Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Автоматические системы транспортных средств

Управление силовой передачей

Улучшение эксплуатационных качеств современной машины привело к значительному усложнению ее устройства. А оснащение машин автоматической трансмиссией позволило сильно снизить объем нагрузки, которая возлагалась на водителя при движении. Автоматизации управления подверглись все основные узлы трансмиссии: сцепление, коробка передач (КП), главная передача с дифференциалом, раздаточная коробка. Однако наибольшее распространение получили автоматические трансмиссии (АКП), в основе которых автоматические коробки передач.

Можно выделить три класса автоматических трансмиссий автомобилей: автоматические коробки передач на базе гидротрансформатора, механические коробки передач с электронным управлением, ва- риаторные АКП.

Гидротрансформаторные автоматические трансмиссии

Гидромеханическая передача (ГМП) успешно применяется на автомобилях уже более полувека и дает возможность заметно облегчить управление автомобилем.

Применение гидромеханической передачи на автомобиле позволяет получить следующие преимущества [5]:

1. Обеспечение автоматизации переключения передач и отсутствие необходимости иметь педаль сцепления.

2. Повышение проходимости автомобиля в условиях бездорожья за счет отсутствия разрыва потока мощности при переключении передач.

3. Повышение долговечности двигателя и агрегатов трансмиссии за счет способности гидротрансформатора снижать динамические нагрузки.

В то же время как недостаток необходимо отметить потерю мощности и повышение расхода топлива за счет более низкого КПД ГМП по сравнению с автомобилем, имеющим механическую коробку передач. Гидромеханическая передача включает в себя три основные части:

• гидротрансформатор;

• механическую коробку передач;

• систему управления.

На автомобилях ГМП впервые появилась в США: в 1940 г. коробка Hydramatic была установлена на автомобилях Oldsmobile. Справедливости ради необходимо отметить, что еще с начала 1930-х годов на английских автобусах использовалась гидромеханическая трансмиссия Wilson, которая не была автоматической, но облегчала работу водителя. В настоящее время в США ГМП снабжаются 90 % легковых автомобилей, а также все городские автобусы и значительная часть грузовых автомобилей. В Европе массовое применение ГМП началось только в начале семидесятых годов прошлого века, когда эти передачи нашли применение в автомобилях Mercedes-Benz, Opel, BMW. В это же время в Европе строятся специализированные заводы по производству ГМП: фирма Borg-Warner строит завод в Англии (г. Летифорд), Ford — в г. Бордо (Франция), GM — в г. Страсбурге (Франция). В Японии появляются сразу два специализированных производства — Jatco и Aism-Wamer [5].

В ГМП в основном применяются механические планетарные коробки передач, которые легко поддаются автоматизации, но иногда используют и обычные ступенчатые коробки передач с автоматическим управлением.

Но просто переключать шестерни недостаточно: автомобиль не должен разгоняться рывками. Поэтому такая коробка всегда дополняется гидротрансформатором — он плавно изменяет соотношение между скоростями вращения входного и выходного валов (а также между крутящим моментом на входе и на выходе) в довольно узком диапазоне (обычно от 1:1 до 1:2,3).

В современных АКП число ступеней увеличилось до пяти, что, разумеется, гораздо лучше с точки зрения согласования работы двигателя с условиями движения и влияния этого фактора на динамические характеристики автомобиля и ресурс силового агрегата.

Системы управления автоматических коробок передач, в которых применяется только гидравлика, вытесняются системами, в которых сочетаются элементы электроники и гидравлики (гидравлический привод сохраняется только применительно к фрикционам). К преимуществам применения электроники относятся: возможность устанавливать несколько различных программ переключения передач, большая плавность включения передачи, гибкость и приспосабливав - мость к различным типам автомобилей, применение упрощенных гидравлических цепей управления и механизмов свободного хода. Измерительные преобразователи системы определяют нагрузку, положение рычага переключения передач, положение переключателя программ и режима «kick-down», а также частоту вращения вала двигателя и ведомого вала коробки передач. Блок управления обрабатывает эти данные в соответствии с установленной программой и вырабатывает сигналы управления коробкой передач. Электродинамические преобразователи образуют связь между электронными и гидравлическими цепями, в то время как соленоидные клапаны приводят в действие фрикционы.

Таким образом, система автоматического управления обычно состоит из следующих подсистем:

• функционирования (гидравлические насосы, регуляторы давления);

• измерительная, собирающая информацию о параметрах управления;

• управляющая, вырабатывающая управляющие сигналы;

• исполнительная, осуществляющая управление переключением передач, работой двигателя;

• подсистема ручного управления;

• подсистема автоматических защит, предотвращающая возникновение опасных ситуаций.

