hts tengelytl

28. Rajzolja le a kttengelyes, vonhromszges ptkocsi kanyarods kzbeni kerkelrendezsi vzlatt, jellje meg a kanyarods kzppontjt, a kanyarodsi

sugarat (R), s a tengely elkormnyzsi szgeit (, s teta)) (1p)

29. Ismertesse az ENSZ EGB 79. elrs lnyegt, amelyik a teljes steer by wire kormnyzst jelenleg akadlyozza! (1p)

Az ENSZ-EGB kzlekedsbiztonsgi elrsai kzl a legfontosabb elrs szerint a gpkocsiknl a kormnykerk s a kormnyzott kerekek kztt mechanikus kapcsolatnak kell lennie. Tisztn villamos tvitelnl (steer by wire) a villamos rendszer meghibsodsa esetn a rendszer nem tud a mechanikus kapcsolathoz hasonl biztonsg vszzemet ltrehozni.

30. Diagram segtsgvel definilja az indiklt kzpnyomst ! Az alkamazott jellseket magyarzza is meg ! (1p)

Az indiktordiagram alapjn: azt a konstans pi nyomsszintet, amely a lkettrfogat mentn ugyanakkora W munkt vgez, mint maga a krfolyamat, indiklt kzpnyomsnak nevezzk. Kplettel: pi = W/VL ahol VL = V1 V2 a lkettrfogat.

31. Definilja a kompressziviszonyt , az alkalmazott jellseket magyarzza is meg ! Benzinmotor esetben ez mekkora rtket vehet fel? (1p)

A kompresszi viszony egy olyan rtket ad, amely megmutatja, hogy milyen mrtkben srti ssze a keverket (zemanyag + beszvott leveg) a dugatty. Kplettel kifejezve:

Benzinmotor esetben ~1/7..1/10 rtket vehet fel.

32. rtelmezze az effektv teljestmnyt (az indiklt teljestmny alapjn)! A jellseket magyarzza is meg ! (1p)

Pe: effektv teljestmny-fggvny

n: motor fordulatszma (arnyos a szgsebessggel mgpedig gy, hogy annak konstansszorosaknt ll el) : tzelanyagelltsi jellemz : szgsebessg

A fenti relci szerint teht az effektv teljestmny mindig kisebb, mint az indiklt teljestmny. Ennek oka, hogy a kifel leadhat teljestmny megadshoz a motor minden zemllapotban le kell vonni az tlagos indiklt teljestmnybl a motor bels srldsi s egyb vesztesgeinek fedezsre szolgl teljestmnyeket.

33. Milyen (a motor zemllapott ler) vltozktl fgg a fajlagos tzelanyag fogyaszts? (1p)

A fajlagos tzelanyag-fogyaszts (jele: b) rtke fgg a motor zemllapott meghatroz kt mennyisgtl, a motor effektv nyomatktl s szgsebessgtl.

34. Mirt van szksg sebessgvltra a belsgs motorral hajtott jrm hajtsrendszerben? (1p)

A mechanikus sebessgvlt alkalmazsnak szksgessge azon alapproblmbl fakad, hogy az ergpknt beptett belsgs motor csak egy adott [a,f] szgsebessg-intervallumban terhelhet, mivel nincs indtnyomatka. A jrm megkvnt [0, vmax] zemi sebessg-intervalluma pedig olyan szles, zrustl kezdd intervallum, hogy azt egy fogaskerk-mdostsi fokozat nem fedheti le! Ezrt a mechanikus sebessgvlt 4-5* klnbz mdosts sebessgi fokozattal kszl. (*tlagos vlt esetn, extrm esetben hatr a csillagos g!)

35. Rajzoljon fel egy kardncsuklt, s nevezze meg fbb alkatrszeit (legalbb 3 db)! Jellje be a kardn kapcsolat helyzett ler egysgvektorokat is! (1p)

(A kardnkereszt gakra illeszked a s b vektorok knnyen felrhatak az i,j,k egysgvektor ortonormlt bzison, azaz: a kkkel rajzolt, x,y s z tengelyhez tartoz i,j s k egysgvektorokat mindenkpp rajzoljuk bele!)

