Принцип работы коробки автомат в автомобиле: АКПП — как работает коробка-автомат разных конструкций

Содержание

устройство и принцип работы коробки-автомат

Как известно, трансмиссия бывает механической и автоматической, причем существуют различные виды и типы МКПП и АКПП. При этом важно понимать, что в зависимости от коробки и привода (монопривод или полный привод) напрямую будет  также зависеть экономичность, разгонная динамика, проходимость, управляемость, а также целый ряд других параметров, показателей и характеристик автомобиля.

Благодаря тому, что в современных авто используются передовые технологии, выбором многих водителей становится именно коробка автомат. При этом АКПП все равно не удается вытеснить традиционную механику, так как многие считают машины с механической коробкой не только более дешевыми, но и простыми, а также надежными.

Однако новичку без опыта бывает достаточно сложно сделать выбор, так как часто аргументы в пользу МКПП и отказ от автоматической коробки передач основываются не на личном опыте. Далее мы подробнее рассмотрим устройство АКПП,  а также как работает АКПП.

Содержание статьи

Как работает автоматическая коробка передач автомобиля

Итак, прежде чем говорить о том, что такое трансмиссия автомат, как работает данный тип коробок и какова их надежность и ресурс, сразу отметим, что данный тип КПП повсеместно встречается на тяжелых  внедорожниках и другой технике, рассчитанной на тяжелые условия эксплуатации. Другими словами, это уже можно считать весомым аргументом.

Идем далее. Конструктивные особенности АКПП и принцип ее работы в большей или меньшей степени отличаются от механических коробок передач. Коробка-автомат, как и другие типы трансмиссий, выполняет задачу изменения крутящего момента и, соответственно, скорости движения транспортного средства. При этом все происходит автоматически, то есть без участия водителя.

Также АКПП позволяет «отсоединить» двигатель от трансмиссии (нейтральная передача). При этом среди различных автоматов можно выделить гидроавтомат (гидромеханическую ступенчатую АКПП), бесступенчатые вариаторы и роботизированные коробки передач с одним (типа АМТ) и двумя сцеплениями (типа DSG).

Волне логично, что любая автомат коробка будет сложнее механики, однако это не означает, что такой тип КПП заметно проигрывает оппоненту. Более того, информация о низкой надежности автоматических коробок никак не распространяется на все автоматы. Также часто виной преждевременных поломок АКПП становится не сам агрегат, а  владелец, практикующий нарушение правил его эксплуатации и облуживания.

Для простоты понимания, то есть какой принцип работы автоматической коробки передач, следует рассмотреть гидромеханический ступенчатый автомат. Данную КПП можно разделить на три составляющих элемента:

  1. Гидравлика
  2. Механика
  3. Электронное управление

Механическая часть является планетарным рядом (планетарная передача), то есть физическими ступенями (скоростями). Гидравлика в АКПП осуществляет передачу крутящего момента, а также за счет жидкости ATF реализовано переключение передач путем ее воздействия на исполнительные механизмы.

Электроника тесно интегрирована в ЭСУД автомобиля, фактически управляет работой гидравлической системы, перераспределяет потоки  трансмиссионной жидкости, отвечает за выбор режимов АКПП и т.

д.  

Преобразование крутящего момента ДВС и его передача на коробку  происходит за счет гидротрансформатора («бублик» АКПП).  Если просто, ГДТ является гидромуфтой и выполняет задачу сцепления по аналогии с МКПП. При этом жесткой связи между АКПП и ДВС нет, так как крутящий момент передается через жидкость, которая с лопаток насоса отбрасывается на лопасти турбины.

Планетарный ряд  похож на пакеты шестерен в МКПП, то есть ступенчато изменяет передаточное отношение в АКПП. Фрикционы АКПП являются механизмами, которые осуществляют переключение передач.

Управление коробкой автомат осуществляется в гидроблоке, который является клапанной плитой. Если просто, гидроблок представляет собой систему каналов с клапанами (соленоидами) и плунжерами, а также датчиками. 

ЭБУ АКПП получает сигналы от датчиков, учитывается скорость движения ТС, нагрузка на ДВС, степень открытия дроссельной заслонки и положение педали газа и т.д.  Затем формируются управляющие сигналы, которые посылаются на соленоиды.

  Срабатывание клапанов по команде ЭБУ позволяет перераспределять жидкость в гидроблоке и тем самым воздействовать на фрикционы. Результат – автоматическое, быстрое, плавное и своевременное переключение передач.  

Что касается вариаторов CVT и роботов DSG, у вариатора основным отличием от «классической» АКПП, рассмотренной выше, является отсутствие физических ступеней (передач) в самой коробке, при этом также имеется гидротрансформатор и гидроблок.

На DSG и аналогах устройство самой коробки больше напоминает МКПП, нет гидротрансформатора, но также есть гидроблок (мехатроник). Другими словами, используются различные комбинации тех или иных решений.

Отметим, что наиболее приближенным к МКПП по конструкции и наименее комфортным при езде является только обычный робот АМТ, который фактически можно считать автоматизированной механикой (переключение передач и управление работой сцепления реализовано при помощи отдельных сервомеханизмов).    

Преимущества и недостатки АКПП

С учетом особенностей конструкции становится понятно, что автомат любого типа является более сложным, чем МКПП.

Такую коробку дороже обслуживать и ремонтировать.

На водителя  в рамках эксплуатации  дополнительно накладываются определенные ограничения. Например, нужно придерживаться четко прописанных правил при необходимости отбуксировать авто с АКПП без вывешивания ведущих колес.  

Также в автоматах нужно чаще менять масло и масляный фильтр АКПП (кроме роботов АМТ), необходимо использовать дорогостоящие трансмиссионные жидкости, своевременно проводить адаптацию и регулярно делать компьютерную диагностику АКПП и т.д.

Еще автоматические коробки достаточно критичны к высоким нагрузкам, «боятся» резких стартов, пробуксовок, буксировки прицепов и тяжелых грузов, постоянной езды на высоких оборотах двигателя и т.д. Что касается ресурса, вполне возможны сбои в работе электроники, выходят из строя сервомеханизмы, однако сами коробки весьма надежны.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как правильно ездить на вариаторе. Из этой статьи вы узнаете о правилах и рекомендациях, которые нужно учитывать в рамках эксплуатации вариаторной коробки передач CVT.

На практике, при условии соблюдения всех правил и рекомендаций касательно обслуживания и эксплуатации, АКПП вполне может пройти без ремонта столько же, сколько и МКПП.

Добавим, что часто наличие автомата позволяет параллельно увеличить ресурс двигателя автомобиля, так как АКПП сводит к минимуму ударные нагрузки, исключает неправильно выбранную передачу, которая не соответствует тем или иным условиям (скорости, оборотам и т.д.).

Однако основным плюсом является повышенный комфорт и простота управления авто с автоматической коробкой, также машину с АКПП можно считать более безопасной (водитель не отвлекается на переключения передач).

Что в итоге

Как видно, АКПП различных видов активно используются на легковых авто, на грузовиках, полноприводных и моноприводных машинах, а также других типах колесной техники. Если сравнивать механику и автомат, с одной стороны, водитель на автомобиле с механической коробкой переключения передач может полностью контролировать автомобиль, самостоятельно подбирать передачи с учетом тех или иных условий, активно задействовать весь потенциал двигателя и т.д.

Также МКПП достаточно вынослива, то есть машину можно использовать в тяжелых условиях. Единственным минусом является потеря комфорта, так как кроме контроля за дорогой, водитель также должен постоянно выжимать сцепление, переключать передачи при езде и т.д.

В свою очередь, автомат дороже по всем пунктам, может оказаться менее надежным, не совсем подходит для постоянного агрессивного использования, однако такая АКПП обеспечивает максимальный комфорт и повышает безопасность, защищает двигатель от сильных нагрузок, исключает частые ошибки водителей-новичков.

Напоследок добавим, что современные АКПП обычно имеют режим ручного переключения передач (Типтроник) и большое количество дополнительных режимов (зимний, спортрежим «S» на АКПП, экономичный режим «эко» и т. д.).

Другими словами, если сравнивать возможности МКПП и автоматических трансмиссий, коробку-автомат на многих машинах можно считать хорошо адаптированной к различным условиям, чего на практике вполне достаточно не только для повседневной эксплуатации, но и в случае возникновения внештатных ситуаций (бездорожье, гололед, сложные условия на дороге).

 

Читайте также

принцип работы для чайников, устройство, как работает

10

Автоматическая коробка переключения передач (АКПП, коробка-автомат или «автомат») — устройство, которое принимает, преобразовывает, передает и изменяет направление крутящего момента. Вместо механической коробки передач автолюбители покупают авто с вариатором, роботизированной или классической АКПП. Каждому виду присущи свои преимущества и недостатки. Что же выбрать, и чем автомат лучше механики?

Что такое АКПП?

Коробка-автомат относится к механизмам, которые входят в состав трансмиссии и работают автоматически. Она облегчает управление автомобилем, тем самым снижает нагрузку на водителя во время движения. В отличие от ручной коробки передач она самостоятельно переключает скорости и не нуждается в постоянном использовании переключающего рычага. 

АКПП появилась в результате трех независимых друг от друга разработок. Изготовление планетарных механических КП, полуавтоматических КП и внедрение гидравлики в трансмиссию привело к рождению прототипа современной коробки-автомат. Первая АКПП была гидромеханической, затем появился ее роботизированный аналог и бесступенчатый вариатор.

Устройство и характеристики механизма

Чтобы понять, какое у автоматической коробки передач устройство и принцип работы, нужно рассматривать ее типовой вариант. Конструкция классической АКПП:

  • гидротрансформатор;
  • планетарный ряд;
  • система управления и контроля.

Гидротрансформатор передает крутящий момент от двигателя к валу. Функционально он соответствует сцеплению МКПП, но в отличие от него работает самостоятельно, а не под контролем человека. Гидротрансформатор находится между двигателем и коробкой передач. Во время работы он вращается на высокой скорости и выдерживает огромные нагрузки. Кроме передачи крутящего момента, этот узел снижает вибрации двигателя и запускает масляный насос, который входит в коробку передач.

Планетарный ряд состоит из планетарного редуктора и нескольких механизмов, которые по принципу действия похожи на блок шестерен в МКПП. Крутящий момент от двигателя переходит на гидротрансформатор, который передает его на планетарные механизмы. Те, в свою очередь, за счет фрикционных дисков, дифференциала, муфты свободного хода и взаимодействия с главным редуктором передают полученное усилие на колеса. Передача крутящего момента через планетарные механизмы осуществляется через трансмиссионную жидкость.

Планетарные механизмы блокируются тормозной лентой, передним и задним фрикционами, которые входят в состав планетарного ряда. Тормозная лента отвечает за кратковременную блокировку планетарных механизмов и перераспределение крутящего момента. От ее исправности зависит плавность хода автомобиля. Когда тормозная лента не отрегулирована, то в момент включения первой или задней передачи автомобиль двигается рывками. Подобное движение сокращает срок службы трансмиссии и двигателя. 

За работу всех механизмов АКПП отвечает система управления и контроля. В нее входят устройства, на которых возложен контроль механики коробки передач и головное управление узлом. К примеру, благодаря такой системе подается масло к механизмам коробки-автомат и обеспечиваются передаточные взаимосвязи между ее отдельными компонентами.

В устройство управления входит насос, маслосборник и клапанная коробка, выполняющая функции контроля и управления. За счет системы клапанов и плунжеров скорость автомобиля, нагрузка мотора и сила давления на педаль газа преобразуются в гидравлический сигнал. Когда фрикционные диски последовательно включаются и выключаются, эти сигналы автоматически изменяют передаточные отношения в АКПП.

Принцип работы

Трансмиссия и АКПП, как ее составляющая, работают по сложному механизму. Используйте объяснение об автоматической коробке передач и ее принципе работы для чайников, чтобы разобраться в работе механизма.

Принцип работы автоматической коробки передач можно условно разделить на несколько этапов:

  1. Работающий двигатель передает крутящий момент на вал.
  2. Через вал момент силы поступает на гидротрансформатор, связанный с АКПП.
  3. С гидротрансформатора усилие направляется на механизмы планетарного ряда.
  4. Блок управления передает на планетарные механизмы сигналы, основанные на проанализированной информации о работе автомобиля.
  5. После этого планетарные механизмы включают нужную передачу и передают крутящий момент на колеса.

Обратите внимание! Механической коробке передач необходимо сцепление и непосредственное участие водителя, тогда как в коробке-автомат работа сцепления возложена на гидротрансформатор, а роль водителя на себя берут различные управляющие узлы АКПП.

Виды АКПП, их преимущества и недостатки

Под понятием АКПП подразумевают и классическую конструкцию, и электронный вариант, и вариатор. Каждому виду есть чем похвастаться перед аналогами.

Классическая автоматическая коробка передач

Под классикой подразумевают гидротрансформаторную коробку-автомат, конструкция которой была рассмотрена выше. 

Преимущества и недостатки классической АКПП:

Плюсы Минусы
Плавный ход  без рывков Низкое КПД и увеличенный расход топлива по сравнению с механикой и автоматическими аналогами
Предохраняет двигатель от перегрузок Большой объем масла
Надежна и проста в обращении, не требует от водителя специфических навыков  Низкая динамика, из-за которой возникают ощутимые паузы между переключением скоростей 
К ней проще подобрать запасные части  Плохо переносит сильные морозы. В холодную погоду не нужно резко стартовать и раскручивать двигатель 
Подходит для водителей-новичков и автовладельцев, которые неуверенно себя чувствуют на дорогах с оживленным трафиком

Роботизированная

Коробка-робот стала недорогой альтернативой классической АКПП. Она может работать в ручном и автоматическом режиме. По принципу действия похожа на механику. Но в отличие от МКПП за выжимку сцепления и переключение скоростей отвечает электронное устройство.

Преимущества и недостатки роботизированной АКПП:

Плюсы Минусы
Понятная и более надежная конструкция, чем у коробки-автомат и вариатора Ощутимые паузы между переходами с одной скорости на другую. Особенно это заметно при переключении с низшего ряда на высшей и наоборот
Недорога в обслуживании Набор скорости с ощутимыми провалами
Проста в ремонте Трудно трогаться под горку
Наличие ручного переключения передач Нарушение правил эксплуатации приводит сцепление в негодность за короткий срок

Вариатор

Вариатор — бесступенчатая трансмиссия, которая составила достойную конкуренцию классической АКПП.

Преимущества и недостатки вариатора:

Плюсы Минусы
Экономичен в расходе топлива Непригоден для езды по бездорожью, потому что перегревается в сложных условиях эксплуатации
Предельно возможная динамика разгона Дорогостоящий ремонт и обслуживание
Плавно переключает скорости даже при разгоне или в момент торможения
Безопасен на гололеде
Предохраняет мотор от нагрузок

Разница между коробкой-автомат у переднеприводных и заднеприводных автомобилей

Автомобили с передними ведущими колесами оснащены более компактной коробкой-автомат. Внутри корпуса находится отделение для дифференциала (главной передачи).

Инструкция по использованию автоматической коробки передач

Основные правила безопасной эксплуатации:

  1. Ознакомиться с режимами АКПП.
  2. Аккуратно и выдержано переключать передачи.
  3. Вместо режима «нейтраль» использовать в начале езды режим «драйв», а в конце — «паркинг».
  4. Лучше не использовать автомобиль АКПП в качестве буксира для прицепов, сломанных авто.

Главное — своевременное обслуживание и замена масла. За техническим состоянием коробки-автомат должен следить каждый владелец авто.

Что категорически запрещается делать?

Следуйте правилам эксплуатации и никогда не допускайте пробуксовки колес, не заводите авто с разгона и не транспортируйте его «на привязи».

Обслуживание и ремонт АКПП

Обслуживание АКПП заключается в проверке режимов переключения передач, регулярной замене масла и масляного фильтра. Чтобы коробка-автомат могла исправно работать, меняйте масло каждые 30000-40000 км. Используйте качественное масло подходящего сорта. 

Коробка-автомат — сложный механизм, который продолжает находить сторонников и противников. Зная принцип работы и конструктивные особенности АКПП, водителям будет проще управлять автомобилем и избегать ее преждевременных поломок.

устройство и принципы работы АКПП

Автоматическая коробка передач имеет ряд неоспоримых достоинств. Она существенно упрощает управление автомобилем. Переключения производятся плавно, без рывков, что улучшает ездовой комфорт и увеличивает срок службы трансмиссии. Современные АКПП имеют возможность ручного переключения передач и режимов работы, могут подстраиваться под стиль вождения конкретного водителя.

Но даже самые совершенные гидромеханические коробки не лишены недостатков. К ним относятся: сложность конструкции, высокая цена и стоимость обслуживания, более низкий КПД, худшая динамика и повышенный расход топлива по сравнению с механической КПП, медлительность переключений.

Содержание статьи

Устройство и принцип работы АКПП

Автоматическая коробка передач состоит из следующих основных узлов: гидротрансформатора, планетарного ряда, системы управления и контроля. Коробка переднеприводных автомобилей дополнительно содержит внутри корпуса главную передачу и дифференциал.

Гидротрансформатор

Чтобы понять, как работает АКПП, необходимо представлять себе, что такое гидромуфта и планетарная передача. Гидромуфта – устройство, состоящее из двух лопастных колес, установленных в одном корпусе, который заполнен специальным маслом. Одно из колес, называемое насосным, соединяется с коленвалом двигателя, а второе, турбинное, – с трансмиссией. При вращении насосного колеса отбрасываемые им потоки масла раскручивают турбинное колесо. Такая конструкция позволяет передавать крутящий момент примерно в соотношении 1:1. Для автомобиля такой вариант не подходит, так как нам нужно, чтобы крутящий момент изменялся в широких пределах. Поэтому между насосным и турбинным колесами стали устанавливать еще одно колесо — реакторное, которое в зависимости от режима движения автомобиля может быть либо неподвижно, либо вращаться. Когда реактор неподвижен, он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем большее воздействие оно оказывает на турбинное колесо. Таким образом момент на турбинном колесе увеличивается, т.е. мы его трансформируем. Поэтому устройство с тремя колесами это уже не гидромуфта, а гидротрансформатор.

Планетарная передача

Но и гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в нужных нам пределах. Да и обеспечить движение задним ходом ему не под силу. Поэтому к нему присоединяют набор из отдельных планетарных передач с разным передаточным коэффициентом — как бы несколько одноступенчатых КПП в одном корпусе. Планетарная передача представляет собой механическую систему, состоящую из нескольких шестерён – сателлитов, вращающихся вокруг центральной шестерни. Сателлиты фиксируются вместе с помощью водила. Внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, как планеты вокруг Солнца (отсюда и название- планетарная передача), внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга.

Переключение передач осуществляется системой управления, которая на ранних моделях была полностью гидравлической, а на современных на помощь гидравлике пришла электроника.

Режимы работы гидротрансформатора

Движение масла в гидротрансформаторе

Перед началом движения насосное колесо вращается, реакторное и турбинное — неподвижны. Реакторное колесо закреплено на валу при помощи обгонной муфты, и поэтому может вращаться только в одну сторону. Включаем передачу, нажимаем педаль газа — обороты двигателя растут, насосное колесо набирает обороты и потоками масла раскручивает турбинное. Масло, отбрасываемое обратно турбинным колесом, попадает на неподвижные лопатки реактора, которые дополнительно «подкручивают» поток масла, увеличивая его кинетическую энергию, и направляют на лопасти насосного колеса. Таким образом с помощью реактора увеличивается крутящий момент, что и требуется при разгоне автомобиля. Когда автомобиль разогнался, и движется с постоянной скоростью, насосное и турбинное колеса вращаются примерно с одинаковыми оборотами. При этом поток масла от турбинного колеса попадает на лопасти реактора уже с другой стороны, благодаря чему реактор начинает вращаться. Увеличения крутящего момента не происходит, гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты. Если же сопротивление движению автомобиля возросло (например, автомобиль едет в гору), скорость вращения ведущих колес, а, соответственно, и турбинного колеса падает. В этом случае потоки масла опять останавливают реактор — крутящий момент возрастает. Таким образом осуществляется автоматическое регулирование крутящего момента в зависимости от режима движения.

