user2153235
Вчера 23:35
Торможение двигателем в сравнении с торможением на нейтральной передаче на скользкой и обычной дороге
Я вожу машину с механической коробкой передач уже более 20 лет и около 10 лет торможу, переключаясь на пониженную передачу и подбирая обороты. Недавно я услышал, как ведущий радиопередачи советовал людям быть осторожными за рулём в снежную/гололёдную погоду и тормозить, переключаясь на пониженную передачу. На мой взгляд, это рискованно, потому что резкое замедление (или резкое воздействие в любом направлении) может привести к пробуксовке колёс. Если переключиться на пониженную передачу резко, это может привести к потере сцепления с дорогой. Помимо предотвращения ускорения на длинных спусках, есть ли какие-то другие причины, по которым переключение на пониженную передачу будет выгодным в условиях снега, льда или слякоти?
Если не брать в расчёт механическую коробку передач, то, похоже, даже при использовании автоматической коробки передач лучше переключиться на нейтральную передачу и использовать тормоза, чтобы свести к минимуму риск потери сцепления с дорогой. Могут ли более опытные водители, которые ездят зимой, прокомментировать это?
Наконец, я часто задавался вопросом, насколько разумно переключать механическую коробку передач на более низкую передачу в сочетании с торможением. Если просто переключиться на более низкую передачу (с подбором оборотов), автомобиль будет замедляться сам по себе. Поскольку топливо не впрыскивается, я представляю себе это как рассеивание импульса в двигателе, хотя я уверен, что всё гораздо сложнее (на веб-страницах говорится, что кинетическая энергия автомобиля расходуется в цикле сжатия поршня). Независимо от конкретных деталей, если вы нажимаете на тормоз после переключения на пониженную передачу, вы «боретесь» с естественным темпом замедления, то есть изменяете замедление, потому что естественный темп замедления недостаточен. Очевидно, что тормоза изнашиваются, если вы дополнительно замедляете движение, но я не знаю, изнашиваются ли они сильнее, чем если бы вы переключились на нейтральную передачу и нажали на тормоз.
До появления системы впрыска топлива я бы очень сомневался в том, что сильнее изнашивает тормоза, потому что (например) топливо может поступать в камеру сгорания, даже если вы не нажимаете на педаль акселератора. Я не знаю, происходило ли это на самом деле в те времена, я просто описываю то, чего не знаю, и из-за этого мне сложно представить, что происходит, когда вы тормозите после переключения на пониженную передачу. Однако, если эта картина верна, то сгорание топлива всё же происходит, хотя и в меньшей степени. В таком случае вполне возможно, что торможение на передаче будет менее эффективным, чем торможение на нейтральной передаче. Обратите внимание, что это не означает, что автомобиль ускоряется из-за ухудшения сгорания топлива (если оно вообще происходит). Общее ускорение/замедление зависит от других факторов. Например, (i) ухудшение сгорания топлива, если оно происходит, (ii) импульс движущихся частей двигателя до того, как сработает сцепление, (iii) импульс, возникающий из-за физического смещения транспортного средства, (iv) трение, возникающее при движении транспортного средства, одним из компонентов которого является сопротивление воздуха, (v) рассеивание кинетической энергии при такте сжатия и (vi) торможение. Именно это сочетание факторов усложняет мою мысленную модель происходящего и мешает сделать вывод о том, что эффективнее: тормозить на включенной передаче или на нейтральной. Если на самом деле тормозить на включенной передаче менее эффективно (а я не знал этого, когда изначально задавал этот вопрос), то это означает, что (i)–(iii) приводят к возникновению больших сил, поэтому лучше устранить их, переключившись на нейтральную передачу, прежде чем применять (vi).
Скорее всего, это будет зависеть от естественной скорости замедления после переключения на пониженную передачу по сравнению с переходом на нейтральную передачу, а также от того, какое замедление вам нужно. Например, если вам нужно лишь немного большее замедление, чем естественная скорость замедления после переключения на пониженную передачу, то торможение на включенной передаче может быть очевидным лучшим выбором, поскольку вы будете использовать тормоза лишь незначительно, независимо от того, больше или меньше естественная скорость замедления на нейтральной передаче. Я говорю «может быть», потому что при моделировании этой ситуации нельзя не учитывать зависимость от множества факторов, таких как пять перечисленных выше. Так что если (например) естественная скорость замедления после переключения на пониженную передачу и в нейтральном положении одинакова, это не значит, что в обоих случаях потребуется одинаковое усилие на педали тормоза, чтобы изменить скорость замедления на требуемую величину.