36. Vezesse le az egyszer, egy srld fellet prral rendelkez tengelykapcsol Fa axilis nyomr mellett tvihet legnagyobb nyomatknak kiszmtsra szolgl sszefggst , ha az rintkez fellet krgyr alak R1 kls s R2 bels sugrral ,

az llandnak tekinthet srldsi egytthat pedig ! (2p)

(Az brt nem kell lerajzolni, csak a megrtst segti.)

(1) - elemi gyrre hat tangencilis (felletre merleges) er nagysga

(2) - tangencilis srlder nagysga (itt a csszsrldsi tnyez)

(3) - elemi srldnyomatk (itt: )

(4) - teljes felletre hat srldnyomatk

(5) - felleten kialakul tlagos nyoms

(6) - srldsos tengelykapcsol nyomatktvitele

(Magyarzat: Elszr meghatroztuk a dr vastagsg elemi gyrre hat felletre merleges er nagysgt (1), majd figyelembe vettk, hogy ez egy srldsos kapcsolat(2), tovbb, hogy az erkart hozzadva kijn a nyomatk (3). Mivel az srldsi egytthat a felleten kzel llandnak vehet, az egymst nem metsz elemi gyrk folytonos sszegzsvel (integrlsval) megkaphatjuk a teljes felletre hat nyomatkot (4). A felleten kialakul tlagos nyomst kifejezve (5), majd behelyettestve a kpletbe s egyszerstve megkapjuk a vgleges, n. 2/3-os alapkpletet (6).)

37. Rajzolja fel egy ngyfokozat sebessgvltval felszerelt jrm frszdiagramjt ! Rajzolja be, s nevezze meg a diagram jellemz paramtereit! Az egyes fokozatokban a hajtsrendszer sszmdostsa a diagramban hol jelenik meg ? (2p)

a: megengedett szgsebessg svtartomny als (minimum) rtke f: megengedett szgsebessg svtartomny fels (maximum) rtke vz: zrsi sebessg vj,j+1: tkapcsolsi sebessg, ahol j=1,2,3 jelen esetben vmax: maximlis sebessg

A j (j=1,2..4) kotangense fog megfelelni az egyes fokozatokban a hajtsrendszer sszmdostsainak, amelyek az adott fokozatban elrhet maximlis sebessgek s az ezekhez tartoz f szgsebessgek hnyadosaiknt rtelmezhetek s szmthatak.

38. Rajzolja fel egy gzolaj hajtanyag belsgs motor indiktor diagramjt , jellje be a lkettrfogatot s a kompresszitrfogatot , illetve adja meg szm szerint a motor termikus hatsfok tartomnyt! (2p)

39. Nevezzen meg tzelanyagbezetsi mdokat benzinmotor esetn! (1p)

Benzinmotor esetn a tzelanyag bejuttats trtnhet karburtorosan vagy kzvetlen befecskendezs ltal.

40. Mit jelent a fajlagos tzelanyagfogyaszts? Adja meg a mrtkegysgt! (1p)

A tzelanyag-fogyasztst a motor ltal leadott effektv munka egysgre vonatkoztatott fajlagos rtkkel adjuk meg, melynek neve: fajlagos tzelanyag-fogyaszts, jele: b, mrtkegysge pedig: [b] = kg/kWh.

(Magyarn: a fajlagos tzelanyag-fogyaszts megmutatja, hogy 1 kWh effektv munka ellltshoz (megtermelshez) mennyi tzelanyagot kell elgetnnk (felhasznlnunk).

41. Hogyan lehet biztostani egy kardnkapcsolatban (behajttengely-kardntengely-kihajttengely) a bemen s kimen szgsebessgek egyenlsgt? Vlaszt brval is magyarzza! (1p)

Ahogy az brn is ltszik, az elvezetsi irnyokat megad szgekre az 1=2 felttelt megvalstva elrhet a behajt oldali 1 s a kihajt oldali 3 szgsebessgek egyenlsge, azaz 1=3. Ezt a szgben elhelyezkedst a csatlakoz tengelyvgek forgsa s nyomatktvitele kzben a kardntengely kt vgn elhelyezett kardncsuklk biztostjk.