Отсутствие жесткой связи в гидротрансформаторе имеет свои достоинства и недостатки. Плюсы: крутящий момент изменяется плавно и бесступенчато, демпфируются крутильные колебания и рывки, передаваемые от двигателя к трансмиссии. Минусы — низкий КПД, так как часть энергии теряется при «перелопачивании масла» и расходуется на привод насоса АКПП, что, в конечном итоге, приводит к увеличению расхода топлива.

Для устранения этого недостатка в гидротрансформаторе применяется режим блокировки. При установившемся режиме движения на высших передачах автоматически включается механическая блокировка колес гидротрансформатора, то есть он начинает выполнять функцию обычного «сухого» сцепления. При этом обеспечивается жесткая непосредственная связь двигателя с ведущими колесами, как в механической трансмиссии. На некоторых АКПП включение режима блокировки предусмотрено и на низших передачах. Движение с блокировкой является наиболее экономичным режимом работы АКПП. При повышении нагрузки на ведущих колесах блокировка автоматически выключается.

При работе гидротрансформатора происходит значительный нагрев рабочей жидкости, поэтому в конструкции АКПП предусматривается система охлаждения с радиатором, который или встраивается в радиатор двигателя, или устанавливается отдельно.

Как работает планетарная передача

Почему в АКПП в подавляющем большинстве случаев применяется планетарная передача, а не валы с шестернями, как в механической коробке? Планетарная передача более компактна, она обеспечивает более быстрое и плавное переключение скоростей без разрыва в передаче мощности двигателя. Планетарные передачи отличаются долговечностью, так как нагрузка передается несколькими сателлитами, что снижает напряжения зубьев.

В одинарной планетарной передаче крутящий момент передается с помощью каких-либо (в зависимости от выбранной передачи) двух ее элементов, из которых один является ведущим, второй — ведомым. Третий элемент при этом неподвижен.

Неподвижный Ведущий Ведомый Передача
Корона Солнце Водило Понижающая
Водило Солнце Повышающая
Солнце Корона Водило Понижающая
Водило Корона Повышающая
Водило Солнце Корона Реверс, понижающая
Корона Солнце Реверс, повышающая

Для получения прямой передачи необходимо зафиксировать между собой два любых элемента, которые будут играть роль ведомого звена, третий элемент при таком включении является ведущим. Общее передаточное отношение такого зацепления 1:1.

Таким образом, один планетарный механизм может обеспечить три передачи для движения вперед (понижающую, прямую и повышающую) и передачу заднего хода.

Передаточные отношения одиночного планетарного ряда не дают возможности оптимально использовать крутящий момент двигателя. Поэтому необходимо соединение двух или трех таких механизмов. Существует несколько вариантов соединения, каждое из которых носит название по имени своего изобретателя.

Механизм Симпсона

Планетарный механизм Симпсона, состоящий из двух планетарных редукторов, часто называют двойным рядом. Обе группы сателлитов, каждая из которых вращается внутри своей коронной шестерни, объединены в единый механизм общей солнечной шестерней. Планетарный ряд такой конструкции обеспечивает три ступени изменения передаточного отношения. Для получения четвертой, повышающей, передачи последовательно с рядом Симпсона установлен еще один планетарный ряд. Схема Симпсона нашла наибольшее применение в АКПП для заднеприводных автомобилей. Высокая надежность и долговечность при относительной простоте конструкции – вот ее неоспоримые достоинства.

Механизм Равинье

Планетарный ряд Равиньё иногда называют полуторным, подчеркивая этим особенности его конструкции: наличие одной коронной шестерни, двух солнечных и водила с двумя группами сателлитов. Главным преимуществом схемы Равиньё является то, что она позволяет получить четыре ступени изменения передаточного отношения редуктора. Отсутствие отдельного планетарного ряда повышающей передачи позволяет сделать редуктор коробки очень компактным, что особенно важно для трансмиссий переднеприводных автомобилей. К недостаткам следует отнести уменьшение ресурса механизма приблизительно в полтора раза по сравнению с планетарным рядом Симпсона. Это связано стем, что шестерни передачи Равиньё нагружены постоянно, на всех режимах работы коробки, в то время как элементы ряда Симпсона не нагружены во время движения на повышенной передаче. Второй недостаток – низкий КПД на пониженных передачах, приводящий к снижению разгонной динамики автомобиля и шумности работы коробки.

Коробка передач Уилсона состоит из 3 планетарных редукторов. Коронная шестерня первого планетарного редуктора, водило второго редуктора, и коронная шестерня третьего постоянно соединены между собой, образуя единое целое. Кроме того, второй и третий планетарные редукторы имеют общую солнечную шестерню, которая приводит в действие передачи переднего хода. Схема Уилсона обеспечивает 5 передач вперед и одну заднего хода.

Планетарная передача Лепелетье объединяет в себе обыкновенный планетарный ряд и пристыкованный за ним планетарный ряд Равинье. Несмотря на простоту, такая коробка обеспечивает переключение 6 передач переднего хода и одну заднего. Преимуществом схемы Лепелетье является ее простая, компактная и имеющая небольшую массу конструкция.

Конструкторы постоянно совершенствуют АКПП, увеличивая количество передач, что улучшает плавность работы и экономичность автомобиля. Современные «автоматы» могут иметь до восьми передач.

Как работает система управления АКПП

Системы управления АКПП бывают двух типов: гидравлические и электронные. Гидравлические системы используются на устаревших или бюджетных моделях, современные АКПП управляются электроникой.

Устройством «жизнеобеспечения» для любой системы управления является масляный насос. Его привод осуществляется непосредственно от коленвала двигателя. Масляный насос создает и поддерживает в гидравлической системе постоянное давление, независимо от частоты вращения коленвала и нагрузки на двигатель. В случае отклонения давления от номинального функционирование АКПП нарушается ввиду того, что исполнительные механизмы включения передач управляются давлением.

Момент переключения передач определяется по скорости автомобиля и нагрузке на двигатель. Для этого в гидравлической системе управления существуют два датчика: скоростной регулятор и клапан – дроссель или модулятор. Скоростной регулятор давления или гидравлический датчик скорости устанавливается на выходном валу АКПП. Чем быстрее едет машина, тем больше открывается клапан, тем больше давление проходящей через этот клапан трансмиссионной жидкости. Предназначенный для определения нагрузки на двигатель клапан — дроссель соединяется тросом либо с дроссельной заслонкой (в бензиновых двигателях), либо с рычагом ТНВД (в дизелях).

В некоторых автомобилях для подачи давления на клапан – дроссель используется не трос, а вакуумный модулятор, который приводится в действие разряжением во впускном коллекторе (при увеличении нагрузки на двигатель разряжение падает). Таким образом, эти клапаны формируют давления, пропорциональные скорости движения автомобиля и загруженности двигателя. Соотношение этих давлений и позволяет определять моменты переключения передач и блокировки гидротрансформатора. В «принятии решения» о переключении передачи участвует и клапан выбора диапазона, который соединен с рычагом селектора АКПП и, в зависимости от его положения, запрещает включение определенных передач. Результирующее давление, создаваемое клапаном — дросселем и скоростным регулятором, вызывает срабатывание соответствующего клапана переключения. Причем, если машина ускоряется быстро, то система управления включит повышенную передачу позже, чем при спокойном разгоне.

Определение момента переключения передач

Как это происходит? Клапан переключения находится под давлением масла от скоростного регулятора давления с одной стороны и от клапана – дросселя с другой. Если машина ускоряется медленно, давление от гидравлического клапана скорости нарастает, что приводит к открытию клапана переключения. Поскольку педаль акселератора нажата не полностью, клапан – дроссель не создает большое давление на клапан переключения. Если же машина ускоряется быстро, клапан – дроссель создает большее давление на клапан переключения, препятствуя его открытию. Чтобы преодолеть это противодействие, давление от скоростного регулятора давления должно превысить давление от клапана — дросселя, но это произойдет при достижении автомобилем более высокой скорости, чем при медленном разгоне.

Блок клапанов в сбореКорпус блока клапановАКПП в разрезе

Каждый клапан переключения соответствует определенному уровню давления: чем быстрее движется автомобиль, тем более высшая передача включится. Блок клапанов представляет собой систему каналов с расположенными в них клапанами и плунжерами. Клапаны переключения подают гидравлическое давление на исполнительные механизмы: муфты фрикционов и тормозные ленты, посредством которых осуществляется блокировка различных элементов планетарного ряда и, следовательно, включение (выключение) различных передач. Тормоз – это механизм, который осуществляет блокировку элементов планетарного ряда на неподвижный корпус АКПП. Фрикцион же блокирует подвижные элементы планетарного ряда между собой.

Электронная система управления так же, как и гидравлическая, использует для работы два основных параметра: скорость движения автомобиля и нагрузку на двигатель. Но для определения этих параметров используются не механические, а электронные датчики. Основными из них являются датчики: частоты вращения на входе коробки передач, частоты вращения на выходе коробки передач, температуры рабочей жидкости, положения рычага селектора, положения педали акселератора. Кроме того, блок управления АКПП получает дополнительную информацию от блока управления двигателем и других электронных систем автомобиля (например, от АБС). Это позволяет более точно, чем в обычной АКПП, определять моменты переключений и блокировки гидротрансформатора. Программа переключения передач по характеру изменения скорости при данной нагрузке на двигатель может легко вычислить силу сопротивления движению автомобиля и ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения, например, попозже включать повышенные передачи на полностью загруженном автомобиле.

АКПП с электронным управлением так же, как и простые гидромеханические коробки, используют гидравлику для включения муфт и тормозных лент, но каждый гидравлический контур управляется электромагнитным, а не гидравлическим клапаном.

Применение электроники существенно расширило возможности АКПП. Они получили различные режимы работы: экономичный, спортивный, зимний. Резкий рост популярности «автоматов» был вызван появлением режима Autostick, который позволяет водителю самостоятельно выбирать нужную передачу. Каждый производитель дал такому типу коробки передач свое название: Audi – Tiptronic, BMW – Steptronic. Благодаря электронике в современных АКПП стала доступна и возможность их «самообучения», т.е. изменение алгоритма переключений в зависимости от стиля вождения. Электроника предоставила широкие возможности для самодиагностики АКПП. И речь идет не только о запоминании кодов неисправностей. Программа управления, контролируя износ фрикционных дисков, температуру масла, вносит необходимые коррективы в работу АКПП.

Неисправности АКПП

Неисправности в работе АКП чаще всего проявляются в вялом разгоне, толчках при переключениях, невключении одной или нескольких передач, беспорядочном их переключении, посторонних шумах при работе. Причиной многих неполадок в работе является недостаточный уровень масла в коробке. На большинстве автомобилей порядок его проверки одинаков. Установив машину на ровную площадку, при заведенном двигателе и нажатой педали тормоза поочередно, на несколько секунд, включаем все режимы. Это позволяет маслу растечься по всем каналам. После этого селектор АКП устанавливаем, в зависимости от конкретной марки, либо в нейтральное положение, либо в положение парковки. Вынимаем щуп и проверяем уровень. На щупе может быть или две метки – минимального и максимального уровня, или четыре – две для холодного масла, две для прогретого.

На некоторых марках процедура проверки отличается от вышеописанной. Например, на «автоматах» Хонды уровень масла проверяют при неработающем двигателе. Не на всех коробках имеются щупы, а может быть только контрольное отверстие, закрытое пробкой. В этом случае уровень проверяется «сервисным» щупом, который есть только в мастерской. Для проверки уровня может использоваться и контрольная пробка в поддоне.

В некоторых автомобилях в главной передаче применяются не цилиндрические, а конические гипоидные шестерни, которые смазываются трансмиссионным маслом. Поэтому если шестерни располагаются в одном корпусе с фрикционами АКП, для масла используется отдельный картер. При доливке важно не перепутать пробки, так как масла для коробки и главной передачи, естественно, несовместимы.

При недостаточном уровне масла из коробки слышны посторонние звуки, начинает шуметь масляный насос. Перелив тоже вреден – лишнее масло вспенивается, подвергается перегреву и окислению. Излишки легко откачать с помощью шприца с надетой на него гибкой трубкой.

После проверки уровня в обязательном порядке следует оценить состояние масла – его цвет и запах. Нормальное, рабочее масло должно быть темно-коричневого или темно-красного цвета и не иметь запаха гари. Оно должно быть текучим и не липким. О наличии неисправностей свидетельствуют механические примеси и помутнение. Примеси попадают в масло в результате износа деталей коробки. Помутнение вызывается попаданием антифриза, если масляный радиатор АКП встроен в радиатор охлаждения двигателя. Кроме того, фрикционы, впитывая антифриз, разбухают, теряя при этом свои свойства. Если масло имеет запах гари, это верный признак подгорания фрикционов. Тяжелые условия эксплуатации приводят к перегреву масла, при этом оно обесцвечивается. Если цвет и запах масла в норме, то его уровень восстанавливают доливкой, если же масло непригодно, его заменяют с обязательной заменой и масляного фильтра. Масло также рекомендуется заменить после 120-150 тысяч километров пробега, даже если производитель обещает его использование на протяжении всего срока службы коробки.

Одна из важнейших деталей АКПП – насос. Они бывают шестеренчатого или лопастного типа. Насос создает давление, необходимое для работы коробки. Если уровень масла недостаточен, в систему попадает воздух. Так как воздух сжимается, давление в гидросистеме падает. В результате передачи переключаются с запозданием, фрикционы пробуксовывают и быстрее изнашиваются. К нарушениям в работе насоса могут привести и повреждения поддона. Если автомобиль ударился днищем, после чего появился громкий шум – в первую очередь проверьте поддон. Деформированная деталь мешает нормальной закачке масла.

В случае, если наблюдаются нарушения в работе коробки, а уровень масла и его качество в норме, необходима более серьезная диагностика. Электроника – самая капризная и непредсказуемая часть АКПП. Все современные коробки имеют собственный блок управления, в котором фиксируются ошибки в ее работе. Но сканеры, способные считывать полную информацию, имеются только у официальных дилеров. Однако некоторые ЭБУ имеют «продвинутую» систему самодиагностики, что упрощает работу диагноста специализированного сервиса. Но вот найти хорошего диагноста непросто. Ведь он должен не только знать, как работает АКПП, но и как она взаимодействует с системой управления двигателем. Например, из-за неисправности датчика массового расхода воздуха на некоторых автомобилях может снижаться давление масла в АКПП. В результате фрикционы «буксуют», а малоопытный специалист будет искать неисправность в самой коробке очень долго. Хороший диагност должен обладать аналитическими способностями, ведь инженеры постоянно совершенствуют конструкции АКП, вводя новые датчики и исполнительные механизмы. Документация по ремонту далеко не всегда отражает эти изменения, специалисту сервиса приходится разбираться в них самостоятельно.

Кроме того, в работе вполне исправной коробки могут возникать временные сбои. Например, при плотном городском движении электроника, перегреваясь, начинает хаотично переключаться с первой на вторую передачу и наоборот. Как только условия движения становятся более равномерными, работа АКП нормализуется. Такую же нелогичную работу может спровоцировать и «спортивный» стиль езды. Владелец обращается в сервис с жалобой, а диагност не находит в памяти ЭБУ никаких ошибок!

Еще один важный узел любой АКПП – гидротрансформатор. Он играет роль сцепления, передавая крутящий момент от двигателя. Наиболее часто встречающиеся его неисправности – поломка муфты свободного хода реактора и износ упорных подшипников. При выходе из строя муфты падает передаваемый гидротрансформатором крутящий момент, разгон автомобиля становится медленным. Износ упорного подшипника проявляется повышенным шумом при положении селектора во всех «ездовых» режимах и его пропадании в положениях «нейтрали» и «парковки». Сильный износ может привести к тому, что турбинное и насосное колесо цепляются друг за друга, и загиб их лопаток неизбежен.

Вообще, при любом ремонте АКПП гидротрансформатор в обязательном порядке вскрывают для проведения профилактики. Такую работу производят высококвалифицированные специалисты. Гидротрансформатор закрепляют и вскрывают по сварочному шву. Особого мастерства требует регулировка зазоров подшипников и окончательная сварка при сборке.

Принцип действия коробки автомат - обьяснение

Всё больше появляется на наших дорогах автомобилей с автоматической коробкой передач. Прекрасная половина человечества вообще не рассматривает машину с «механикой» как средство передвижения. В настоящей статье будет всесторонне рассмотрена коробка-автомат: ее принцип работы, разновидности, конструктивные особенности, правила эксплуатации, достоинства и недостатки.

Гидромеханическая коробка-автомат.

Автоматическая КП – это версия коробки передач автомобиля, обеспечивающая без каких-либо действий водителя выбор и изменение передаточного числа трансмиссии.

Устройство.

Основными элементами устройства коробки-автомат являются:
• гидротрансформатор;
• планетарный ряд;
• устройство управления.

Принцип работы коробки-автомат.

Функционирование гидротрансформатора.

Гидротрансформатор (ГТ) АКП упрощенно можно представить как корпус с маслом, в котором располагаются механически не связанные между собой насосное (НК), турбинное (ТК) колёса и статор. ГТ установлен непосредственно у двигателя. Его НК жестко связано с коленвалом.

При вращении крыльчатка НК создаёт поток масла, которое попадает на ТК и раскручивает его. Этот поток после передачи крутящего момента всё ещё имеет значительную остаточную энергию. Статор направляет его назад к крыльчатке НК, отчего та вращается ещё быстрее. Таким образом увеличивается крутящий момент.
Чем больше разность скоростей вращения НК и ТК, тем больше энергия возвратного масляного потока, а значит, больше и момент, создаваемый в ГТ.

Устройство гидротрансформатора АКПП

Скорость вращения ТК всегда меньше, чем НК. Это расхождение максимально у неподвижного автомобиля и уменьшается с увеличением скорости движения. С её ростом проскальзывание ТК относительно НК уменьшается и настаёт момент, когда масляный поток начинает вращать колесо статора. При этом крутящий момент перестаёт увеличиваться и ГТ начинает работать как обычная гидромуфта.

При таком режиме работы КПД не превышает 85%, и выделяется значительное количество тепла. Для устранения этого недостатка предусмотрена механическая блокировка НК и ТК. Она выполняется по команде устройства управления при достижении автомобилем значительных скоростей. То есть двигатель жестко связывается с входным валом АКП, а ГТ перестаёт выполнять свои функции.

Работа планетарных рядов.

Часто необходимо увеличение крутящего момента на большую величину, чем это может сделать ГТ. Кроме того, автомобиль должен иметь возможность двигаться задним ходом. Для достижения этих целей служат планетарные ряды, представляющие собой механически связанные системы шестерен, передающих вращение от входного вала автоматической КП на колёса автомобиля.

Преимуществами планетарной передачи являются:
• компактность;
• использование только одного центрального вала;
• способ переключения передач, осуществляемый путём блокировки- разблокировки разных элементов планетарного ряда.

Блокировка-разблокировка происходит по командам, поступающим от управляющего механизма. Планетарная передача осуществляет ровное переключение скоростей, при котором отсутствуют потери мощности, толчки и удары, что в большей или меньшей степени характерно для обычной трансмиссии. Водителю достаточно лишь работать педалью газа.

Достоинства и недостатки АКПП.

Достоинства:

• простота в управлении;
• наличие ГТ обеспечивает более мягкие условия эксплуатации двигателя и трансмиссии;
• плавность движения.

Недостатки:

• низкая экономичность;
• невысокий КПД;
• невозможность завести «с толкача»;
• высокая стоимость.

Вариаторная автоматическая коробка передач.

Основными элементами вариаторной коробки являются:
• вариаторная передача;
• механизм, обеспечивающий движение задним ходом;
• механизм перевода в нейтральное положение;
• система управления.

Вариаторная передача представляет собой 2 шкива, соединённых ремнём. Каждый из шкивов состоит из 2 конических дисков, которые по команде системы управления под воздействием специального привода могут сдвигаться или раздвигаться. При этом диаметр шкивов изменяется.

При низких значениях оборотов двигателя ведущий шкив имеет малый диаметр (конические диски разведены). У ведомого шкива в этот момент максимальный диаметр (диски сжаты). При увеличении скорости диаметр ведомого шкива уменьшается, а ведущего – увеличивается. При этом изменяется передаточное число.

При движении вариатор поддерживает обороты двигателя, на которых реализуется максимальная мощность. Увеличение или уменьшение скорости происходит путём плавного изменения диаметров шкивов и передаточных чисел.

Основное отличие коробки-автомат от вариатора заключается в методе передачи вращения. Гидромеханический и ременной способы имеют мало общего, но как в одном, так и в другом случае водитель работает только педалью газа.

Принцип работы вариаторной коробки передач

Кроме этого характерной чертой вариатора является плавное бесступенчатое переключение скоростей. Это дает наиболее полную реализацию возможностей двигателя и, как следствие, высокую экономичность.

Роботизированная коробка передач.

Роботизированные коробки передач по своей конструкции идентичны обычным механическим КПП. Отличия заключаются в том, что смыкание-размыкание сцепления и выбор передачи в «роботе» осуществляется не вручную, а под действием сервоприводов — специальных электромоторов с редуктором и исполнительным механизмом. Управляет сервоприводами электронный блок.

В автоматическом режиме команду на смену передачи даёт компьютер, который учитывает обороты двигателя, скорость движения, данные различных бортовых систем.

Подрулевые лепестки роботизированной коробки передач

А в ручном режиме? Как пользоваться коробкой-автомат робот? Конструкцией предусмотрен селектор, нажимая на который, водитель изменяет скорости по одной «вверх» или «вниз» без использования педали сцепления. Также возможна подача команд на переключение при помощи подрулевых лепестков.

Основное отличие коробки-автомат от робота заключается в том, что в принципах их работы нет ничего общего. Сходство заключается только в действиях водителя за рулем, когда КП работает в автоматическом режиме. Недостатком роботизированной коробки является её крайняя «задумчивость», что ухудшает динамику езды и ведёт к перерасходу топлива.

Коробка-автомат типтроник.

Изначально «Типтроник» – это товарный знак, запатентованный компанией «Porsche». Позже термин стал применяться к АКП определённой конструкции в независимости от того, кто её разрабатывал и выпускал.

Селектор переключения передач АКПП Типтроник

В автоматическом режиме эта коробка идентична гидромеханической коробке-автомату. Но конструкцией предусмотрен ещё и режим ручного управления. При нём водитель имеет возможность устанавливать используемый диапазон передач. Также он может включать нужную скорость вручную, как при эксплуатации «механики». Осуществляется эта функция путём переведения рычага в специальное положение и последующими короткими толчками его к значкам «+» или «-».

Все достоинства и недостатки гидромеханической коробки-автомата свойственны и типтронику, хотя возможность ручных переключений создаёт дополнительные преимущества.

Особенности эксплуатации автоматических коробок передач.

Особенно следует обратить внимание на основные правила эксплуатации «автоматов» зимой. Перед поездкой обязательно нужно хорошо прогреть коробку, желательно включить зимний режим езды, если он, конечно, предусмотрен конструкцией, и по возможности использовать режим ручного переключения. Нужно помнить, что «закопавшийся» автомат очень сложно вытаскивать из снежных заносов.

Могут поджидать владельцев автоматов и курьёзные неожиданности. Известны случаи, когда водители со стажем, долго эксплуатировавшие «механику», однократно пересаживались на машину с АКПП. Вот примерный сценарий: троганье с места, набор оборотов и скорости, желание переключиться на повышающую передачу, выжим «сцепления» и… Ширина педали тормоза не даёт ноге промахнуться, а ветровое стекло оказывается обычно прочнее лба.

Вообще-то, опытные драйверы предпочитают управлять автомобилем, а не мириться с ситуацией, когда автомобиль управляет ними. Хотя это только общие соображения, а выбор типа коробки передач зависит от личных предпочтений каждого водителя.

что это такое, устройство и принцип работы для чайников

Двигатели внутреннего сгорания не способны обеспечить движение автомобиля в разных режимах без специальных устройств, изменяющих частоту вращения коленчатого вала. На части транспортных средств для этого используются автоматические коробки передач. Применение АКП позволяет сократить количество органов управления движением автомобиля и упростить его вождение.

Исторически сложилось так, что термин автоматическая коробка переключения (перемены) передач прочно закрепился только за одним видом устройств. Речь идет о получившем повсеместное распространение планетарном механизме с гидротрансформатором. Такое устройство можно назвать классическим.

В последнее время появилось довольно большое количество автомобилей с автоматизированным, а, точнее, роботизированным управлением механическими коробками передач. Общее устройство АКПП и принцип ее действия существенно отличается от указанных устройств.

С чисто технической точки зрения автоматической можно считать любую коробку передач, управление которой не требует вмешательства со стороны водителя.

Исключение составляют лишь вариаторы, в которых изменение числа оборотов происходит бесступенчато (фиксированные передачи отсутствуют), а потому плавно и без малейших рывков. Поэтому вариаторы нельзя относить к коробкам передач.

Для того чтобы окончательно разобраться с терминологией следует отметить, что у инженеров АКПП принято называть только планетарную часть агрегата.  Именно в данном механизме и происходит изменение передаточного соотношения частоты вращения входного вала. В совокупности с гидротрансформатором данный механизм образует автоматическую передачу.

История создания

История появления коробки АКПП в ее классическом виде начинается на заре автомобилестроения. Три основных ее элемента были созданы и использовались в разных конструкциях автомобилей и лишь с появлением микропроцессоров были объединены в одном устройстве.

Первые двухступенчатые планетарные коробки использовались еще в двадцатые годы прошлого века на легендарных Ford T. Второй элемент – сервоприводы в системе управления работой коробки появились спустя десятилетие. Впервые полуавтоматические коробки стали применяться на автомобилях, выпущенных компаниями General Motors и Reo.

По-настоящему работоспособный автомат АКПП удалось сделать только с появлением гидромуфты, а позже и гидротрансформатора. Они использовались на легковых машинах американской компании Chrysler.

Объединение всех трех элементов и позволило инженерам решить все проблемы, связанные с автоматической передачей крутящего момента от двигателя на колеса транспортного средства.

Таким образом, технический прогресс и привел к появлению первых серийных автомобилей Buick, оснащенных двухступенчатой автоматической коробкой передач Dynaflow. Это уже был значительный шаг вперед, позволивший компенсировать значительные потери мощности на более ранних устройствах.

В последствии количество ступеней только возрастало, например, на Land Rover Evoque был установлен 9-диапазонный автомат.

АКПП — что это такое

Классическая автоматическая передача представляет собой довольно сложный комплекс из двух устройств. Ответить на вопрос:  «Что это такое АКПП?» возможно только разобравшись в ее конструкции.

Автоматическая передача состоит из трех основных частей:

  • Гидротрансформатора, который принимает крутящий момент от силового агрегата и передает его на следующий непосредственно за ним механизм.
  • Собственно коробки перемены передач планетарного типа — данное устройство преобразует усилие и осуществляет привод колес через главный редуктор.
  • Устройства управления, состоящего из некоторого количества золотников, регулирующего потоки масла к исполнительным механизмам.

По аналогии с механической трансмиссией гидротрансформатор АКПП играет роль сцепления — он установлен между двигателем и планетарным механизмом. Его устройство значительно более сложное и допускает проскальзывание передачи во время начала движения и торможения. На большинстве современных АКПП гидротрансформатор блокируется при высоких оборотах двигателя.

Видео компании Тойота поясняет принцип работы гидротрансформатора и других элементов АКПП:

Планетарная коробка соответствует по назначению своему механическому аналогу. Разница состоит в том, что в автомате переключения производятся сервоприводами, а на механике – вручную.

Фактически управление работой АКПП осуществляется при помощи двух педалей: акселератора и тормоза. При этом нажатие на «газ» не приводит к увеличению частоты оборотов двигателя, а влияет непосредственно на скорость движения.

Устройство узлов и механизмов

Конструкции отдельных элементов могут различаться. Рассмотрим только один из наиболее часто встречающихся вариантов — гидротрансформатор. Он имеет в своем составе:

  • турбонасос;
  • турбину;
  • статор.

Корпус данного устройства жестко устанавливается на маховике, чем по аналогии оно сходно с корзиной механического сцепления.

Статоры бывают двух видов: неподвижные по отношению к блоку двигателя или стопорящиеся при помощи ленточного тормоза. Такая конструкция позволяет обеспечивать оптимальное использование крутящего момента, особенно на малых оборотах. Корпус гидротрансформатора заполнен вязким маслом.

Планетарная коробка или редуктор представляет собой целый набор механизмов в ее состав входят:

  • эпицикл — большая шестерня с обращенными внутрь зубьями;
  • малая солнечная шестерня;
  • водило с шестернями сателлитами.

Видео — принцип работы планетарного ряда автоматической коробки передач:

Один из вышеперечисленных узлов зафиксирован неподвижно по отношению к картеру коробки. Сателлиты находятся одновременно в зацеплении, как эпицикла, так и малой солнечной шестерни. Помимо названных узлов в состав коробки входят фрикционные муфты, которые, в свою очередь, состоят из двух элементов: хаба – ступицы и барабана.

Между ними находится комплект из чередующихся стальных и пластиковых фрикционных дисков и кольцеобразного поршня, управляющего их работой. В планетарной КП имеется также обгонная муфта, ее конструкция может быть разной. Она устроена таким образом, что способна вращаться достаточно свободно в одну сторону и заклинивает при изменении направления.

Устройство АКПП, помимо названных выше узлов, имеет еще и механизм управления, принцип работы которого зависит от типа исполнительных механизмов.

В современных АКП золотники гидроприводов перемещаются под воздействием соленоидов, напряжение на которые поддается от электронного блока управления. В классическом варианте управление осуществляется с учетом положения педали акселератора и регулятора давления масла центробежного типа установленного на выходном валу коробки.

Водитель выбирает режим работы АКП при помощи селектора, в большинстве современных автомобилей он устанавливается на центральной консоли. Управление может быть продублировано кнопками на рулевом колесе.

В настоящее время принят единый стандарт обозначения режимов работы АКП, позволяющий водителю не переучиваться при смене автомобилей разных производителей.

Принцип работы автоматической коробки передач (АКПП)

Существует несколько типов автоматических коробок перемены передач, работа каждой из них имеет ряд особенностей.

В общем виде принцип действия современной АКПП заключается в передаче крутящего момента от коленчатого вала двигателя на механизмы трансмиссии. При этом происходит изменение передаточного соотношения в зависимости от положения селектора и акселератора и условий движения автомобиля.

Рассмотрим принцип работы АКПП подробнее:

  • Двигатель раскручивает маховик, на котором жестко закреплена ведущая турбина. Она вызывает вихреобразное движение эксплуатационной жидкости в картере, что за счет вязкости и трения приводит в действие ведомую турбину. Отсутствие жесткой механической связи обеспечивает возможность вращения их с разной частотой. При больших оборотах гидротрансформатор блокируется для снижения потерь энергии.
  • Усилие передается на первичный вал АКП, где через систему шестеренок происходит изменение передаточного числа. Фрикционные муфты позволяют задействовать нужные секции для обеспечения оптимального режима работы двигателя. Для снижения ударных нагрузок и рывков в машине применяются обгонные муфты, которые имеют свойство проскальзывать на обратном ходе.
  • Управление работой фрикционов осуществляется при помощи гидравлической системы, состоящей из кольцевого исполнительного цилиндра. Гидропривод сжимает определенный пакет из фрикционов, которые приводят в действие соединенную с ними секцию из шестеренок.
  • Давление масла в системе обеспечивает специальным гидронасосом. Управление гидроприводами осуществляется при помощи золотников, перемещение которых в современных коробках обеспечивается соленоидами. В классической АКП они имеют гидравлический привод. В таком варианте управлении осуществляется непосредственно акселератором и центробежным регулятором давления.

Переключение передач в современных АКПП осуществляется при помощи селектора или кнопок, смонтированных на спице рулевого колеса. Водитель выбирает режим работы коробки, в электронном блоке управления активируется соответствующая программа. Соленоиды открывают нужные клапаны, и происходит передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии автомобиля. По мере необходимости подключаются ступени с оптимальным передаточным числом.

Видео — устройство и работа автоматической коробки передач:

Одной из важнейших технических характеристик АКПП является время переключения передачи. Для автомобилей разных классов этот параметр имеет свои значения, при этом разница между ними может быть значительной.

Так для большинства массовых автомобилей время срабатывания находится в диапазоне от 130 до 150 мс. Суперкары могут похвастаться втрое меньшим показателем порядка 50 – 60 мс, у болидов он еще меньше – 25 мс.

Режимы

В настоящее время предусмотрен следующие стандартные режимы работы АКПП:

  • P (parking) — режим парковки, силовой агрегат и трансмиссия разобщены, селектор заблокирован. Стояночный тормоз используется также как и на машинах с механической коробкой.
  • R (reverse) — режим заднего хода, селектор невозможно перевести в данное положение при движении автомобиля вперед.
  • N (Neutral) — на советских автомобилях обозначалась русской буквой «Н», режим предназначен для остановок на срок не более пяти минут или для буксировки на сравнительно небольшие расстояния.
  • D (Drive) — на отечественных машинах «Д» движение вперед, при этом в действие поочередно приводятся все ступени, за исключением повышающей секции.
  • L (Low) – принудительная понижающая передача предназначена для обеспечения движения автомобиля в тяжелых дорожных условиях и в пробках малым ходом.

Помимо вышеперечисленных существуют и дополнительные режимы АКПП:

  • O/D (overdrive) режим, в котором возможно включение ступени с передаточным числом менее единицы, предназначен для движения по шоссе с постоянной скоростью.
  • D3 либо O/D OFF предполагает задействование только пониженных передач без овердрайва позволяет избегать частых блокировок гидротрансформатора АКПП.
  • S (иная версия цифра 2) зимний режим для движения в тяжелых дорожных условиях на 1 и 2 передаче или на второй.
  • L (другой вариант цифра 1) другой диапазон, когда используется исключительно первая ступень для перемещения на стоянках, въезде в гараж и выезде из него.

Автоматическая коробка не во всех режимах поддерживает торможение двигателем, что нужно учитывать при эксплуатации автомобиля. Использование обгонной муфты позволяет движение автомобиля накатом.

В большинстве машин торможение двигателем возможно только при включении пониженного диапазона из положения P, переход во время движении невозможен.

Кнопочные системы управления расположенные на спице руля обычно вводят еще ряд дополнительных режимов АКП:

  • Power либо Sport обеспечивает лучшую динамику разгона автомобиля, с появление электронных контролеров может включаться резким нажатием на акселератор.
  • Snow либо Winter для избегания проскальзывания колес начало движения осуществляется со второй или даже третьей передач.
  • Shift lock или Shift lock release позволяет разблокировать селектор при выключенном силовом агрегате.

Спортивный режим, включаемый автоматически, еще называют Kickdown, в большинстве моделей его использование возможно только на овердрайве. Для исключения ошибок водителя при переключениях селектора его рычаг блокируется разными способами. Это может быть и специальная кнопка на рычаге и необходимость его утопления вниз для перевода из одного положения в другое.

В случае поломки механизмов трансмиссии или возникновения опасности для них АКПП переходит в аварийный режим, возникает вопрос — что это такое? На деле водитель при возникновении такой неисправности имеет возможность добраться до гаража или автосервиса своим ходом.

Плюсы и минусы

Как и всякое сложное устройство, АКП имеет ряд достоинств и недостатков. Каковы же плюсы и минусы у автоматической коробки передач?

Начнем с преимуществ:

  • Водитель не отвлекается на манипуляции с механической коробкой передач, выбор режима может осуществляться в начале поездки. Это, безусловно, повышает безопасность движения.
  • Наличие гидротрансформатора обеспечивает более комфортные условия езды без рывков. Это положительно отражается на состоянии элементов трансмиссии и деталях двигателя.
  • Высокая надежность современных коробок и отсутствие необходимости в сервисном обслуживании весь период службы.

К числу недостатков таких коробок можно отнести более низкий КПД, что приводит к повышению расхода топлива. Сложность конструкции определяет ее более высокую стоимость, что сказывается на цене транспортного средства.

В целом достоинства автоматической коробки очевидны и перевешивают ее отрицательные стороны.

Автомобильная промышленность выпускает множество марок АКПП, каждая из которых имеет свои особенности. Наибольшее распространение такие устройства получили в США и Канаде, а в Европе, напротив, большинство водителей предпочитает механику. В нашей стране с появлением значительного импорта автомобилей из-за рубежа доля АКПП в общем парке постепенно увеличивается.

Советуем прочитать как и где можно осуществить подбор масла по марке автомобиля Motul и других производителей.

Подбор аккумулятора для автомобиля (подробнее) следует вести по нескольким параметрам.

Статья про сухую мойку автомобилей — https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/obsluzhivanie/mojka-chistka/suxaya.html. Кого-то она устраивает, а кого-то — нет.

Видео, поясняющее устройство АКПП:


Разновидности автоматических коробок передач машины

Новичкам кажется, что во всех автомобилях установлен один тип автоматической коробки передач, что не совсем верно. Производители оснащают машины различными типами трансмиссий. Изучим особенности каждой «коробки-автомата» - в чём различия.

Какие бывают

По популярности автоматические трансмиссии разделяют на:
  • классические «автоматы»;
  • вариаторы;
  • «роботы».
Давайте разбираться, чем отличается робот от автомата и вариатора - что лучше для водителя.

Классическая коробка-автомат

Классика – это гидромеханическая трансмиссия. Она отличается повышенной прочностью, легче других в ремонте и дешевле обходится. Она надежна, конструкция её давно изучена, но отличается слегка увеличенным расходом топлива и чуть меньшей мощностью на колёсах. Это хороший вариант для водителей, которые не стараются «выжать из авто всё возможное» и для спокойного городского вождения. Это лучшая альтернатива «механики».
Такой тип трансмиссии получил наибольшее распространение среди автолюбителей. В ней соблюден оптимальный баланс технических качеств и стоимости в эксплуатации и ремонте. Об этом говорит статистика, утверждающая, что именно этот тип АКПП чаще всего приобретается. Так как именно такие трансмиссии устанавливают на авто среднего класса, она лучше других подойдет для эксплуатации в городских условиях.

Современные устройства давно избавились от недостатков и имеют приличный ресурс до капитального ремонта. Самые продвинутые модели имеют до 10 ступеней передач. Из минусов: имеет большую массу, динамика машины уменьшается, а расход топлива увеличивается.

Вариатор

Бесступенчатая трансмиссия, или вариатор – коробка передач с плавным переключением скоростей. Данный тип трансмиссии не имеет обычных ступеней передач. Они есть, но «виртуальные», сделанные для удобства управления машиной. Чтобы автомобиль не ехал «на одной ноте». Езда с CVT дает необычные ощущения: прибавляешь газ и следует ровное, без рывков и провалов ускорение.

Конструкция вариатора позволила легко осуществить ручной режим управления: достаточно ввести в память компьютера несколько фиксированных значений передаточного отношения, и его можно будет переключать вручную рычагом или кнопками.

Вариатор – прекрасный выбор. Во время езды можно насладиться плавным ходом и отсутствием малейших рывков при изменении скорости движения. Это хорошая альтернатива классической коробке передач. Такая АКПП хорошо себя покажет на качественных дорогах, где возможен быстрый разгон и движение на большой скорости. Также подойдет для крупных городов с плотным движением и постоянными пробками.

Вариатор максимально экономичен, дает предельно возможную динамику разгона автомобиля, но имеет минусы. Данная коробка боится бездорожья, она может перегреваться в сложных условиях движения. Ремонт обойдется недешево, мастера с нужной квалификацией придется поискать. При нормальной эксплуатации без резких стартов, езды по бездорожью и частой смене масла, ресурс достигает сотен тысяч километров. Поменять «ремень» технически несложно, но дорого.

«Робот»

Роботизированная трансмиссия - это усовершенствованная «механика» с электронными «мозгами». В ней электронный механизм самостоятельно переключает передачи, выжимает сцепление вместо водителя. За это отвечает электронный блок управления. Чем современей его «софт» - тем лучше работает трансмиссия. Есть «робот» с одним сцеплением - вариант для бюджетных автомобилей. Он лучше, чем обычная «механика», но на нем ощущаются небольшие толчки при переключении скоростей. Такая трансмиссия проста в управлении как «автомат» и экономит топливо как «механика».

Более продвинутым вариантом (уже не дешёвым) является «робот» с двумя сцеплениями. Он обеспечивает более быстрый разгон и плавное движение автомобиля.

При неполадках ремонт механической части не вызывает сложностей, она достаточно надежная. При выходе из строя электронной части – ремонт может быть дорогим, и не каждый мастер справится.
При покупке нового автомобиля и регулярном обслуживании его у дилера о состоянии АКПП любого типа можно не беспокоиться. А на выбор влияют такие факторы, как стоимость, ремонтопригодность, стиль вождения. При современных возможностях ремонта любая «коробка-автомат» имеет право на существование. Что лучше выбрать – дело личного вкуса и финансовых возможностей.

В итоге: АКПП с гидротрансформатором тяжелый, отбирает мощность от мотора и прожорлив; вариатор полегче, тоже ухудшает динамику, но почти не увеличивает аппетит; механика с автоматическим управлением («робот») несколько вяловата, зато экономит бензин.

Водителю на заметку

Многие автолюбители не всегда в состоянии определить, какой именно тип коробки установлен – «классика» или вариатор. На помощь придут несколько признаков, опираясь на которые, легко сделать правильный вывод.
  • Изучение инструкции по эксплуатации. В неё производитель указывает тип трансмиссии. Если там указаны литеры «А/Т», то речь идет о 100% традиционном автомате. Вариатор обозначен как «CVT». Если документы не сохранились, то необходимые сведения можно найти в интернете.
  • Провести тест-драйв машины. Авто, на которых установлен вариатор, едут плавно. Никаких толчков водитель не ощущает. Процесс разгона во многом похож на то, как набирает скорость троллейбус. Автомобили, в которых установлен классический «автомат», ощущается рывки и толчки при переключении скорости.

Можно добавить, что «коробка-автомат» больше подходит для городских условий с достаточно хорошими дорогами. При проживании в сельской местности или за городом, предпочтение стоит отдать более простой в управлении «механике».

Автоматическая коробка передач - основные типы, устройство, принцип работы АКПП, особенности эксплуатации и главные неисправности коробки автомат — Словарь автомеханика

АКПП, также именуемая как автомат или тяпка, представляет разновидность трансмиссии авто, позволяющую уменьшить нагрузку на шофера при езде так как выбор передач происходит автоматически, без участия водителя. Данный факт оказывает влияние на все характеристики, которыми обладают автомобили с коробкой автомат.

Преимущества АКПП

  • увеличение комфорта при движении авто и освобождение шофера от контроля сторонних функций;
  • плавное переключение передач и согласование нагрузки на мотор со скоростью и силой нажатия педали;
  • предохранение мотора от любой перегрузки;
  • допуск к частичному или полному ручному управлению трансмиссией.

Типы АКПП

Автоматические коробки современных автомобилей можно поделить на несколько типов, различающихся по системе управления и контроля над эксплуатацией автоматической коробки переключения передач. Первый тип трансмиссии управляется с помощью гидравлического устройства, а второй – электронным распределителем.

Типы автоматической коробки передач

«Внутренности» у обеих трансмиссий идентичны, однако существует несколько различий компоновки, которыми обладает каждая автоматическая коробка.

Все 3 типа автоматических коробок кратко рассмотрим более подробно, чтобы понять их отличие между собой и принцип работы.

Виды АКПП - кратко о главном.

Гидроавтомат - классическая АКПП

Гидравлический тип автоматической коробки передач является самой простой АКПП. Такая коробка исключает прямую связь двигателем и колесами. Крутящий момент в ней передается двумя турбинами и рабочей жидкостью. Вследствие усовершенствования механизма в такой коробке появилось специализированные электронное устройство, которое также смогло добавить такие режимы работы как: «зима», «спорт», экономичная езда.

Одним из главных недостатков, в сравнении с МКПП – это немного больше расход топлива и время на разгон.

Роботизированная АКПП

МТА в народе звучит как робот DSG, конструктивно наиболее схож с механической КПП, но с точки зрения управления — типичная АКПП, которая в следствии эволюции не только снизить потребления топлива, но и ряд других преимуществ естественно со своими нюансами.

Вариаторная трансмиссия

Хотя и считается автоматической коробкой, вариатор и автомат принципиально разные и по устройству и по принципу работы. В такой коробке передач отсутствуют ступени так как нет фиксированного передаточного числа. Водители привыкшие слушать мотор своего автомобиля не могут отслеживать её работу, ведь крутящий момент в коробке вариатор изменяется плавно и тональность двигателя не меняется.


Компоненты АКПП

  • гидротрансформатор, который заменяет сцепление, и не потребует участия и управления со стороны шофера.
  • вместо блока шестерен в АКПП установлен планетарный ряд. Эта часть помогает изменить отношение в АКПП при переключении трансмиссии.
  • передний и задний фрикцион, а также тормозная лента, благодаря которым осуществляется непосредственно переключение передач.
  • последняя и самая важная деталь – устройство управления, которое представляет собой узел из поддона коробки передач, насоса и клапанной коробки, выполняющей функции контроля. Данный компонент передает данные о движении посредством знаков, которые передают сигнал к действию самой АКПП.

Устройство и работа автоматической коробки передач.

Из всех основных компонентов уделим наибольшие внимания гидротрансформатуру коробки.

В состав гидротрансформатора входят:
  1. центробежный насос;
  2. статор;
  3. центростремительная турбина;
  4. насосное колесо;
  5. турбинное колесо;

Статор является направляющим аппаратом, который расположен между данных деталей. С коленчатым валом двигателя связано насосное колесо, а с валом коробки передач - турбинное. У реактора 2 функции. Он может вращаться или блокироваться обгонной муфтой.

Основной задачей гидротрансформатора является гашение сильных толчков, которые передаются трансмиссией к двигателю и в обратном направлении. Данный аппарат увеличивает период эксплуатации данных деталей. При помощи жидкого масла осуществляется передача крутящего момента от двигателя к АКПП.

Для того, чтобы АКПП работала долго и исправно, необходимо регулярно проходить диагностику на станции техобслуживания.

Обращайте внимание на следующие детали:

  • передачи должны переключаться за 1 секунду, максимальное время - 1,5 секунды;
  • оповещение переключений осуществляется легкими толчками;
  • переключение передач должно быть бесшумным.

Как работает автоматическая коробка передач

В гидромеханической АКПП в классическом исполнении переключение передач, происходит за счет взаимодействия планетарных механизмов и гидромеханического привода при помощи электронных устройств.

Как правильно пользоваться классической АКПП?


Особенности эксплуатации АКПП

  • Автоматическую коробку передач нужно хорошо прогревать, прежде чем начать движение (зимой это особенно актуально).
  • При управлении АКПП переводить рычаг селектора переключения в положениях P и R во время движения, настоятельно не рекомендуется.
  • Ненужно включать нейтральную передачу вовремя спуска с горы, якобы экономии топлива, — его все равно не будет, а вот проблемы с торможением, могут возникнуть.
  • Тормозить двигателем можно не на всех режимах КПП. Этот пункт эксплуатации нужно изучить подробно в руководстве по эксплуатации конкретного автомобиля, пренебрежение такой особенности может стоить дорогого ремонта.

Проблемы АКПП и способы устранения

Самыми распространенными проблемами АКПП принято считать:

  • явно выраженный рывок при переключении передачи, а также шум при переводе рычага селектора в другое положение;
  • довольно часто в коробках-автомат происходит разрыв тормозной ленты переднего и заднего фрикциона;
  • выход электро- или гидроблока из строя.

Рекомендуется менять масло в акпп через каждые 35-40 км, либо каждые 2 года, при тяжелых условиях эксплуатации каждые 25 тыс км. пробега.

Чтобы избежать подобных поломок, опытные работники автосервисов рекомендуют чаще прочищать масляный фильтр и рабочую жидкость, ведь большинство водителей не меняют её с момента приобретения авто. При возникновении проблем с автоматической трансмиссией, следует немедленно обратиться в сервисный центр производителя или на станцию технического обслуживания.

После процедуры замены масла необходимо проверить работу двигателя. Сделайте это в несколько этапов:
  1. нажмите на тормоз и переключите АКПП в первое положение, через нескольку секунд во второе и так до последнего;
  2. установите после это нейтральную позицию АКПП;
  3. если уровень масла изменился, необходимо его долить;
  4. протестируйте работу авто на 20-25 километрах по городу и совершите повторный замер уровня.

Уделяйте внимание внешнему виду фильтра и магнита поддона.

Данные детали должны быть чистыми от крупных загрязнений. Единственное что допускается - небольшой налет и пыль. Не припустим также посторонний запах для фильтра.

Связанные термины

Полуавтоматическая коробка передач - устройство и принцип работы. Роботизированная коробка передач

Большинство современных автопроизводителей предоставляют покупателю возможность выбора полуавтоматического типа устанавливаемой коробки передач, хотя массовое внедрение такой трансмиссии началось в 1930 году. Несмотря на солидный возраст, полуавтоматическая коробка передач до сих пор не имеет явных противников. фанаты.

По мнению специалистов, это связано со слабым представлением об устройстве и принципе работы.Для обеспечения условий смены передачи водителю автомобиля с полуавтоматической коробкой достаточно снять ногу с педалью газа. Он обеспечивает наиболее оптимальные условия работы мотора при движении автомобиля, что не только продлевает срок его службы, но и снижает расход топлива.

Ящик приборный полуавтомат

В любом семолуаре есть сразу два механизма сцепления - это главное отличие такой системы от классической ручной коробки.Самая распространенная схема работы таких полуавтоматов - взаимодействие механизмов только с определенной группой имеющихся передач, которые могут быть четными или нечетными. Такая раскладка позволяет значительно сократить время, затрачиваемое на переключение, а также увеличивает наглядность и плавность этого процесса.

На практике это выглядит так. При движении автомобиля система анализирует информацию со всех датчиков и других систем. Исходя из полученной информации, при уже включенной передаче полуавтомат готовится заранее включить следующую.Это происходит сразу после наступления определенных условий. В результате удалось сократить время переключения до 8 миллисекунд - далеко не каждый современный «автомат» может похвастаться индикаторами.


Коробка полуавтоматическая, принцип работы которой достаточно сложен, отличается массой электронных систем, учитывающих при движении автомобиля многочисленные параметры, в которых педаль сцепления отсутствует за ненадобностью. Все внутренние механизмы должны работать синхронно и очень четко - именно в этом случае достигается высокая легкость управления такой машиной.Водитель может вносить свои коррективы в работу такой коробки с помощью специальных переключателей, обычно расположенных под рулем. На сегодняшний день существует уже несколько вариаций таких коробок - окончательный дизайн будет зависеть от автопроизводителя. О типах коробок рассказывает видео:

.

Достоинства и недостатки полуавтоматических коробок

Как показывает практика, из одних достоинств нельзя заключить - любой узел в машине имеет определенные недостатки. К непонятным преимуществам полуавтоматических агентов перед МКП следует отнести следующее:

  • максимальный комфорт для водителя;
  • отличные динамические показатели автомобиля при разгоне;
  • использование всех возможностей двигателя, что также увеличивает его динамику;
  • ряд ​​модификаций таких ящиков отличается компактностью, что актуально для малых возрастов;
  • - выраженное снижение расхода топлива, связанное не только с самой коробкой, но и с возможностью установки менее мощных моторов.

Из основных недостатков коробок полуавтоматов можно назвать такие как:

Автомат или полуавтомат - что надежнее

Многие водители, приобретающие новую машину, не могут решить до последнего - что им предпочесть. Многие считают машину более современной, надежной и простой в эксплуатации, но на самом деле все это далеко от истины. Коробка передач, по сути, это проверенная десятилетиями механика, оснащенная современными дополнительными системами - автоматическим переключением сцепления и системой переключения передач.Во время движения блок управления такой коробки «ориентируется» не только на алгоритмы работы алгоритмов, но и принимает сигналы от водителя и других датчиков автомобиля.

Коробка полуавтоматическая отличается повышенной надежностью и, в отличие от машины, экономит топливо, так как снижает его расход. Так как полуавтоматическая установка обходится автопроизводителю дешевле, стоимость одного автомобиля для покупателя снижается. Количество серьезных поломок полуавтоматических коробок также значительно меньше, и ремонтировать их, по сравнению с автоматом, намного проще.По итогам выясняется, что полуавтомат позволяет сэкономить не только на покупке автомобиля, но и снижает эксплуатационные расходы.


Принцип работы коробки полуавтомата

Вся работа механической части такой коробки практически идентична механической «действию». Существенные отличия наблюдаются в наличии электронной составляющей, определяющей весь существующий комфорт вождения. Для управления этой сложной системой специальный блок содержит все алгоритмы, необходимые для эффективного переключения.При этом при работе умеет учитывать информацию, поступающую от систем и самого драйвера. Это обеспечивает непревзойденную точность и эффективность управления процессом передачи.

Несмотря на наличие в коробке достаточного количества электронных систем, основную работу при переключении передач выполняют ее стальные механические части, составляющие основную нагрузку. Если учесть, что вся электроника надежно защищена, полуавтоматическая коробка имеет огромный ресурс работы.Единственное условие - его обслуживание только у профессиональных механиков - неправильные действия могут привести к тому, что автомобиль попытается «потрогать себя», например, со светофора на оживленном перекрестке. По результатам выясняется, что полуавтоматическая коробка на сегодняшний день является наиболее оптимальным средством обеспечения смены передач в автомобиле.

Сегодня существует целая линейка Разновидностей коробок передач - и речь идет не только об автоматических коробках - даже такие простые конструкции «ручки» сегодня имеют различные подвиды и надстройки.Но прежде, чем мы отправимся к реке Знания по этому поводу, давайте четко разберемся, что такое коробка передач и для чего она нужна!

Как работает PPP?

Трансмиссия в автомобиле (или на любом другом механическом транспортном средстве) - это рычажная (с точки зрения физики) пошаговая система, которая буквально передает энергию от колес - то есть мощность, которую двигатель вырабатывает, чтобы вести В движении колесо сначала проходит через специальную систему, называемую коробкой передач (или распространенным сокращением - коробкой передач).Образно и часто физически коробка передач находится между двигателем и ведущими колесами - это своего рода посредник в процессе, который заставляет автомобиль двигаться, и это просто в случае механической коробки передач Или вариатора (об этом ниже) и сложного в почти во всех остальных случаях это часть автомобиля ... как правило.

Чтобы пояснить логику работы КПП, вспомним физику школьной программы - рычажную систему. Напомним, учитель, скорее всего, привел пример строительства знаменитых египетских пирамид, когда строителям приходилось поднимать тяжелые камни на огромную высоту.Или вы помните рычажную систему из знаменитой фразы ее открытия - Архимеда: «Дайте мне точку опоры, и я переверну землю!». Дело было в том, что, например, если взять длинную палку (это будет рычаг), положить ее посередине до точки опоры, с одной стороны соединить груз, а после другой взять руками, чтобы опустить его и тем самым поднять другой конец с грузом, чем дальше от вас будет точка опоры, тем легче вы поднимете груз (меньше усилий, чтобы привести в движение рычаг), но больше ваша рука будет проходить вместе с концом палки, за который она держится.И наоборот - чем ближе вы перемещаете точку опоры, тем больше силы вам нужно приложить, чтобы переместить конец палки, но тем больше вы перемещаете груз (и, кстати, для большей высоты).

Фактически, рычажная система применяется вокруг нас почти везде - даже внутри нас - наши челюсти, множество изгибов тела - все это работает на рычажной системе. В обиход можно занести плоскогубцы, машину для перевозки сыпучих материалов, классические открывалки для бутылок - даже ножницы.И, конечно же, коробка передач в нашей машине.

Но, пожалуй, принцип работы рычажной системы в коробке передач автомобиля проще всего понять на примере велосипеда, сравнив два их типа: классический советский односкоростной велосипед и современный горный хардал с возможностью переключения скоростей. В односкоростном велосипеде у вас всегда будет одинаковое соотношение частоты поворотов педалей и частоты оборотов ведущего (заднего) колеса, а это значит, что у вас, например, мне просто не хватает силы попасть в довольно крутую горку, ведь с такой силой на педали не удастся раздавить.С другой стороны, на большой скорости можно было бы разогнать этот «чугунный» байк еще быстрее, но так быстро ногами передвигаться не получится, хотя сил на вас хватило бы.

Но байк с возможностью переключения скоростей решает поставленные задачи: в нем используется та же система рычагов, но только не знакомая нам, описанная выше - роль рычагов здесь играют звезды: ведущие и ведомые, которые на скоростной велоспорт целый набор - обычно несколько (2-3) ведущих разного размера, и светодиода (от 6 до 10) тоже разного размера.И так, переворачивая различные ведущие и ведомые звезды, перекидывая цепь, мы меняем передачу и, соответственно, мощность и скорость ее вращения, необходимые для раскрутки колеса.

Итак, если мы выберем самую маленькую ведущую звезду и самый большой светодиод, то мы получим самую низкую передачу и наименьшее передаточное число (об этом ниже), когда нам нужно повернуть педали много раз, чтобы колеса сделали хотя бы один оборот - Проще говоря, активно крутите педаль, мы все равно будем ехать очень медленно, но мы можем так пролезть на самой крутой горке.Но если сделать наоборот - выбрать самую высокую передачу, то цепь будет перекинута на самую большую ведущую звезду (там, где есть педали) и на наименьший светодиод и, таким образом, нам нужно сделать всего 1 оборот педалей, чтобы колеса сказали несколько раз и наш байк соответственно очень быстро ехал.

На самом деле коробки передач в машине работают точно так же, только не существует в автомобильной коробке, которая работала бы прямо здесь, как велосипед - с набором звездочек и цепью, соединяющей их.И все же в автомобиле, как правило, гораздо меньшее количество возможных передач - обычно от 4 до 8 - коробка старее, чем меньше там, как правило, шестерня, и чем он новее, тем их больше; Кроме того, чем быстрее должна ехать машина, тем больше передач - Речь здесь о легковых автомобилях. Но в грузовом может быть 10 и более передач. А есть коробки без четкого набора передач - точнее, их количество у машины бесконечно - речь идет о вариаторе.

Итак, какие бывают коробки передач и чем они отличаются друг от друга? Начнем с основных и (пока что) самых распространенных вариантов коробок в современном автомобиле.

Механическая коробка передач

Также известен как «ручка» или «механика», как указано выше. Этот тип требует от водителя больше, чем устройство во время разгона или замедления автомобиля, нужно постоянно нажимать педаль сцепления, а затем переключать передачу вручную с помощью рычага переключения в центральной части салона автомобиля под панелью. Большинство современных автомобилей с механической коробкой передач имеют от пяти до шести скоростей, не считая задней трансмиссии. Это самый старый и простой вид коробок - в первые годы существования автомобилей все автомобили оснащались механической коробкой передач.

В целом устройство MCPP довольно простое, эффективное и позволяет водителю иметь прямой контроль над автомобилем, за что механики любят отдельную категорию водителей, которые любят всегда контролировать динамику машины. С другой стороны, механическая коробка всегда требует работы одной руки, особенно в условиях города. Также требуются определенные навыки и небольшая практика, чтобы умело владеть механической коробкой передач и особенно правильно плавно отпускать педаль сцепления.

Вместо звезд роль рычагов в МКПП выполняют шестерни разного размера, а вместо цепи эти шестерни непосредственно зубьями по краям контактируют друг с другом. Мы просто перекладываем шестерни друг на друга, просто перебрасывая шестерни, изменяя размер совместной работы ведущей и ведомой шестерен. На картинке ниже вы можете увидеть примерную схему работы 7-ступенчатой ​​механической коробки передач.

В то же время при переключении нам нужны две очень важные вещи, которые являются незаменимыми спутниками любой современной механической трансмиссии: сцепление, потому что при переключении работающий двигатель необходимо отсоединить от коробки, и синхронизатор, потому что шестерни движутся по на высокой скорости не всегда удается соединить так, чтобы пазы их зубцов совпадали.

АКПП

Типовая АКПП

Раньше у большинства АКПП было три трансмиссии (плюс реверс), и, если в вашей машине было четыре программы, то у вас был настоящий спорткар или роскошный седан .. Сегодня и 4-кумулятивные машины - редкость, на современных Автоматические коробки передач имеют до восьми передач и по расходу топлива и динамике не уступают своим более простым собратьям.

Все автоматы должны иметь специальные микрочипы (называемые в народе «мозги», которые являются частью бортового компьютера автомобиля и будут контролировать порядок переключения на определенных оборотах и ​​даже в зависимости от стиля вождения автомобиля ослабленного человека. .

Вот два основных типа коробок передач, которые сегодня встречаются в подавляющем большинстве автомобилей. Теперь рассмотрим менее распространенные виды коробок передач - одни из них набирают популярность, другие - наоборот, теряют.

Роботизированная коробка передач (робот, типтроник)

Поскольку компьютеры каждый день глубоко проникают в каждую систему автомобиля, новые возможности наделила автоматическая коробка передач. Как мы уже упоминали ранее, современные автоматы теперь имеют до восьми передач, а время и условия включения той или иной передачи выбираются компьютером, и никто не спрашивает человека, что для многих водителей это огромный минус, особенно в спорте и / или.В то же время при спокойной непринужденной езде по городу машина предпочтительнее. Чтобы объединить лучшее из этих двух миров, автопроизводители предоставили водителям возможность использовать в своих автомобилях гибридную опцию CAT, которая дает возможность управлять переключением передач вручную, используя для этого или специальный селектор с двумя несложными положениями рычага: плюс и минус. , каждый из которых отвечает за переключение передачи на более высокую или более низкую соответственно; Либо с помощью «лепестков» на рулевом колесе: справа и слева, каждый из которых отвечает за одну и ту же функцию.Лепестки (или «висла») являются наиболее распространенными в спортивных автомобилях, но в обычных их появляется все больше и больше.

«Лепестки» ручного переключения передач и кнопочной системы Режимы трансмиссии автомобиля Lotus. Эвора.

Следует иметь в виду, что водители всегда могли управлять автоматической коробкой передач в той или иной степени с помощью так называемых «пониженных» передач, но на самом деле это не было полным контролем над переключением по двум причинам:

  • Чаще всего пониженная передача означала, что можно ограничить переключателем только первую или вторую (реже - третью) передачу - т.е.е. Автомобиль просто не переключится на выбранную выше передачу. Но, например, не переключиться ниже пятой передачи на принудительный «чистый» автомат нельзя.
  • Даже если вы переведете рычаг автоматической коробки передач в режим «L» - не переключайтесь выше первой передачи, машина все равно будет переключаться, если скорость поворотов будет повышаться слишком высоко (например, если автомобиль едет с крутым скольжением - для чего, собственно говоря, нужны пониженные передачи в автомате) чтобы не повредить коробку.

Classic Автомат C. пониженные передачи (слева) и робот с возможностью ручного переключения передач (справа)

Теперь в компьютере типтроник в значительной степени управляет ручная коробка, избавляя водителя от необходимости постоянно выжимать сцепление, но при этом водитель всегда может переключиться в полностью автоматический режим переключения.

Вариатор (вариатор)

Если вы когда-либо ездили на небольшом современном самокате, то вам знаком вариатор или бесступенчатая коробка передач.Это очень простое устройство, но оно хорошо работает практически в любых условиях (кроме несовместимости с достаточно мощными двигателями). По сути, вариатор состоит из двух шкивов, соединенных ремнем (прямо как байк из описания в начале статьи, а вместо шестерни - шкивы). Но это специальные шкивы, так как они могут изменять свой размер и, таким образом, изменять передаточное число в коробке автомобиля. В вариаторе нет определенного количества «передач», потому что он может выбрать точное соотношение размера обоих шкивов между его самым низким и самым высоким передаточными числами.Таким образом, вы можете легко «ползать» по автостоянке или динамично кататься по трассе. Подробнее на сайте сайт.

Анимация работы вариатора

Вождение автомобиля с вариатором очень похоже на вождение с автоматической коробкой передач, за исключением того, что вы не чувствуете переключения передач. Вместо этого двигатель просто плавно поднимается и опускается. Вы нажимаете педаль акселератора, и двигатель автомобиля набирает обороты до определенного значения, а дальше остается просто работать на этих оборотах, при этом машина едет все быстрее и быстрее, поскольку два шкива в коробке передач меняют свои размеры.Привыкание к вариатору может занять некоторое время из-за несколько странного звука и принципа работы вариатора. Некоторые автопроизводители даже предлагают вариаторы с бесконтактными переключателями, имитирующими автоматическую или механическую коробку передач.

Вариатор

С каждым годом набирает все большую популярность, появляясь на все большем количестве новых автомобилей. Плюс такой коробки - простота, а также высокие характеристики, если вы предпочитаете спокойную размеренную езду. Но если вы любите быстро путешествовать или хотите машину с высокими характеристиками, то этот вариант, к сожалению, вам не подойдет, так как он очень быстро расширяется.

Казалось бы, вариатор станет прекрасным и светлым будущим для большинства водителей, но, тем не менее, потребовалось много времени, чтобы эта технология могла созреть - особенно прочность ремня этой трансмиссии - есть большая разница между тем, что нагрузка ложится на этот ремень в самокате, а какая легковая машина большая.

К тому же у вариатора на сегодняшний день очень большой минус, который практически на "нет" всех своих достоинств ездит - ломается ... ломается практически у всех - есть мнение, что такая коробка в среднем тоскует пробег около 100 тысяч км пробега, а потом его нужно менять, но часто это одна из затрат на всю машину.

Коробка передач с двойным сцеплением (DCT)

Широко известная аббревиатура DCT (спасибо Porsche) и некоторые другие, используемая в довольно дорогих спортивных и гоночных автомобилях, Box Transfer с двойным сцеплением. По сути, это своего рода высокотехнологичный коллаж из автоматической, механической трансмиссий и компьютера.

Как следует из названия, в системе используется двухступенчатая муфта переключения передач. Коробку можно использовать в полностью автоматическом режиме с помощью компьютера, определяя время и условия переключения передач, или в качестве механики, с возможностью ручного переключения водителя с водителем, используя все те же лепестки на руле или переключение передач. кнопки.Кроме того, компьютерное управление моментами переключения, как правило, также может регулироваться водителем, чтобы переключить трансмиссию в соответствии с вашим личным стилем вождения.

Так выглядит коробка с двойным сцеплением
Коробка передач

в DCT может переключаться с молниеносной скоростью - как правило, за доли секунды - и это очень плавно, благодаря автоматизированному управлению, что делает ее отличным вариантом для гоночных и высокопроизводительных машин. Хотя DCT обычно используется в очень дорогих спортивных автомобилях, он может быть достаточно компактным - да настолько, что Honda также устанавливает его в качестве опции для некоторых своих мотоциклов.

Односкоростной редуктор

В отличие от своих шумных собратьев, к коробке передач предъявляются несколько других требований и, как таковые, они имеют свои типы передач или используют модифицированные версии традиционных коробок передач.

Односкоростная коробка передач была установлена ​​на заре автомобильной и мотоциклетной эры, и на самом деле это была прямая связь двигателя с колесами или напрямую или почти напрямую (передачи просто требовались для количества оборотов двигателя. колеса были меньше оборотов двигателя).Сегодня, спустя почти полтора столетия, односкоростная передача вернулась в автомобильную промышленность. В индустрии электромобилей. И дело здесь в самой природе электродвигателя - он, в отличие от бензинового и дизельного, может работать практически в любом диапазоне оборотов, в том числе по одному обороту в секунду, например. Если у вас есть возможность добраться до Tesla Model s, вы, вероятно, поняли, что автомобиль может молниеносно ускоряться практически на любой скорости, и ему практически не требуется дополнительная передача.

Однако ряд производителей электромобилей поставляют свои творения с коробками передач.

Полуавтоматическая коробка передач

Полуавтоматическая трансмиссия - это очень продвинутая система, в которой для прямого переключения передач используется старый добрый захват вместо гидротрансформатора в классической машине. В отличие от механической коробки передач, сцепление управляется компьютером. Он не только делает переключение передач намного быстрее, чем в механической коробке передач трансмиссии, но также упрощает процесс вождения и фиксирует автомобиль, предотвращая его конек, когда автомобиль стоит на стоянке.Так же, как и типтроник, полуавтоматическая коробка передач может быть переведена в ручной режим переключения передач по желанию водителя. Двумя типами наиболее распространенных полуавтоматических трансмиссий являются описанная выше коробка передач с двойным захватом и электрогидравлическая коробка передач ( секвентальная коробка передач ).

Коробка передач IVT

Ivt по сути является конкретным типом вариатора (вариатора), но отличается от последнего тем, что включает в себя не только бесконечное количество трансмиссий, но и «бесконечно» максимальные передаточные числа.Ivt относится к этому типу вариаторов, которые могут включать передаточные числа с "нулевым коэффициентом", где входной вал может вращаться вообще без какого-либо вращения выходного вала (когда автомобиль стоит на месте и его двигатель работает), оставаясь при этом закрыт в трансмиссии. Конечно, передаточное отношение в данном случае не «бесконечное», а «не определено».

Какие бывают коробки передач и чем они отличаются? Видео

Заголовок

Сегодня на автомобильном рынке существует огромное количество моделей, каждая из которых имеет свой неповторимый дизайн в результате решения тех или иных технических задач.Одним из важных критериев для каждой машины является скорость и время разгона. Не последнее значение в этих направлениях играет коробка передач, так как именно она отвечает за передачу мощности мотора и его работу. Если выходит из строя коробка передач, управление автомобилем приобретает самые страшные формы. На сегодняшний день существует три основных типа редукторов:

.
  1. Автомат;
  2. Полуавтомат.

Наиболее популярны первые два типа. Дело в том, что чаще всего применяются именно они, хотя в последнее время все больше машин имеют автоматическую коробку передач.Если говорить о сторонниках и аргументах, на которых они основаны, то можно сказать следующее: у первых двух они есть, а у полуавтоматической КПП нет ярко выраженных сторонников. В чем дело? Снова в популярности. Поскольку чаще используются автомат и механика, об их устройстве, плюсах и минусах знает большее количество людей. Простому мужчине Выделяют выразительные положительные моменты и недостатки. Итак, как работает полуавтоматическая коробка передач?

Принцип работы

Стоит отметить тот факт, что рассматриваемая система имеет более сложную структуру, чем вышеупомянутые типы ящиков.Так что при работе напольной автоматической коробки передач два механизма переключаются сразу. Вот в этом кардинальное отличие. Суть принципа работы в том, что каждому механизму назначается определенный набор передач, на переключение которых он отвечает. Например, наиболее популярна следующая система распределения: первый механизм переключает на первую, третью и пятую передачи, а второй - на вторую, четвертую и шестую. Стоит сказать, что по этому принципу используется шестиступенчатая коробка передач.Чего хотели добиться дизайнеры, создавая этот механизм? В первую очередь такая конструкция позволяет сделать переключение быстрее, повысить плавность процесса, а также, что немаловажно, значительно увеличить отдачу от двигателя, позволяет добиться даже не очень мощных двигателей. Довольно высоких результатов. которые ранее не были достигнуты.


АКПП

Если продолжить тему конструктивных моментов, то очевидной особенностью станет отсутствие педали сцепления.Это стало возможным благодаря тому, что отделение двигателя непосредственно от элементов трансмиссии больше не нужно, и, следовательно, отпадает необходимость в дополнительной педали. Таким образом, автомобиль рассматриваемого типа имеет еще две педали, как и у автоматической коробки.
Возникает новый вопрос: Как происходит процесс переключения передач ?. Дело в том, что переключение происходит, прежде всего, за счет работы электронных систем, которые проводят общий анализ всех систем автомобиля и, в зависимости от их состояния, переключение, но также стоит отметить, что в отличие от АКПП, Вы можете использовать и ручную регулировку, которая позволит вам самостоятельно регулировать, на какую трансмиссию работает ваш автомобиль.Это может быть полезно в ряде случаев, например, для оптимального проезда любого перекрестка необходимо использовать определенную передачу и так далее.

Какие отличительные особенности есть в работе полуавтомата?

Поскольку полуавтомат имеет кардинально новую конструкцию, можно говорить о его плюсах и недостатках по сравнению с другими типами. Ниже приведены основные положительные моменты:

  • Плавный разгон. Это достигается за счет плавного переключения передач, что позволяет добиться минимального времени - 8 миллисекунд;
  • Только при использовании рассматриваемой модели модели можно полностью использовать все возможности двигателя, начиная с самых малых оборотов и достигая максимальных.Это, несомненно, положительно сказывается на общей динамике автомобиля;
  • Эффективность. Благодаря более полному использованию двигателя, коробка экономит топливо. Если говорить о числовом значении, то экономия достигает 10, а иногда и 20 процентов;
  • Комфорт водителя. Все вышеперечисленные факторы позволяют добиться более комфортного вождения.

К сожалению, как и любой другой тип коробок, полуавтомат имеет свои и недостатки, которые опять же вытекают из конструктивных особенностей.


  • Сложность конструкции. Этот факт влечет за собой довольно большое количество последствий. Во-первых, сложность ремонта, возникающая из-за большого количества нюансов. Во-вторых, дороговизна;
  • Отсутствие возможности быстро ответить. Благодаря конструктивным особенностям, разработанным инженерами, ящики данной модели очень плохо реагируют на нагнетающие условия. Таким образом, в случае необходимости какого-либо резкого маневра он может сработать не совсем идеально, что приведет к плачевным последствиям.Пожалуй, это самый серьезный недостаток этого механизма.

Заключение

Несмотря на наличие недостатков, некоторые из которых особенно серьезны, эта коробка продолжает выпускаться и имеет свою специфическую область автомобилей, на которую она устанавливается. Сегодня у многих автомобилей уже есть бесступенчатые опции, и коробка с полуавтоматом может с ними конкурировать, и это самый хороший показатель ее функциональности. Его доля на рынке не самая большая, по оценкам различных специалистов, это около четверти всего автомобильного рынка на сегодняшний день.В будущем есть небольшой рост.

Наконец то сбылась моя мечта! Я купил машину. Если честно, сначала очень сомневался. Даже ругал себя за то, что это менеджер автосалона. Все дело в том, что в моей новой машине установлена ​​роботизированная коробка передач. Раньше почти ничего не слышал.

Синхронизирует рабочий процесс элементов PPC. В свою очередь, электронная система способна распознавать, предугадывать стиль и действия водителя. Зачем тебе такая коробка? Как мне стало известно, она была разработана ведущими европейскими автомобильными компаниями.Целью является улучшение динамических и ходовых качеств машин, а также их управляемости.


Это подтверждается многочисленными видео про роботизированную коробку передач, которые мне удалось найти в Интернете. Я выкладывал их равномерно на протяжении всего обзора этой коробки. Со своей стороны могу только дополнить то, что удобство, комфорт, простота управления и динамичность моей машины действительно отличаются в лучшую сторону. И мне кажется, это было с чем сравнивать.

На мой взгляд, я был не один.Преодолевающие меня сомнения в правильности моего решения о покупке именно этой машины улетучились, как только я прочитал отзывы о роботизированной коробке передач.

Что думают водители об этой КПП

Большинство водителей сходятся во мнении, что эта трансмиссия показывает себя отлично. В сложных городских условиях, на перегруженных дорогах, с постоянными пробками, через роботизированную коробку передач Помогает автомобилю работать безупречно. Очень вероятно, что разработчики сделали упор на такие условия вождения при создании робота.

Остановка, торможение и трогание на светофоре проявляются в перерасходе топлива, что не способствует его экономии. Однако с роботизированными трансмиссиями все иначе. Отличная экономия топлива, отличная динамика и прекрасные вызовы - вот небольшой список достоинств КПП.

я похвалил конечно систему я сильно. Естественно, у нее есть свои минусы. Я постараюсь их перечислить.

  1. Все запрограммировано так, что изменить динамику хода не получится.Мы попадаем во власть предсказуемости.
  2. Конечно, если вы компьютерный гений, вы можете попробовать взломать систему, хотя трудности явно возникнут.

  3. Периодически ощущается торможение робота при смене смены. Иногда нужно резко переключиться. Это можно сделать на механике, но не получится. Все это стоимость робота.
  4. Ездить на роботе будет сложно. Опасность для паровой муфты. В такой ситуации рекомендуем перейти в ручной режим.
  5. Городской режим сцепления, как не крути. Плюс ощущаются рывки при переключении передач.

Вот такой список. Я описал это на личном опыте, и мне уже прошло 6 месяцев. Возможно следующее проявится еще по каким-то минусам, о которых обязательно сообщу.

Конструкторское устройство

Устройство роботизированной коробки передач не так сложно, как может показаться. В основу его конструкции легла механическая трансмиссия. Может иметь муфту гидравлического или электрического привода.Гидравлическое сцепление Происходит с помощью гидроцилиндров. Они управляют электромагнитным клапаном. Электрическое сцепление осуществляется сервомеханизмами и имеет невысокую скорость работы. Переключение передач длится примерно от 0,3 до 0,5 с.


Гидравлический привод демонстрирует четкую и быструю работу. В нем используются гидроцилиндры. Это управляемые электромагнитные клапаны. Теперь разберемся, как работает роботизированная коробка передач. Может работать в двух режимах:

  • автомат;
  • полуавтомат.

Автоматический режим предполагает переключение коробки передач, использующей информацию от датчиков. Полуавтоматический режим предполагает ручное переключение передач. При переключении рычага переключения передач и нажатии на педаль газа с датчиков на блок обработки передается информация об активной скорости и новом скоростном режиме.

Блок синхронизирует всю информацию, определяет оптимальную скорость, время переключения скоростей. Также обеспечивает слаженную работу механизмов коробки передач. Хочу отметить, что в нем учтено:

  • скорость вращения двигателя;
  • работы кондиционера;
  • Индикаторы приборной панели.


Гидромеханический блок, отвечающий за замыкание и размыкание сцепления, управляет центральным процессором. Все действия выполняются одновременно с переключением драйвера водителем. Сам гидромеханический блок состоит из навигатора, связанного с линейной батареей. Гидравлический цилиндр запускается с помощью тормозной жидкости. Обеспечивает работу от аккумулятора.

У такой системы есть большое и, на мой взгляд, главное преимущество. Электроника реагирует намного быстрее и точнее человека.В итоге клатч можно укомплектовать без вашего непосредственного участия. Такой вариант идеально подойдет девушкам, решившим купить машину. У самки часто возникают проблемы с переключением скоростей на механике.

Принцип работы и АКПП (АКПП)

Автоматическая коробка передач - одна из разновидностей автомобильных трансмиссий, обеспечивающая передачу крутящего момента двигателя на колеса. Главная особенность этой коробки заключается в том, что она выбирает и переключает передачи без вмешательства водителя, в соответствии с текущими условиями движения.В сегодняшней статье мы постараемся выяснить все особенности АКПП, устройство и принцип работы.

АКПП Classic состоит из следующих частей:

  • Гидравлическая муфта. Эта деталь самая сложная и незаменимая в работе автоматической коробки. Именно она передает крутящий момент от ДВС на колеса. Он расположен между трансмиссией и двигателем внутреннего сгорания.
  • Планетарные редукторы. Их функция также заключается в передаче мощности двигателя для привода автомобиля. Единственное отличие состоит в том, что планетарные редукторы осуществляют непрямую передачу силового момента (гидравлическая муфта действует напрямую).
  • Фрикционная муфта. Переключает трансмиссию отключением и сообщением элементов АКПП.
  • Обгонная муфта. Он предназначен для уменьшения воздействия в предыдущем механизме при переключении скоростей автомобиля.
  • Соединительные валы и барабаны.

Принцип действия и устройство автоматической коробки передач

Эта трансмиссия состоит из набора золотников, направляющих поток трансмиссионного масла к фрикционной муфте и поршням тормозных лент. Положение золотника устанавливается с помощью рычага селектора. Таким образом, после включения определенного режима (например, «Drive») коробки передач и нажатия на педаль акселератора двигатель передает свою мощность на колеса, при этом в работу участвует ряд передач (в разделе на втором фото, видна их конструкция).Таков принцип работы и устройства АКПП.

Также стоит отметить, что автомат делится на две категории по принципу действия:

  • Гидравлические устройства.
  • Электронный.

Первый тип имеет следующий принцип работы и устройство автоматической трансмиссии. Здесь давление масла используется от центробежного регулятора гидравлической автоматикой. Регулятор, в свою очередь, соединен с выходным валом АКПП.Кроме того, в гидросистеме подача масла активируется, когда водитель нажимает на педаль акселератора. Затем коробка передач получает информацию о своем положении, в результате чего происходит переключение золотников и дальнейшее движение или остановка автомобиля.

Что касается электронной автоматики, то здесь принцип действия и устройство АКПП заключается в использовании соленоидов, перемещающих золотники в корпусе трансмиссии. Кабели этих деталей идут к блоку управления электронной коробки передач.Последний элемент решает переместить соленоид с учетом положения педали газа, текущей скорости автомобиля и положения рычага селектора.

Как видите, обе трансмиссии имеют схожий принцип работы и устройство. Да и ремонт АКПП, кстати, тоже стоит одинаково дорого для обеих коробок.

Есть ли у автоматической коробки передач сцепление?

В большинстве случаев мы думаем о сцеплении в контексте механической коробки передач.Автоматическая трансмиссия имеет систему сцепления, но обычно только механик называл бы ее таковой. Ваша автоматическая коробка передач выполняет те же функции, что и механическая коробка передач, только немного иначе.

Основы АКПП

Автоматическая коробка передач

состоит из удивительного количества деталей, которые объединены в так называемую систему гидротрансформатора. Ваш двигатель и трансмиссия встречаются у колоколообразного кожуха, в котором находится гидротрансформатор для автоматических автомобилей, а не муфта для механической трансмиссии.Гидротрансформатор соединяет двигатель и трансмиссию таким образом, чтобы колеса вращались. Планетарные передачи обеспечивают различные передаточные числа.

Гидротрансформатор содержит турбину, крыльчатку, статор и блокировочную муфту (так что готово - ваша автоматическая коробка передач ИМЕЕТ сцепление). Крыльчатка является частью корпуса гидротрансформатора и соединена с двигателем. Он приводит в движение турбину с помощью трансмиссионной жидкости, а затем возвращает жидкость из турбины.

Между тем, статор находится между турбиной и крыльчаткой, сводя к минимуму потери при перемешивании и увеличивая выходной крутящий момент за счет перенаправления жидкости от турбины к крыльчатке, помогая ей двигаться и увеличивая крутящий момент двигателя. Статор может вращаться только в одну сторону, поэтому он либо вращается вместе с крыльчаткой, либо не движется вообще. Статор обеспечивает больший крутящий момент на холостом ходу, но не на большой скорости.

Планетарный редуктор

Теперь вы знаете, как двигатель передает мощность на трансмиссию.Но как ваша автоматическая коробка передач переключает передачи? Делает это он с помощью планетарной передачи. Он получил свое название, потому что состоит из главной, или солнечной, шестерни посередине. Есть и другие шестерни, которые вращаются вокруг солнца, водило планетарной передачи, которое их соединяет, и зубчатый венец, который входит в зацепление с планетарными шестернями. Вся система работает по принципу использования сцеплений и тормозов для предотвращения движения различных компонентов, поэтому вы можете изменять передаточное число без необходимости включать другие передачи, как в случае с механической коробкой передач - они уже включены за вас.Здесь мы могли бы вдаваться в подробности, но основы на этом этапе у вас есть.

Гидравлический насос

Теперь, как именно сцепления и тормоза в автомобиле с автоматической коробкой передач работают для переключения передач? Ключевым моментом является гидравлический насос, работающий вместе с гидротрансформатором. Гидротрансформатор по существу приводит в действие гидравлический насос, а давление, исходящее от насоса, приводит в действие тормоза и муфты планетарного ряда. Ротор вращается в корпусе насоса и создает камеры, которые изменяют объем.По мере уменьшения объема жидкость либо перекачивается, либо сжимается при зацеплении шестерен. Затем с помощью муфт и ленточных тормозов на вашу автоматическую трансмиссию отправляются гидравлические сигналы, блокирующие преобразователь крутящего момента.

Механики проводят недели в классе, изучая автоматические трансмиссии. По сути, это краткий обзор, чтобы немного рассказать о том, как работает автоматическая трансмиссия, и ответить на вопрос «есть ли у автоматической трансмиссии сцепление?» Да!

Основы истории передачи | Mister Transmission

Больше никаких пропущенных ворот смены.Никаких гонок и гонок. Никаких рваных чулок, драматического педалирования сцепления на высоком каблуке. Ничего подобного. Просто нажмите на газ и вперед.

Появление автоматической коробки передач сделало это, предлагая переключение передач без шума и суеты. Первые автомобили предлагали только механическую трансмиссию, которая в принципе была похожа на современные автомобили с ручным переключением передач. Эти автомобили имели две передачи переднего хода и одну передачу заднего хода, соединенных с двигателем через ряд педалей. Но по мере того, как автомобили росли, а движение на дорогах ухудшалось, инженеры начали искать способ «автоматически» переключать передачи с одной передачи на другую.Дизайнеры потратили десятилетия на совершенствование современной автоматической коробки передач. Здесь мы предлагаем краткое введение и обзор истории автоматической коробки передач.

Первая автоматическая трансмиссия

Первая автоматическая трансмиссия была изобретена в 1921 году канадским паровозом Альфредом Хорнером Манро. Манро сконструировал свое устройство для использования сжатого воздуха, а не гидравлической жидкости, поэтому в нем не хватало мощности, и он никогда не продавался в коммерческих целях. Затем в 1930-х годах компания General Motors разработала первую автоматическую трансмиссию с использованием гидравлической жидкости и представила трансмиссию Hydra-Matic в 1940 году.

Oldsmobile 1948 года стал первой моделью, в которой использовалась настоящая автоматическая коробка передач. Модель Hyrda-Matic, разработанная инженером GM Эрлом Томпсоном, рекламировалась как «величайшее достижение со времен самозапуска». В течение 1955 года Hydra-Matic подвергалась постоянным усовершенствованиям и усовершенствованиям, но базовая конструкция и использованная теория оставались неизменными на протяжении всего его удивительно длительного срока службы. General Motors заменила Hydra-Matic в 1956 году на Jetaway. «Джет» не имел большого успеха и в 1969 году быстро уступил место Turbo Hydra-Matic.

Трансмиссия Hydra-Matic

Оригинальная трансмиссия Hydra-Matic была одной из самых важных инноваций в истории автомобилестроения. Это была не первая автоматическая коробка передач, но она была первой, которая действительно работала, и ее оглушительный коммерческий успех проложил путь для каждого последующего автоматического переключения передач.

Технология появилась в удачный момент в истории, поскольку Северная Америка изобиловала победами во Второй мировой войне и создавала пар для послевоенного бума.Было произведено множество младенцев и машин (не обязательно в таком порядке). В эти машины сбросили тысячи автоматических коробок передач. Благодаря своей простоте и удобству использования, автоматическая коробка передач предлагала автомобиль массам, выполняя обещание президента Гувера, которому поколение ранее обещало «машину в каждом гараже и цыпленка в каждом горшке». По крайней мере, это расширило перспективу все более мобильной рабочей силы, подпитывало поток миграции в пригороды и приветствовало возвращение женщин в экономику после военных действий.

Наиболее значительными изменениями / улучшениями в конструкции автоматической трансмиссии на сегодняшний день являются количество передних передач, которые теперь имеют трансмиссии, и переход от механического управления к электронному управлению трансмиссией. Автоматические коробки передач с механическим управлением достигли своего предела с точки зрения будущих улучшений, в то время как автоматические коробки передач с электронным (или компьютерным) управлением только коснулись поверхности возможностей.

Четыре вещи, которые вы никогда не должны делать в автомобиле с автоматической коробкой передач

Управлять автомобилем с автоматической коробкой передач или автомобилем с коробкой передач CVT проще и проще, чем управлять автомобилем с механической коробкой передач.Однако, если все сделать неправильно, вы можете повредить свою машину, и как только это произойдет, даже механики не смогут вам помочь.

Итак, вот 4 вещи, на которые вам действительно нужно обратить внимание при вождении автомобиля с автоматической коробкой передач.

1. Никогда не спускайтесь с холма на нейтральной передаче

Хотя вы действительно экономите топливо при спуске с холма на нейтральной передаче, но это ничтожно мало. Что делают современные автоматические трансмиссии, когда вы включаете передачу, спускаетесь с холма и поднимаетесь на другую, так это то, что они перекрывают подачу топлива в двигатель.Итак, вы просто будете использовать колеса, которые связаны с трансмиссией, и, следовательно, с двигателем. Таким образом, благодаря конструкции автомобилей с автоматической коробкой передач, вы сэкономите топливо.

Пока вы едете по инерции с холма на нейтрали, вы забираете управление у транспортного средства, так как оно больше не может разогнаться, чтобы завершить отрезок.

Еще одна причина в том, что, когда вы едете по инерции на нейтрали, вы теряете контроль над автомобилем, так как он больше не может разогнаться, чтобы завершить отрезок.

2.Перед переключением передачи полностью остановите автомобиль

Всякий раз, когда вы меняете направление движения в автомобиле с автоматической коробкой передач, вы должны быть уверены, что полностью остановились перед переключением с привода на задний ход или с заднего хода на привод. Причина в том, что вы используете тормоза для остановки автомобиля, а не трансмиссию. Коробка передач в автомобиле с автоматической коробкой передач предназначена для переключения передач, а тормоза предназначены для остановки автомобиля.

3.Не запускайте автомобиль

Если вы хотите, чтобы ваша машина прослужила как можно дольше, никогда не запускайте автомобиль. Это только создаст большую нагрузку на автомобиль.

Одна вещь, которая очень распространена среди людей, управляющих автомобилем с автоматической коробкой передач, - это то, что они сначала разгоняют машину на нейтрали, а затем включают режим движения, чтобы двинуть машину вперед. Это БОЛЬШОЕ НЕТ. Это только повредит автоматическую коробку передач, а ее замена - дело дорогостоящее. Правильный способ сделать это - перевести коробку передач в режим движения и начать движение.Это так просто.

Удерживая коробку передач в режиме движения, двигатель уже работает на холостом ходу.

4. Никогда не включайте нейтраль при сигнале

Нет причин переводить коробку передач в нейтральное положение во время ожидания сигнала. Это нормально - оставить его в режиме движения, и вопреки распространенному мнению, возвращение передачи в нейтральное положение не сэкономит топлива. Это только усугубит нагрузку на коробку передач.

Если коробка передач находится в режиме движения, двигатель уже работает на холостом ходу.Когда вы переводите автомобиль в нейтральное положение, а затем переводите его в режим движения, пока вы двигаетесь, это только увеличивает дополнительный расход топлива.

Хотя большинство из этих моментов известно людям, мы подумали, что об этом стоит упомянуть тем, кто до сих пор делал все неправильно. Упомянутые выше советы - это некоторые из основных правил обращения с автомобилем с автоматической коробкой передач, чтобы ваша поездка была плавной и комфортной.

ТАКЖЕ ПРОЧИТАЙТЕ: Auto Advisor: Сохраняйте прохладу в автомобиле летом

ТАКЖЕ ПРОЧИТАЙТЕ: 5 вещей, которые вам нужно знать перед регулировкой зеркал заднего вида

Как работает трансмиссия Tiptronic в вашей Audi?

Современные водители требуют более простых и удобных опций в своих автомобилях без ущерба для их характеристик, и производители к ним прислушиваются.Последние разработки в области автомобильных технологий серьезно изменили доступные варианты для водителей автомобилей повышенной комфортности, в том числе Audi . Одним из последних достижений в автомобилестроении является разработка трансмиссии Tiptronic . Хотя название зарегистрировано как Porsche , в наши дни трансмиссия Tiptronic доступна во многих дорожных транспортных средствах - ее просто называют иначе. В этой статье мы рассмотрим, что такое трансмиссия Tiptronic, преимущества этого типа трансмиссии и что вы можете сделать, чтобы поддерживать ее в своем Audi.

Что такое коробка передач Tiptronic?

В прошлом самые традиционные стандартные автомобили оснащались либо автоматической коробкой передач , либо механической коробкой передач . Оба типа трансмиссий имели свои преимущества и недостатки, и водители одинаково одобряли оба типа одновременно. Однако времена изменились, и вместе с ними пришли новые достижения в области технологий и автомобильного дизайна.

Коробка передач Tiptronic обладает всеми основными характеристиками автоматической коробки передач, но с одним огромным отличием - вы можете вручную переключать передачи , когда захотите.В зависимости от типа автомобиля и конструкции производителя вы будете использовать либо традиционный рычаг переключения передач , либо подрулевые лепестки , расположенные рядом с рулевым колесом, для переключения передач вверх или вниз.

В чем основное отличие коробки передач Tiptronic от «нормальной» коробки передач?

Есть несколько основных отличий между Tiptronic и стандартной механической или автоматической коробкой передач. Очевидным моментом является возможность перехода модели с квази-ручной к квазиавтоматической на досуге и по выбору водителя.Версии этой системы у всех производителей работают немного по-разному, но в конечном итоге идея остается той же - повысить контроль водителя над транспортным средством и общее впечатление от вождения. Коробки передач Tiptronic предлагают водителям следующие преимущества:

  • Переключение передач без сцепления
  • Встроенные меры предосторожности для предотвращения повреждений
  • Легкость автоматической коробки передач с азартом механической коробки передач
  • Лучший контроль над работой автомобиля
  • Больше мощности, больше удовольствия

Самым важным элементом и преимуществом трансмиссии Tiptronic являются меры безопасности, которые защищают водителя и автомобиль от ошибок.Это базовая функция программирования и дизайна, реализованная для обеспечения целостности автомобиля, несмотря на привычки водителя. Например, когда автомобиль управляется вручную, а водитель не переключает передачи должным образом, технология возьмет на себя управление и переключит передачи по мере необходимости.

Почему покупателей Audi привлекают коробки передач Tiptronic?

По всем указанным выше причинам водители Audi и другие владельцы роскошных автомобилей предпочитают коробки передач Tiptronic. Как новая и интересная опция, доступная водителям, в последние годы она стала очень популярной.Производители удовлетворяют желания своих клиентов, чтобы иметь возможность расслабиться и успокоить автоматическую коробку передач, но со всей мощностью, удовольствием и вовлечением, которые предлагает механическая трансмиссия. Кроме того, поскольку технология и программное обеспечение надежны и эффективны, системы Tiptronic не влияют существенно на топливную экономичность или бензиновый расход автомобиля - еще один огромный плюс для современных водителей.

Что вы можете сделать для обслуживания коробки передач Tiptronic

Несмотря на то, что трансмиссии Tiptronic - это волна настоящего и будущего, они, как и любая другая трансмиссия, требуют ухода и обслуживания.Вот несколько вещей, о которых следует помнить, чтобы наилучшим образом заботиться о трансмиссии вашего Audi в будущем:

  • Нанять специалиста Audi
  • Выполнять регламентные работы по техобслуживанию, установленные производителем
  • Обратитесь к своему автомобильному специалисту или обратитесь к руководству пользователя с любыми вопросами о том, как управлять коробкой передач Tiptronic

  • Здесь, в Euro Plus Automotive, мы обучены, обучены и обладаем опытом, чтобы удовлетворить потребности различных систем, подобных Tiptronic.Для водителей Audi в Canoga Park , Woodland Hills , more San Fernando Valley и во всех округе Лос-Анджелес, Калифорния , мы предлагаем специализированный автомобильный уход за трансмиссиями Tiptronic, поскольку нет двух абсолютно одинаковых. После почти 3 десятилетий служения нашему сообществу наша страсть к европейскому импорту сохраняется и сегодня, и мы относимся к каждому клиенту так, как если бы он был частью нашей собственной семьи. Если вы хотите узнать больше о вашей коробке передач Tiptronic или составить с нами график технического обслуживания, свяжитесь с одним из наших отзывчивых специалистов сегодня.

    * Автор изображения Audi A3 e-tron: SteveLagreca.

Стратегия адаптивного переключения передач на основе обобщенного распознавания нагрузки для автомобилей с автоматической коробкой передач

Распознавание различных условий движения в реальном времени и соответствующая корректировка стратегии управления в автомобилях с автоматической трансмиссией важны для улучшения их адаптируемости к внешней среде. В этом исследовании определяется обобщенная концепция нагрузки, которая может всесторонне отражать информацию о дорожных условиях.Принцип стратегии переключения передач, основанный на обобщенной нагрузке, выводится теоретически с применением линейной интерполяции между линиями переключения передач на ровной дороге и на дороге с наибольшим уклоном на основе результатов распознавания. Для удобства приложения обработка нормализации используется для преобразования обобщенных результатов нагрузки в нормализованную форму. По сравнению с динамическим трехпараметрическим графиком сдвига, сложная трехмерная криволинейная поверхность больше не нужна, поэтому это уменьшило бы требования к пространству памяти.И у него более лаконичное выражение и лучшая производительность в реальном времени. Для целевого транспортного средства при движении в гору с уклоном 11% нагрузка транспортного средства составляет около 280 ~ 320 Нм; при движении под уклон значение составляет около -340 ~ -320 Нм. Дорожные испытания показывают, что общая нагрузка транспортного средства остается около 0 в состоянии нулевой нагрузки после калибровки, а уклон 11% можно оценить с погрешностью менее 1,8%. Этот метод удобен и прост в реализации в управляющем программном обеспечении, и он может эффективно определять информацию о состоянии движения.