С сентября 2003 г. на автомобили Mercedes-Benz класса Е, S, SL и CL устанавливаются гидромеханические коробки передач 7G-Tronik (рис. 3.17). Эта семиступенчатая автоматическая коробка передач пришла на смену пятиступенчатому варианту ГМП. Данная ГМП позволила снизить расход топлива в среднем на 5 % в зависимости от модели автомобиля. Переключение передач происходит более плавно и быстро.

Рис. 3.17. Устройство коробки передач 7G-Tronik [12]:

/ — ведущий вал; 2 — фрикцион блокировки гидротрансформатора с гасителем крутильных колебаний; 3 — масляный насос с контролем давления, 4 — фрикционы и планетарные передачи; 5 — выходной вал; 6 —стояночный тормоз; 7— селектор; 8 — электронный блок управления; клапаны и датчики, встроенные в поддон; 9 — электронный блок переключения передач; 10 — высокоскоростные соленоиды; 11 — гидротрансформатор

Переключение передач осуществляется тремя многодисковыми тормозами, на которые оказывают воздействие гидравлические цилиндры. Давление в системе управления создает гидронасос с приводом от двигателя через насосное колесо гидротрансформатора. В нижнюю часть коробки устанавливается гидравлическое исполнительное золотниковое устройство, которое с помощью электромагнитных клапанов и по команде блока управления соединяет гидронасос с гидравлическими элементами сцепления и тормозов.

Основными элементами электронной системы управления являются электронный блок и рычаг управления. В правом секторе рычаг может занимать четыре позиции: Р — режим парковки; R — задний ход; N — нейтральная передача; D — движение в режиме автоматического переключения передач. При положении рычага в позиции D программа обеспечивает различные алгоритмы переключения в соответствии с сопротивлением движения, нагрузкой, положением педали газа, дорожной ситуацией. Алгоритмы управления соответствуют движению в различных условиях:

• движение с постоянной высокой скоростью;

• городской режим движения;

• горный режим движения;

• режим буксировки;

• движение на поворотах.

При перемещении рычага влево водитель переводит коробку передач в режим ручного переключения. Движением рычага вперед-назад — включение повышающей-понижающей передачи. Такое переключение передач принято называть секвентальным (последовательным).

Электронный блок управления является адаптивным, он запоминает манеру вождения водителя и корректирует алгоритмы автоматического переключения передач.

Механические коробки передач с электронным управлением

(автоматизированные коробки передач)

Ступенчатые механические КПП устанавливаются на автомобили более ста лет, они конструктивно и технологически совершенны, поэтому понятен интерес к созданию для них автоматических систем управления. Автоматическое управление механическими ступенчатыми КПП осуществляется с помощью современных электронных и исполнительных устройств.

Впервые такой агрегат — Sequential М Gearbox (SMG) был разработан компанией BMW. Эта коробка передач имеет шесть передач для движения вперед и может работать в двух независимых управляемых сервомеханизмами режимах. В первом, экономичном режиме коробка передач работает полностью автоматически, как и любая другая автоматическая коробка. Этот режим включается автоматически каждый раз, когда включается зажигание. Второй — спортивный режим, который выбирает сам водитель, — дает возможность переключать передачи вверх-вниз, как это делает система Tiptronic.

Для переключения передач используются гидравлические исполнительные механизмы. Инженерам BMW удалось добиться рекордного времени переключения передач: при разгоне автомобиля время переключения не превышает 0,08 с. Электронный блок управления коробки передач контролирует не только исполнительные устройства, но и управляет работой двигателя, обеспечивая изменение режима его работы при переключении на низшие передачи. При снижении скорости до 15 км/ч автоматически включается вторая передача, а при полной остановке — первая.

В коробке передач Easytronic (рис. 3.18), разработанной совместно компаниями Valeo и Luk и предназначенной для установки на небольшие автомобили для европейского рынка, в качестве исполнительных устройств используются три шаговых электродвигателя.

Коробка передач получилась легкой и компактной, но переключение передач осуществляется медленнее, чем в коробках передач с гидравлическим управлением.

Рис. 3.18. Автоматизированная коробка передач Easytronic [13]:

1 — шаговые двигатели; 2 — автоматическое сцепление; 3 — механизм переключения передач; 4 — блок управления сцеплением

Управление трансмиссией грузовых автомобилей, в особенности коробками передач магистральных тягачей с большим числом передач, всегда требовало большого умения от водителя. Неслучайно, что автоматизация коснулась и таких коробок. Большинство производителей грузовых автомобилей предлагают в качестве вариантов автоматические и полуавтоматические коробки передач.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
 
Популярные страницы