Это моё предположение о том, что происходит в дни, когда ещё не было впрыска топлива. Однако в наши дни топливные форсунки отключаются, когда вы не нажимаете на педаль акселератора. Из шести перечисленных выше факторов это означает, что фактор (i) отсутствует, поэтому я склонен сделать вывод, что, когда вы тормозите после переключения на пониженную передачу, вы не противодействуете процессу, который увеличивает кинетическую энергию автомобиля. Если это так, то, похоже, торможение на включенной передаче может быть только эффективнее торможения на нейтральной передаче (при той же скорости замедления). Если только фактор (ii) не вносит значительный вклад в общую кинетическую энергию (тормоза будут противодействовать этому компоненту). Может ли кто-нибудь из инженеров-механиков, специализирующихся на автомобилестроении, подтвердить или опровергнуть это, или каким-либо образом пролить свет на этот вопрос?
Это длинный пост, в котором содержится несколько просьб. Я подробно описал свои представления о том, что может происходить, чтобы респонденты могли уточнить, в чём они ошибаются или не до конца понимают ситуацию. Однако вопросы нужно обобщить:
Чтобы избежать потери сцепления с дорогой на скользком покрытии, лучше
тормозить на нейтральной передаче, а не переключать передачу на пониженную и тормозить на ней?
Я спрашивал об этом как в отношении механической, так и в отношении автоматической коробки передач.На обычных дорогах эффективнее (и / или меньше изнашиваются
тормоза) тормозить на включенной передаче после переключения на пониженную или на
нейтральной?
Я привёл несколько причин, почему, на мой взгляд, в первом случае лучше тормозить на нейтральной передаче, а во втором — на включенной передаче. Однако мне было интересно, насколько точны мои представления. Я надеюсь, что если мои рассуждения неверны, то человек, который меня поправит, даст чёткие и убедительные объяснения своего ответа.
Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/14764/engine-braking-vs-braking-in-neutral-on-slippery-normal-conditions
Пост очень длинный и содержит несколько скрытых вопросов. Я постараюсь ответить на основные из них.
Давайте предположим, что мы всегда говорим о торможении на спуске, так как это самый опасный сценарий. Я буду рассматривать только автомобили с механической коробкой передач, так как с автоматической коробкой всё гораздо сложнее, поскольку это зависит от типа автоматической коробки передач. Короче говоря, если автоматическая коробка передач представляет собой систему сцепления (автоматические коробки с ручным управлением или коробки с двойным сцеплением), в которой есть ручной режим, то она очень похожа на механическую коробку передач, за исключением (*). Я предполагаю, что у автомобиля нет режима автоматического контроля скорости при спуске, который сегодня есть у большинства внедорожников и который очень подходит для наших условий, даже если он обычно ограничен низкой скоростью. Я также предполагаю, что используются нешипованные зимние шины, так как я рассмотрю наиболее вероятный «скользкий» случай — снег.
Скользкие дороги
Во-первых, нужно отличать автомобили с передним и задним приводом. В нашем сценарии торможения на спуске торможение двигателем будет гораздо менее эффективным, если автомобиль с задним приводом, просто потому, что торможение не приведёт к переносу веса на задние колёса. На автомобилях с задним приводом при спуске настоятельно рекомендуется использовать как торможение двигателем, так и «ножное» торможение. На автомобилях с передним приводом в большинстве случаев будет достаточно торможения двигателем. Разумеется, на автомобилях с постоянным полным приводом торможение двигателем будет наиболее эффективным.
Почему торможение двигателем эффективнее торможения на нейтральной передаче на скользкой поверхности? Система ABS автомобиля, предотвращающая блокировку колес, не может нормально работать на низких скоростях. Несмотря на то, что за последние десятилетия системы ABS значительно усовершенствовались, вероятность блокировки колес на скользком (снежном или обледенелом) спуске очень высока. При торможении двигателем колеса тормозят пропорционально их фактической скорости вращения: чем выше скорость, тем больше тормозное усилие. Если одно из колёс блокируется, тормозная сила, создаваемая двигателем, внезапно становится равной нулю для этого колеса, так как оно будет иметь меньшее сопротивление, и колесо снова начнёт вращаться. Таким образом, торможение двигателем на самом деле является «идеальной» системой ABS при движении вниз по склону на низкой скорости. Это не значит, что вы не должны аккуратно помогать торможению с помощью педали тормоза. Лучше всего использовать оба метода с осторожностью. Торможение только с помощью педали тормоза, скорее всего, приведёт к блокировке колёс, поскольку система ABS имеет ограниченные возможности на низких скоростях, а без неё вы прикладываете одинаковое тормозное усилие ко всем колёсам. Трение между деталями и другие факторы делают торможение двигателем менее эффективным. В неблагоприятных условиях блокировка колёс может произойти даже при торможении двигателем. В этом случае, как известно любому уважающему себя водителю внедорожника, нужно нажать на педаль газа, чтобы разблокировать колесо (нажатие на педаль сцепления должно дать аналогичный эффект), как бы нелогично это ни звучало.
(*) Всегда старайтесь переключать передачи как можно более плавно, слегка притормаживая и/или подстраиваясь под обороты, чтобы избежать резкого снижения скорости. В автомобилях с механической коробкой передач необходимую плавность можно легко обеспечить, просто регулируя степень выжима сцепления.
Нормальные дороги
На нескользких поверхностях риск блокировки колес (без остановки) практически сведен к нулю, что устраняет основную причину, по которой предпочтение отдается торможению двигателем. Однако торможение двигателем все же обеспечивает больший контроль по сравнению с торможением с помощью педали. Торможение двигателем приводит к большему износу сцепления и маховика, а обычное торможение — к большему износу тормозных дисков и колодок. В зависимости от того, замена какого компонента обойдется дороже, и от предполагаемого дополнительного износа можно решить, какую систему использовать. Лично я использую обе системы, всегда переключаясь на пониженную передачу при снижении оборотов, чтобы значительно уменьшить износ сцепления.
Кроме того, торможение двигателем имеет огромное преимущество перед «ножным» торможением: вы не рискуете потерять тормоза. На длинных крутых спусках непрерывное «ножное» торможение может привести к перегреву тормозной жидкости (несжимаемой) и её закипанию с образованием пузырьков пара (сжимаемых), которые фактически лишают вас возможности использовать тормоза. По этой же причине обычную тормозную жидкость DOT4 необходимо менять каждые два года: с возрастом температура кипения снижается. Несмотря на использование торможения двигателем, это случилось со мной, когда я ехал на плохо обслуживаемом кемпере 1990 года выпуска по перевалу Вршич. Это был забавный опыт, но я бы предпочёл его не повторять.
Кстати, на спусках с хорошим сцеплением с поверхностью обычно лучше использовать более резкое и менее частое торможение по сравнению с непрерывным торможением, которое приводит к большему износу тормозов и нагреву тормозной жидкости.
Влияние типа двигателя на торможение
Нет никакой разницы в торможении, независимо от того, какой у вас двигатель: инжекторный, карбюраторный или какой-либо другой. Мощность, передаваемая на колёса, если и не равна нулю, то всегда будет крайне минимальной, когда педаль акселератора не нажата. Торможение двигателем всегда в значительной степени компенсирует это. При очень резком торможении со средней или высокой скорости на хорошем дорожном покрытии ограничивающим фактором, скорее всего, будет не система ABS и не трение о дорожное покрытие, а мощность торможения. В этом случае торможение двигателем поможет сократить тормозной путь, если у вас будет время его применить. Оно также обеспечит более плавное торможение, что снизит риск блокировки колёс. Вот почему торможение двигателем так важно в автогонках. Однако это не относится к заднеприводным автомобилям, у которых может быть сильный перекос веса (автомобили с высокой и мягкой подвеской, как большинство автомобилей в США), поскольку дополнительная тормозная сила на задних колёсах без дополнительного (вызванного перекосом веса) трения может привести к блокировке колёс и, возможно, к потере контроля над автомобилем. При торможении гоночные автомобили почти не смещают центр тяжести, что снижает, но не устраняет этот риск.