1. Введение

Следует тщательно учитывать влияние различных условий движения, таких как уклон, загрузка транспортного средства и сопротивление дороги, на стратегию управления трансмиссией. Например, сопротивление уклону увеличивается при движении в гору, поэтому следует выбирать большое передаточное число, чтобы избежать частого переключения. Большое передаточное число также следует использовать при движении под уклон, чтобы в полной мере использовать эффект торможения двигателем и избежать переключения передач на более высокую передачу. Точно так же аэродинамическое сопротивление и сопротивление качению увеличиваются во время загрузки транспортного средства, поэтому для улучшения динамических характеристик транспортного средства все же следует использовать большое передаточное число.Следовательно, автомобили с автоматической коробкой передач должны распознавать вышеупомянутые условия движения в режиме реального времени и настраивать соответствующий алгоритм переключения для улучшения динамических характеристик автомобиля, его проходимости и комфорта. Распознавание условий вождения - необходимое условие интеллектуального управления.

Доступно множество алгоритмов распознавания условий вождения. Например, Yuhai et al. [1] и Jin et al. [2, 3] разработали определенные методы для расчета уклона с использованием уравнения, выведенного из принципа динамики системы транспортного средства.Ohnishi et al. [4] использовали дополнительный датчик, а Jo et al. [5] использовали GPS для определения рампы и нагрузки, что увеличит затраты при практическом применении. Идентификация параметров широко используется для идентификации среды вождения [6–8], которая не только зависит от некоторых параметров транспортного средства, но также требует дополнительных датчиков транспортного средства. Кроме того, процесс оценки параметров в реальном времени требует, чтобы электронный блок управления (ЭБУ) имел более высокую скорость вычислений. Другой широко используемый метод основан на модели вывода нечеткой логики [9–13], где правило нечеткой логики можно гибко настраивать в соответствии с реальной ситуацией в приложении.Однако результаты распознавания обычно представляют собой оценку и классификацию текущего состояния транспортного средства, а не точный уклон или загрузку транспортного средства.

Примечательно, что Hebbale et al. [14] и Bai et al. [15] представили метод, использующий разницу между фактическим ускорением транспортного средства и номинальной моделью транспортного средства (т.е. при движении по ровной и подходящей асфальтобетонной дороге без нагрузки) ускорение для отражения текущей нагрузки транспортного средства. Согласно классическому уравнению продольной динамики транспортного средства [16], это исследование определяет обобщенную концепцию нагрузки транспортного средства, основанную на разнице крутящего момента, которая может всесторонне отражать информацию о состоянии вождения, такую ​​как уклон, масса нагрузки, аэродинамическое сопротивление и сопротивление качению.Представлен соответствующий обобщенный метод распознавания нагрузки, описан и проанализирован его основной принцип и факторы, влияющие на результат распознавания в различных условиях движения. Теоретически выводится принцип стратегии переключения передач, основанной на обобщенной нагрузке. И линейная интерполяция применяется для получения соответствующих линий переключения при различных условиях вождения. Этот метод адаптируется к общей среде вождения. По сравнению с графиком динамического трехпараметрического сдвига, сложная трехмерная поверхность больше не нужна, поэтому это уменьшило бы требования к пространству памяти.И у него более лаконичное выражение и лучшая производительность в реальном времени. Испытания на реальных транспортных средствах показали, что этот метод удобен и прост в использовании в управляющем программном обеспечении, можно исключить явление «загруженности» на дороге с уклоном и удовлетворить потребности водителей в динамике.

2. Определение обобщенной нагрузки транспортного средства
2.1. Определение

Общая среда вождения - это комбинация различных факторов окружающей среды в уравнении баланса сопротивления движению транспортного средства [16], включая наклон, нагрузку, погоду и дорожные условия.Следовательно, суть общего распознавания условий вождения заключается в распознавании сопротивления движению автомобиля. Под нагрузкой транспортного средства обычно понимается масса груза или пассажиров, и данное исследование расширяет эту концепцию на основе уравнения динамики транспортного средства. Мы определяем особое состояние движения с нулевой нагрузкой и общую нагрузку транспортного средства.

Условия движения без нагрузки относится к движению без нагрузки на ровной, прямой и подходящей асфальтобетонной дороге в нормальную погоду без торможения.

Обобщенная нагрузка транспортного средства (или нагрузка транспортного средства) определяется как разность сил между движущей силой транспортного средства в текущих условиях движения и сопротивлениями в состоянии нулевой нагрузки при движении с одинаковой скоростью и ускорением. Этот коэффициент может быть выражен в следующем уравнении на основе классического уравнения продольной динамики транспортного средства: где - нагрузка транспортного средства в единицах Н · м, - это текущая движущая сила транспортного средства, - это сопротивление качению в условиях нулевой нагрузки, - это аэродинамическое сопротивление. в состоянии нулевой нагрузки, и - ускоряющее сопротивление в состоянии нулевой нагрузки.

Учитывая ровную дорогу, сопротивление уклону не фигурирует в (1). Обобщенная нагрузка транспортного средства отражает сумму внешнего сопротивления движению. Чем больше общая нагрузка транспортного средства, тем больше потребляемая мощность транспортного средства. Следовательно, обобщенная нагрузка транспортного средства также отражает потребность во внешней среде в мощности транспортного средства.

2.2. Преобразование формулы нагрузки транспортного средства

Уравнение (1) получается прямым транспонированием уравнения динамики транспортного средства, которое находится в легко понятной форме.Однако уравнение дополнительно преобразуется, чтобы облегчить следующую операцию распознавания условий движения.

Взяв в качестве примера автомобили с автоматической механической коробкой передач (AMT), мы можем выразить уравнение динамики транспортного средства в условиях нулевой нагрузки следующим образом:

Член слева - это текущая движущая сила транспортного средства, где - фактический двигатель. выходной крутящий момент - текущее передаточное число коробки передач, - передаточное число главной передачи, - механический КПД трансмиссии и - радиус качения колеса.

Первый член справа относится к сопротивлению качению на ровной дороге, где - масса автомобиля без нагрузки, это ускорение свободного падения и коэффициент сопротивления качению на стандартной дороге.

Второй член - это аэродинамическое сопротивление, где - коэффициент аэродинамического сопротивления, - площадь лобовой поверхности и - скорость автомобиля в км / ч.

Третий элемент относится к сопротивлению ускорению, где - скорость автомобиля в единицах м / с, а - поправочный коэффициент вращающейся массы без нагрузки, рассчитываемый по следующему уравнению: где - момент инерции колеса, а - маховик. момент инерции.

Затем члены перемещаются в правую часть (2). Член слева - это текущий выходной крутящий момент редуктора, а член справа - это сумма всех типов моментов сопротивления в условиях нулевой нагрузки. На основании (1) нагрузку транспортного средства можно переопределить следующим образом:

Уравнение (4) показывает, что нагрузка транспортного средства выражается в Нм на основе крутящего момента. Он представляет собой разницу крутящего момента между крутящим моментом на выходе коробки передач в текущих условиях движения и крутящими моментами сопротивления в условиях нулевой нагрузки при движении с одинаковой скоростью и ускорением транспортного средства.

Причина преобразования (1) заключается в том, что на параметры и могут влиять условия движения. Путем преобразования и включаются в крутящие моменты сопротивления, а крутящий момент рассчитывается непосредственно по крутящему моменту двигателя и передаточному отношению. Параметры других моментов сопротивления можно получить путем калибровки в условиях движения при нулевой нагрузке.

2.3. Принцип распознавания условий движения на основе нагрузки транспортного средства

Если мы предположим, что один или несколько параметров изменены в (4) (i.е., одно или несколько условий ограничения в состоянии нулевой нагрузки изменяются), затем изменяется соответствующим образом и отражает эти изменения. Если мы сможем получить точную загрузку транспортного средства в реальном времени, то можно будет распознать информацию о состоянии движения. Результат распознавания может быть использован в стратегии управления транспортным средством.

Принцип метода распознавания условий вождения на основе нагрузки транспортного средства - это просто процесс вычисления. Таким образом, часть можно рассматривать как эталонную модель транспортного средства, используемую для расчета крутящего момента при нулевой нагрузке.получается из реальной модели автомобиля, используемой для расчета текущего крутящего момента. Процесс вычисления обобщенной нагрузки требует текущего крутящего момента на выходе коробки передач и моментов сопротивления в условиях нулевой нагрузки с той же скоростью и ускорением транспортного средства. В следующей главе анализируется влияние различных условий вождения на результаты распознавания, а затем приводятся подробные этапы распознавания.

3. Анализ факторов влияния обобщенного распознавания нагрузки транспортного средства

Учитывая, что обобщенная концепция нагрузки транспортного средства определена в условиях нулевой нагрузки, результат ее распознавания в условиях нулевой нагрузки должен быть исследован в первую очередь, прежде чем каждый фактор влияния при различном вождении. условия можно проанализировать.

3.1. Распознавание нагрузки транспортного средства в условиях нулевой нагрузки

Хотя состояние нулевой нагрузки определяет некоторые характеристики вождения и нагрузку, погодные и дорожные условия в динамике системы транспортного средства, каждый момент сопротивления в (4) остается под влиянием таких параметров, как скорость автомобиля и поправочный коэффициент вращающейся массы. В частности, поведение водителя, включающее переключение передач, ускорение и замедление, может соответственно вызывать изменения сопротивления. Однако движущая сила транспортного средства всегда должна быть равна сумме всех сопротивлений на основе уравнения баланса сопротивления движению транспортного средства [16].Следовательно, результат распознавания (4) в состоянии нулевой нагрузки теоретически должен всегда поддерживаться на уровне 0 независимо от того, как водитель нажимает на педаль газа (то есть при любой скорости и ускорении транспортного средства). Это условие также является источником термина «состояние нулевой нагрузки».

3.2. Фактор сорта
3.2.1. Состояние подъема

При переходе с ровной и прямой дороги в условиях нулевой нагрузки на подъем в гору уравнение динамики транспортного средства содержит сопротивление уклона.Также это влияет на сопротивление качению. На этом этапе используется следующее уравнение: где - угол наклона.

Устойчивость к уклону при движении в гору. Учитывая сбалансированное соотношение между движущей силой транспортного средства и внешними сопротивлениями, водитель должен полностью нажать на педаль газа, чтобы уравновесить сопротивление на уклоне и достичь той же скорости и ускорения транспортного средства в условиях нулевой нагрузки. Таким образом, выходной крутящий момент коробки передач больше, чем в состоянии нулевой нагрузки.Подставляя (5) в (4), получаем выражение нагрузки при движении в гору. Таким образом,

Уравнение (6) показывает, что результат распознавания нагрузки содержит две составляющие: крутящий момент сопротивления качению и крутящий момент сопротивления уклону. Однако сопротивление качению оказывает минимальное влияние на результат распознавания нагрузки, поскольку угол наклона, как правило, небольшой.

3.2.2. Состояние на спуске

Во время движения на спуске сопротивление уклону совпадает с направлением движущей силы и играет роль ускоряющего транспортного средства.В этот момент выходной крутящий момент коробки передач меньше, чем крутящий момент в условиях нулевой нагрузки с той же скоростью и ускорением автомобиля. Следовательно,

Водитель отпускает дроссельную заслонку или одновременно тормозит для замедления. Затем выходной крутящий момент коробки передач уменьшается. Когда нет торможения, мы получаем выражение нагрузки транспортного средства на спуске, подставляя (7) в (4). Таким образом,

Учитывая, что нагрузка на автомобиль при движении под уклон отрицательна, когда нет торможения. Рассмотрим

Учитывая, что тормозная сила исходит от тормозной системы, результат распознавания нагрузки транспортного средства при торможении больше, чем (8), и является неверным.В этом исследовании не рассматриваются условия торможения.

Таким образом, результат распознавания нагрузки положительный при движении в гору и отрицательный при движении под уклон, а его абсолютное значение увеличивается с увеличением угла уклона.

3.3. Массовый коэффициент нагрузки

В случае увеличения нагрузки в условиях нулевой нагрузки сопротивления качению и ускорению, на которые влияет масса нагрузки в (4), увеличиваются синхронно. С учетом правила баланса сил коробка передач должна выдавать более высокий крутящий момент, чтобы достичь той же скорости и ускорения автомобиля в условиях нулевой нагрузки.Таким образом, результат распознавания нагрузки, рассчитанный по (4), соответственно увеличивается. В качестве новой массы транспортного средства с загрузкой можно выразить следующее: где - поправочный коэффициент вращающейся массы после увеличения массы загрузки.

Уравнение (3) показывает, что поправочный коэффициент вращающейся массы также находится под влиянием массы нагрузки. Таким образом, (10) считает.

Уравнение (10) показывает, что результат распознавания нагрузки транспортного средства содержит два компонента: крутящий момент сопротивления качению и крутящий момент сопротивления ускорению.Момент сопротивления качению практически постоянен, тогда как момент сопротивления ускорению зависит не только от текущей массы нагрузки, но и от продольного ускорения транспортного средства. На рис. 1 показан результат моделирования результата распознавания загрузки автомобиля AMT minitype, когда нагрузка увеличивается от холостого хода до полной нагрузки при различных значениях ускорения. Результаты показывают, что чем выше значение ускорения, тем больше результат распознавания нагрузки.


Ускорение автомобиля поддерживается в низком диапазоне, и составляющая момента сопротивления качению играет значительную роль в большинстве случаев, но эффект слабый.На рис. 1 видно, что кривые при 0 и 0,5 м / с 2 близки. Если грузоподъемность велика, например, при полной нагрузке, или если ускорение велико, то влияние нагрузки на распознавание нагрузки будет значительным.

3.4. Коэффициенты сопротивления качению и аэродинамического сопротивления

Если погодные и дорожные условия в условиях нулевой нагрузки изменяются одновременно или по отдельности, то соответственно изменяются коэффициент аэродинамического сопротивления и коэффициент сопротивления качению. Используя тот же процесс анализа, мы обнаруживаем, что нагрузка, вызванная дорожными условиями и вызванная погодными условиями, соответственно увеличивается или уменьшается.Таким образом, мы можем получить следующее уравнение: где - текущий (сейчас) коэффициент сопротивления качению, а - текущий (текущий) коэффициент аэродинамического сопротивления.

3.5. Фактор торможения

Поскольку тормозная сила представляет собой нестандартное внешнее сопротивление, режим торможения не допускается в условиях нулевой нагрузки. Однако при нормальном вождении часто происходит торможение. В этот момент вступает в силу тормозная сила типа «земля», что эквивалентно увеличению внешнего сопротивления.Таким образом, результат распознавания нагрузки также увеличивается следующим образом: где - тормозная сила. Результат распознавания явно не отражает реальных ситуаций на данный момент. Поэтому следует серьезно учитывать эффект торможения. Следующая адаптивная стратегия может использоваться в процессе распознавания нагрузки для устранения эффекта торможения. Во-первых, сигнал торможения следует отслеживать в режиме реального времени. При обнаружении торможения значения нагрузки перед торможением сохраняются. После отпускания тормоза устанавливается счетчик, поскольку эффект торможения не исчезает сразу.Расчет распознавания нагрузки продолжается только тогда, когда он достигает определенного счетного числа.

3.6. Коэффициент кривой

Общие сопротивления при движении по кривой также включают сопротивление, вызванное поворотом. Таким образом, результат распознавания нагрузки на кривой больше, чем на прямой. Если состояние кривой может быть обнаружено с помощью других алгоритмов, распознавание нагрузки должно быть сохранено, а его старое значение должно сохраняться до тех пор, пока оно снова не станет прямой линией.В противном случае результаты распознавания будут неточными.

3,7. Коэффициент пробуксовки

Скорость автомобиля, рассчитанная по скорости вращения колеса или выходного вала, выше нормальной во время пробуксовки. Он не отражает реальную ситуацию и результат распознавания нагрузки из-за своей ошибки. Следовательно, это значение аналогично значению в предыдущей главе; то есть следует сохранить старое значение, если проскальзывание может быть обнаружено другими алгоритмами. В противном случае результат распознавания будет неточным.

3.8. Анализ всех факторов

Каждое сопротивление одновременно изменяется в реальных условиях движения, поэтому результат распознавания нагрузки представляет собой сумму эффектов всех сопротивлений. Это значение может быть выражено следующим образом:

Таблица 1 суммирует влияние различных факторов на результат распознавания. Сплав, как правило, имеет более сильное влияние, за которым следует погрузочная масса. Однако влияние сопротивления качению и аэродинамического сопротивления относительно невелико.

Сильная нагрузка, особенно для большой массы Средний, особенно для полной нагрузки или состояния прицепа 43 он должен сохранить операцию распознавания

Факторы Влияние на результат распознавания

Класс

Погода Слабый

Дорожное состояние Слабый
906

Поворот Ненормальный, он должен сохранить операцию распознавания

4.Распознавание моментов сопротивления в условиях нулевой нагрузки

Ключом к распознаванию нагрузки является сохранение нулевого результата распознавания в состоянии нулевой нагрузки независимо от скорости и ускорения транспортного средства. Это значение можно изменить путем калибровки сопротивления качению, аэродинамического сопротивления и сопротивления ускорению, чтобы эффективно определять значение нагрузки при изменении уклона, нагрузки, аэродинамического сопротивления и факторов сопротивления качению в нормальных условиях движения. Сопротивления в (4) могут быть рассчитаны путем моделирования в соответствии с существующими параметрами транспортного средства, но эти значения неточны и не могут использоваться напрямую в реальных приложениях.Таким образом, дальнейшие калибровочные работы следует проводить по результатам моделирования. Обратите внимание, что значение нагрузки не всегда может быть нулевым из-за отклонений сигнала при фактической калибровке, но должно быть в некотором небольшом диапазоне. В следующих главах подробно описаны этапы калибровки.

4.1. Расчет выходного крутящего момента редуктора

Перед распознаванием нагрузки сначала необходимо определить выходной крутящий момент редуктора. Обычно его можно рассчитать как произведение выходного крутящего момента двигателя и коэффициента тока.Получить текущий выходной крутящий момент двигателя можно двумя способами. Первый подход заключается в получении рассчитанного электронным блоком управления крутящего момента двигателя через шину CAN. Второй подход заключается в запросе MAP характеристик двигателя на основе открытия дроссельной заслонки и частоты вращения двигателя. Целевое транспортное средство применяет стратегию управления двигателем на основе крутящего момента, которая может динамически вычислять указанный крутящий момент двигателя и потери двигателя в различных условиях. А математическая модель между параметрами управления двигателем и выходным крутящим моментом двигателя определяется многочисленными экспериментальными результатами и калибровкой.С развитием технологии электронного управления выходной крутящий момент двигателя в реальном времени, рассчитываемый ЭБУ, становится достаточно точным. Поэтому рекомендуется первый подход. Если используется второй подход, это может привести к ошибкам распознавания нагрузки, поскольку кривые рабочих характеристик двигателя получаются в устойчивом рабочем состоянии и отклоняются от таковых в реальных рабочих условиях.