42. rja le a sk ton halad gpjrm gyorsulsnak meghatrozshoz szksges lpseket s kpleteket! (2p)

(Az bra nem szksges a feladat megoldshoz, csak a megrtst segti.)

(1)

(2)

(3)

(Magyarzat: A jrm sk ton gyorsulva haladshoz szksges egy akkora voner (aktv er), amely kpes legyzni a menet kzben fellp passzv erket (ellenllsosokat). Mivel a jrm gyorsulsa sorn megvalsul ez a felttel (legyzi, teht a voner nagyobb, mint a vele szemben bred s hat passzv erk), ezrt keletkezik egy n. voner felesleg. Ezt a felesleget fejezzk ki a (2) kpletben, melybl vgs lpsknt (3) kifejezhetjk a pillanatnyi gyorsuls kplett.)

43. A kerkre hat fggleges er ismeretben hatrozza meg a kerk ltal az t skjban felvehet maximlis erket! (2p)

A talaj skjban kifejthet hossz- (Fx) s keresztirny (Fy) er a kerkre hat leszortertl (Fz), s a kerk-tfellet tapadsi () viszonytl fgg.

sszefggs: Fx = Fz * x Fy = Fz * y

Mivel -rl tudjuk, hogy viszonyszm, tovbb, hogy rtke 0 s 1 kz esik (=1 elmleti rtk), ezrt Fx s Fy akkor lehet maximlis, ha a hozzjuk tartoz x s y 1-hez kzeli rtkekkel rendelkeznek.

44. Rajzolja le a kpfogaskerekes-bolygmves differencilm kinematikai vzlatt, jellje meg a jellemz nyomatkokat, s adja meg azok sszefggsre vonatkoz kpleteket! (2p)

a) Ha a differencilm srldsmentes (Ms = 0):

M1 + M2 = M

M1 = M/2

M2 = M/2

M1 = M2

b) Ha a differencilm srldsos (Ms 0): M1 + M2 = M

M1 = M/2 - Ms

M2 = M/2 - Ms

K = (M2-M1)/(M2+M1) = 2Ms/M(*100%) nzrsi tnyez (kerekek kztti fajlagos nyomatkklnbsg) Ms = K*M/2

M1 = (M/2)*(1-K)

M2 = (M/2)*(1+K)

m = M2/M1 = (1+K)/(1-K); ebbl K-t kifejezve: K = (m-1)/(m+1)

45. Rajzolja fel egy benzin hajtanyag belsgs motor indiktordiagramjt, jellje be a lkettrfogatot s a kompresszitrfogatot ,nevezze meg a munkafolyamat egyes szakaszait, illetve adja meg szm szerint a motor termikus hatsfok-tartomnyt! (2p)

46. Vzlatra tmaszkodva vezesse le a kardnkapcsolat be- ill. kihajttengelynek szgelfordulsa kztt fennll fggvnykapcsolatot! (1p)

(1) Alapfeltevsek: |a|=|b|=1 s a vektorpr merleges egymsra, teht skalris

szorzatuk zrus!

(2) Felrjuk a s b vektort az i, j, k ortonormlt bzison: a = (sin1)i + 0j + (cos1)k b = (cos2 * cos)i + (-cos2 * sin)j + (-sin)k

(3) Elksztjk a skalr szorzatot s nullval tesszk egyenlv: (a,b) = sin1 * cos2 * cos cos1 * sin2 = 0

(4) Elosztjuk mindkt oldalt cos1* cos2-vel, majd egyszersts s rendezs utn:

tg1 * cos = tg2

(5) Ezzel megvan a bemen tengelyre keresett f(1,) fggvnykapcsolat: 2 = arctg(tg1 * cos)

(6) Ha = llland, akkor 2-bl megkaphat derivlssal a kimen szgsebessg:

(7) Ezzel a keresett g(1,1,) fggvnykapcsolat is kiaddik, a megadott *

definci felhasznlsval: