Создание тормозной пыли для установления стандартов автомобильной безопасности и выбросов

VW Jetta Hybrid на динамометре шасси в Лаборатории технологий автомобильной трансмиссии Empa несколько лет проработал в качестве транспортного средства. Привязанный к испытательной камере, он был частью новой исследовательской цели с июля 2020 года: цель состоит в том, чтобы производить тормозную пыль в строгом соответствии со стандартизированным ездовым циклом WLTP, который также используется для определения выбросов выхлопных газов.

Интерес к измерениям тормозной пыли появился сравнительно недавно: в июне 2016 года отдел Европейской экономической комиссии ООН (ЕЭК ООН), известный как Неофициальная рабочая группа Программы измерения твердых частиц (PMP IWG), решил, что пришло время разработать общедоступный тест. процедура для тормозной пыли, позволяющая надежно определять массу и количество выбрасываемых частиц. С тех пор к этой теме обратился ряд научно-исследовательских институтов, производителей автомобилей и специализированных компаний по испытанию оборудования. Однако есть несколько серьезных проблем, которые нужно решить.

Брошено во все стороны

В отличие от выхлопной трубы, которая надежно выпускает газы в заданном направлении, вращающийся тормозной диск распределяет частицы во всех возможных направлениях. Поэтому сначала нужно собрать частицы, а затем направить их четко определенным потоком к анализатору частиц. Во время этого процесса потери должны быть минимизированы: ни мелкие частицы не должны выходить, ни крупные частицы не должны оставаться в трубах.

READ  Замена задних тормозных дисков Chevrolet Lacetti

Возникают еще две сложности: тормоза транспортного средства прикреплены к вращающемуся ведущему валу, который необходимо тщательно герметизировать для измерения, чтобы не терять частицы. Параллельно тормоза должны охлаждаться. В дороге воздушный поток вместе с вентиляционными ламелями внутри тормозных дисков обеспечивает прохладу. Полностью закрытый тормоз на испытательном стенде, напротив, может быстро нагреться, и тогда будут выделяться совершенно другие частицы, чем в реальном повседневном движении. Таким образом, такой анализ не имеет большого значения.

Рабочая группа PMP IWG ЕЭК ООН решает эту проблему путем упрощения: требуемые испытания тормозов должны проводиться на полностью закрытых испытательных стендах. Такие испытательные стенды существуют. Они напоминают большие шкафы, в которых тормозные диски и тормозные колодки трутся друг о друга. Проверяется только один компонент, а не весь автомобиль.

«Мы собираемся попробовать другой способ». говорит Панайотис Димопулос Эггеншвилер, проектирующий испытательную установку в Empa. «Мы хотим измерить все выбросы транспортного средства одновременно во время тест-драйва на динамометре шасси. Это гораздо более значимо, чем данные изолированного тестера тормозов, которые затем необходимо преобразовать в реальные условия».

создание, тормозной, стандарт, выброс

Воздушный дизайн

READ  Замена тормозных дисков Granta своими руками

Вместе с Даниэлем Шрайбером, инженером по образованию, Димопулос Эггеншвилер разработал версию теста Empa, результаты которой теперь должны выдерживать сравнение с результатами других международных исследовательских групп. В Empa тестируется весь автомобиль, упомянутый выше VW Jetta Hybrid. Тормоз правого переднего колеса был заключен в специально разработанный металлический корпус. Трубка для сжатого воздуха подает большое количество охлаждающего воздуха в металлический кожух от передней части автомобиля; в то же время воздух служит транспортной средой для выбрасываемых тормозных частиц. Они направляются в трубу вдоль автомобиля. После короткого времени полета они приземляются в 13-ступенчатый каскадный импактор, специальный прибор, сортирующий частицы по размеру. Впоследствии фракции частиц могут быть химически проанализированы по весу. При необходимости их морфологию и состав также можно исследовать с помощью электронного микроскопа, например.

«В ходе предварительных испытаний мы уже определили, из каких элементов входят тормозные частицы». говорит Димопулос Эггеншвилер. «В основном это оксид железа, который образует тормозной диск, а также ряд других оксидов и разновидностей, содержащих алюминий, магний, кальций, калий и титан, которые образуются из тормозных колодок». Помимо крупных частиц, существуют также более мелкие частицы, которые можно вдохнуть и попасть в легкие.

READ  Замена задних тормозных колодок hyundai getz

Тормозят ли гибридные автомобили по-другому?

Теперь, когда процесс измерения работает стабильно, VW Jetta первоначально будет работать в соответствии с предписанным законом циклом WLTP и будет подавать тормозные частицы в каскадный ударный элемент. После этого планируется дальнейшая серия испытаний. «Мы хотим, например, выяснить, отличаются ли тормозные механизмы гибридных автомобилей от автомобилей с обычными системами трансмиссии и, следовательно, приводят к другим выбросам». поясняет руководитель проекта. Гибридные автомобили также способны тормозить с помощью своего электродвигателя, и поэтому им требуется гораздо реже использовать механические тормоза. С другой стороны, гибридные автомобили имеют большую массу. «С помощью результатов наших измерений можно будет оптимизировать рабочие режимы автомобилей будущего поколения и удерживать выбросы тормозной пыли под лучшим контролем, чем сегодня».