Перед расчетом выходного крутящего момента коробки передач необходимо использовать операцию фильтрации исходного выходного крутящего момента двигателя, чтобы отфильтровать компоненты дизеринга.В противном случае это легко приведет к колебаниям результата распознавания нагрузки. В этом исследовании используется цифровой фильтр нижних частот первого порядка, который можно выразить следующим образом: где - новое значение выборки, - это последнее значение выборки, - коэффициент фильтра и - результат фильтрации. На рис. 2 показаны кривые до и после фильтрации.


4.2. Калибровка аэродинамических моментов и моментов сопротивления качению

Затем следует откалибровать аэродинамические моменты и моменты сопротивления качению, то есть момент сопротивления дороге в условиях нулевой нагрузки.

Все сопротивления действуют на выходной вал коробки передач одновременно во время движения автомобиля. Поэтому мы должны попросить водителей вести автомобиль с постоянной скоростью, чтобы успешно откалибровать крутящий момент сопротивления дороги. Это условие означает, что ускорение транспортного средства равно нулю, и момент сопротивления ускорению устранен. Таким образом, мы можем сосредоточиться только на калибровке момента сопротивления дороги. На этом этапе нагрузка транспортного средства рассчитывается на основе (4) следующим образом:

Целью калибровки на этом этапе является поддержание значения нагрузки транспортного средства в приемлемом небольшом диапазоне.На коэффициент сопротивления качению в основном влияют состояние дороги, скорость автомобиля и параметры шин [16]. Однако состояние дороги и параметры шин оцениваются в условиях нулевой нагрузки, поэтому коэффициент можно использовать в качестве функции скорости транспортного средства. Момент аэродинамического сопротивления в (15) также является функцией скорости транспортного средства. Следовательно, крутящий момент сопротивления дороге также является функцией скорости транспортного средства в предыдущем анализе. Таким образом, основная задача этого шага - откалибровать крутящий момент сопротивления дороге при различных скоростях транспортного средства, чтобы установить значение нагрузки транспортного средства равным нулю в состоянии нулевой нагрузки.

Учитывая различные неизбежные ошибки, значение нагрузки транспортного средства не всегда может быть нулевым в фактическом процессе калибровки, но должно находиться в приемлемом небольшом диапазоне. В таблице 2 показаны результаты калибровки момента сопротивления дороге для автомобиля AMT.

9065 9065 9065

Скорость автомобиля км / ч 20 40 60 80 100 120
50 67 95 150 170

4.3. Калибровка момента сопротивления ускорению

После получения сопротивления качению и аэродинамического сопротивления в (4) остается только момент сопротивления ускорению. Таким образом, на этом этапе калибруется ускоряющий момент сопротивления при различных ускорениях в условиях нулевой нагрузки. Также ставится цель установить нагрузку в приемлемом небольшом диапазоне.

Во-первых, перед калибровкой требуется ускорение автомобиля. Учитывая, что датчик скорости транспортного средства является обычным устройством в современных автомобилях, ускорение можно получить напрямую от него, но его точность иногда недостаточно высока.Если установлен датчик частоты вращения выходного вала коробки передач, можно рассчитать ускорение, поскольку его сигнал более точен, чем используется в этом исследовании. Кроме того, необходимо фильтровать сигналы ускорения; в противном случае он становится нестабильным и влияет на результат распознавания. В данном исследовании используется цифровой фильтр нижних частот первого порядка.

Уравнение (3) показывает, что поправочный коэффициент вращающейся массы зависит от передаточного числа коробки передач в условиях нулевой нагрузки. Поэтому основная задача этого шага - откалибровать член при различных передаточных числах или передачах.В таблице 3 приведены результаты калибровки ускорения момента сопротивления автомобиля AMT.

Таким образом, значение нагрузки в нормальном состоянии может быть распознано и может отражать фактическое состояние движения после определения каждого момента сопротивления в состоянии нулевой нагрузки.

5. Стратегия адаптивного переключения передач на основе обобщенной идентификации нагрузки транспортного средства

Обобщенная нагрузка транспортного средства синтетически отражает сумму всего сопротивления движению в общей среде вождения.Основная идея стратегии переключения передач, основанной на обобщенном распознавании нагрузки, заключается в выборе в соответствии с результатами распознавания передачи, подходящей для текущей общей среды вождения, что равносильно выбору из набора оптимальных двухпараметрических графиков переключения передач при разном сопротивлении движению.

5.1. Теоретический вывод

Стратегия адаптивного переключения передач, основанная на обобщенной нагрузке, тесно связана с динамическими трехпараметрическими графиками переключения передач, которые могут решить проблему сложности применения.Этот метод может быть удобен и прост в реализации для реального управления транспортным средством. В этой статье принцип этой стратегии адаптивного переключения передач выводится на основе трехпараметрического расписания переключения передач.

Согласно определению обобщенной нагрузки,

Таким образом, доступна формула ускорения для общей среды вождения; а именно,

Параметры в формуле [17] могут быть получены путем распознавания момента сопротивления в условиях нулевой нагрузки. Ускорение в обычных условиях движения можно рассчитать, используя текущий крутящий момент двигателя, сопротивление качению и воздуху в условиях нулевой нагрузки, а также общую нагрузку транспортного средства.

Крутящий момент двигателя является функцией скорости автомобиля и открытия дроссельной заслонки [17]; а именно,

И сопротивление качению и сопротивление воздуха в условиях нулевой нагрузки являются функцией скорости транспортного средства. Один имеет

Следовательно, ускорение можно выразить с помощью открытия дроссельной заслонки, скорости автомобиля и обобщенной нагрузки. Рассмотрим

Трехпараметрический график переключения передач представлен ускорением, дроссельной заслонкой и скоростью транспортного средства, [17] а именно,. Уравнение (20) показывает, что ускорение определяется дроссельной заслонкой, скоростью транспортного средства и общей нагрузкой транспортного средства.Таким образом, трехпараметрический график переключения передач может быть преобразован в новую форму, основанную на обобщенной нагрузке, скорости автомобиля и дроссельной заслонке. В настоящее время график переключения передач основан на обобщенной нагрузке, называемой адаптивной стратегией переключения передач, которую можно выразить следующим образом:.

Благодаря приведенному выше анализу, стратегия адаптивного переключения передач, основанная на обобщенной нагрузке, по существу согласующаяся с трехпараметрическим графиком переключения передач, может быть адаптирована к общей среде вождения.

5.2. Стратегия переключения передач на основе обобщенной нагрузки транспортного средства

Согласно определению, обобщенная нагрузка может распознавать общую среду вождения.Различная обобщенная нагрузка соответствует различным условиям работы в общей среде вождения; Следовательно, стратегия переключения передач, основанная на обобщенной нагрузке, не требует индивидуальной разработки соответствующих стратегий для рабочих условий, таких как загрузка и подъем. Соответствующие линии сдвига могут быть получены с помощью метода интерполяции в соответствии с результатом распознавания обобщенной нагрузки для удовлетворения динамических потребностей.

Интерполяция между кривой графика переключения передач на плоском и наибольшем уклонах на основе результатов распознавания позволяет реализовать адаптивное решение о переключении передач в общих условиях вождения.Для удобства применения обработка нормализации используется для преобразования результатов обобщенной нагрузки в нормализованное значение, где -100 означает нормализованную обобщенную нагрузку в условиях максимального спуска, а 100 означает нормализованную обобщенную нагрузку в условиях максимального подъема. Уравнение интерполяции показано следующим образом:

В уравнении обозначает линию смещения, основанную на обобщенной нагрузке транспортного средства, обозначает линии смещения на ровной дороге и обозначает линии смещения на дороге с максимальным уклоном.

Линия переключения на максимальном спуске, разработанная для тестируемого автомобиля AMT, показана на рисунке 3. Линии переключения на ровной дороге и на дороге с максимальным подъемом также показаны на рисунке 3. Результаты интерполяции на основе обобщенной нагрузки более близки. к линии переключения на ровной дороге, когда уклон меньше, а когда уклон больше, результаты ближе к линии переключения на спуске, что лучше влияет на вспомогательное торможение двигателем.


5.3. Анализ характеристик линий переключения передач на основе обобщенной нагрузки

Стратегия адаптивного переключения передач на основе обобщенной нагрузки и динамического трехпараметрического графика переключения передач, разработанного для тестируемого автомобиля AMT, показаны в таблице 4.Для наглядности установлены следующие рабочие условия: ровная дорога (обобщенная нагрузка равна 0), общий уклон (при уклоне 5,2% и обобщенная нагрузка 147 Н) и максимальный уклон при 2-ступенчатой ​​передаче (при уклоне 14%). и обобщенная нагрузка 389 Н).

90.3 4 20,3 9064 9064 5 9065 147 90.9

Рабочее состояние Стратегия адаптивного переключения передач на основе обобщенной нагрузки Динамический трехпараметрический график сдвига Принцип формулировки

Плоская дорога 0 0,616 10 20,3 Граничная точка, сохранять исходную шестерню
0 20 20,3 0,616 20
0 30 21,6 0,815 30 21,6 Ускорение равно
0 40 25,6 1,188 40 6 Ускорение равно
0 60 32,1 2,202 60 32,1 Граничная точка, переключение на предельную скорость

Дорога с уклоном (5,2%) 147 147 23.6 Граничная точка, сохранить оригинальную шестерню
147 20 23,6 0,122 20 23,6 Ускорение равно
9064 9064 9064 30 24,2 Ускорение равно
147 40 28 0,723 40 28 Ускорение равно
1.804 60 35,8 Граничная точка, переключение на более высокую скорость до предельной скорости
9064 9064 9064 9064 9064 9048 9064 9064 Дорога с уклоном (14%) 389 10 27,9 0,064 10 27,9 Граничная точка, сохранить исходную шестерню
389 20 0,064 20 27,9 Граничная точка, сохранить исходную шестерню
389 30 28,5 0,064 30 28,5 28,5
389 40 33,1 0,064 40 33,1 Граничная точка, переключение на предельную скорость
389 60 42.1 1,146 60 42,1 Граничная точка, переключение на повышенную до предельной скорости
9050 9050 9050

Части таблицы, выделенные курсивом, показывают, что углы открытия дроссельной заслонки и скорости автомобиля одинаковы в обеих строках переключения передач. Анализируя данные в таблице, мы можем получить следующее: (1) Ускорение при переключении передач на наклонной дороге явно ниже, чем на ровной дороге с тем же углом поворота дроссельной заслонки, что доказывает, что обобщенная нагрузка отражает внешние сопротивления.Следовательно, стратегия переключения передач, основанная на обобщенной нагрузке, может быть адаптирована к общей среде вождения. (2) Общая нагрузка остается неизменной при тех же рабочих условиях и может быть выражена группой линий переключения при различной обобщенной нагрузке. Поэтому стратегия переключения передач, основанная на обобщенной нагрузке, имеет более краткое выражение. И он должен учитывать различные ускорения для динамического трехпараметрического графика сдвига, что означает, что он должен быть представлен трехмерной криволинейной поверхностью.(3) Судя по данным в таблице 4, скорость переключения передач на дороге с уклоном 5,2% находится между скоростями на ровной дороге и дорогой с уклоном 14% с тем же углом дроссельной заслонки. В качестве примера можно взять, что скорости переключения составляют 21,6 км / ч, 24,2 км / ч и 28,5 км / ч на ровной дороге, дороге с обычным уклоном и дороге с максимальным уклоном с открытием дроссельной заслонки на 30%. Это означает, что текущую точку переключения можно получить, используя интерполяцию между точкой переключения на ровной дороге и дорогой с максимальным уклоном в соответствии с распознанным уклоном. Это доказывает рациональность метода интерполяции.

Приведенный выше анализ показывает взаимосвязь между стратегией переключения передач на основе обобщенной нагрузки и динамическим трехпараметрическим графиком переключения передач. Все они обладают способностью адаптироваться к общей среде вождения. Кроме того, у него более лаконичное выражение, и его легко использовать в реальном управлении транспортным средством.

6. Тестирование и анализ

Алгоритм распознавания нагрузки транспортного средства был проверен на автомобиле AMT. Для экспериментов потребовались сигналы, такие как крутящий момент двигателя, скорость автомобиля и текущая передача, полученные от шины CAN.Учитывая тот факт, что сигнал ускорения получить непросто, его заменяют скоростью выходного вала, рассчитанной по скорости выходного вала за 300 мс. TCU саморазвития, интегрированный с 16-битным микроконтроллером ST10F276Z5, принимается. Он имеет достаточную арифметическую скорость, чтобы удовлетворить потребности вычислений в реальном времени для предлагаемого метода. Хотя фильтрация крутящего момента двигателя была проведена перед обобщенной идентификацией нагрузки транспортного средства, результаты идентификации все равно будут иметь определенные колебания.Чтобы получить стабильные и плавные данные о нагрузке транспортного средства, которые удобны для принятия решения об адаптивном переключении передач, для обработки результатов применяется алгоритм фильтрации нижних частот первого порядка.

6.1. Проверка распознавания крутящего момента сопротивления в условиях нулевой нагрузки

На рисунке 4 показаны результаты расчета обобщенной нагрузки транспортного средства в условиях нулевой нагрузки после распознавания крутящего момента сопротивления и соответствующих параметров. На педаль акселератора резко нажимают, а затем быстро отпускают. Замечено, что крутящий момент сопротивления воздуха, качения и ускорения изменяется вместе с изменением скорости и ускорения.А общая нагрузка на автомобиль всегда близка к нулю. Таким образом, нагрузка на автомобиль в реальных рабочих условиях может быть получена после распознавания момента сопротивления в условиях нулевой нагрузки.


6.2. Проверка идентификации нагрузки транспортного средства

На рис. 5 показаны результаты распознавания нагрузки транспортного средства при движении в гору с уклоном 11% в начале, затем 14-метровой ровной дороге и под гору с уклоном 11% в конце. В начале подъема кузов автомобиля постепенно наклонялся вверх, и результат распознавания нагрузки автомобиля увеличивался с увеличением выходного крутящего момента коробки передач; затем, когда все колеса были полностью на уклоне, величина нагрузки стабилизировалась на уровне около 280 ~ 320 Нм; при движении по ровной дороге кузов автомобиля постепенно ложился ровно, и величина нагрузки уменьшалась примерно до Н · м, что хорошо согласуется с нормальной ровной дорогой.Но так как эта дорога была короткой, машина вскоре пошла под гору; в начале спуска кузов автомобиля постепенно спускался вниз. В этот момент водитель отпустил педаль газа без торможения, и эффект торможения двигателем сильно сработал. Таким образом, величина нагрузки уменьшалась с уменьшением выходного крутящего момента коробки передач; наконец, когда все колеса были полностью на уклоне, значение нагрузки стабилизировалось на отметке -340 ~ -320 Нм. Видно нарушение величины нагрузки при спуске, вызванное неровным дорожным покрытием.Это доказало, что оценка была признана эффективно.


6.3. Проверка реконструкции градиента дороги

Вышеуказанное испытание проводится специально для дороги с уклоном. В процессе тестирования игнорируются другие факторы, в том числе нагрузка и скорость ветра. Следовательно, уклон дороги может быть рассчитан на основе обобщенных результатов идентификации нагрузки. Сравнивая с фактическим градиентом, можно проверить обобщенные алгоритмы идентификации нагрузки.

Согласно (6),

По уравнению вспомогательного угла тригонометрической функции,

Следовательно, уклон дороги можно рассчитать следующим образом:

На рисунке 6 показан рассчитанный уклон дороги с использованием исходной и отфильтрованной обобщенной нагрузки транспортного средства.Фактический уклон составляет 11%. Как видно из рисунка, при полном движении четырех колес в гору расчетный уклон дороги находится в диапазоне от 10,3% до 12,4%, а на спуске - в диапазоне от 11% до 12,77%.


Крутящий момент двигателя и данные калибровки имеют большое влияние на общий результат идентификации нагрузки. С инженерной точки зрения, чем точнее данные о крутящем моменте двигателя и более точный процесс калибровки, тем точнее обобщенные результаты идентификации нагрузки транспортного средства.

6.4. Комплексное дорожное испытание

Комплексные дорожные испытания в основном включают ровную и наклонную дорогу, которые являются обычными условиями эксплуатации в реальной дорожной ситуации. По результатам проверена адаптивность предложенного метода выбора передачи к общей дорожной ситуации.

6.4.1. Комплексное испытание на ровной дороге

На рис. 7 показаны результаты испытания на ровной дороге в условиях городского движения, во время которого происходило быстрое и медленное отпускание, а также глубокое и легкое нажатие на педаль ускорения.Обобщенная нагрузка транспортного средства, педаль акселератора, экономичная и спортивная линия переключения передач, линия адаптивного переключения передач и целевая передача показаны на рисунке 7. Эти линии переключения передач представляют собой кривые скорости автомобиля для стратегии переключения передач. На подзаголовке 3 линия экономичного переключения передач представляет собой оптимальную экономичную стратегию переключения передач, а линия спортивного переключения передач - это стратегия переключения передач с оптимальными характеристиками. Они получены теоретическим расчетом на базе целевой машины и используются для сравнения с предлагаемым методом. На подзаголовке 4 основная линия переключения передач - это текущая производственная стратегия переключения передач, используемая для целевого транспортного средства, которая была оптимизирована в течение многих лет на основе опыта использования целевого транспортного средства.На рисунке показано следующее: (1) Обобщенные результаты идентификации нагрузки транспортного средства изменяются около 0 при движении по ровной дороге. А адаптивная линия переключения передач в основном идентична оригинальной линии переключения передач, откалиброванной на ровной дороге. Между линией экономичного переключения передач и линией скорости есть несколько точек пересечения. Если решение о переключении передач принимается только на основе экономичной линии переключения, возникнет проблема с переключением в режиме занятости. (2) Когда педаль акселератора или скорость ее переключения велики, линия адаптивного переключения будет ближе к линии спортивного переключения.В настоящее время адаптивная стратегия выбора передачи в основном направлена ​​на улучшение динамических характеристик автомобиля. Когда он небольшой, линия адаптивного переключения передач будет ближе к линии экономичного переключения. В настоящее время стратегия выбора передач стремится удовлетворить динамические и экономические потребности водителей.


Таким образом, предлагаемый метод, как и стратегия производственной смены, может обеспечить оптимальную работу транспортного средства на ровной дороге.

6.4.2. Комплексное испытание на уклонной дороге

Перед комплексным испытанием на уклонной дороге проводится проверка на основе стандартного двухпараметрического графика смены.Если используется график смен, откалиброванный для ровной дороги, проблема с загруженной сменой появится на уклонной дороге во время процесса проверки. Эта проблема особенно остро стоит на дороге с длинным уклоном. Если точка переключения задерживается искусственно, явление циклического сдвига на наклонной дороге будет устранено. Однако это приведет к ухудшению экономичности, комфорта и шума при переключении передач.

На рисунке 8 показаны кривые данных испытаний на уклонной дороге возле пригорода, где на испытуемом автомобиле принят метод адаптивного выбора передачи.Линия переключения передач в гору - это стратегия переключения передач с максимальным уклоном, которая получается теоретическим расчетом на основе целевого транспортного средства. Когда тест проводится, водитель переключает дроссельную заслонку, чтобы проверить, не возникает ли проблема с переключением передач, и изучить процесс выбора передачи. На рисунке показано следующее: (1) Когда общая нагрузка увеличивается на наклонной дороге, разница между линией переключения на ровной дороге и линией переключения на основе обобщенной нагрузки велика. Это свидетельствует о том, что процесс выбора передачи может адаптироваться к дорожной ситуации на наклонной дороге.(2) Продолжительность дорожных испытаний на спуске составляет 0–40 с. Между линией переключения передач на ровной дороге и линией скорости есть несколько точек пересечения. Если для выбора передачи используется линия переключения передач на ровной дороге, это приведет к переключению в режиме занятости. После корректировки линии смены на основе обобщенной нагрузки автомобиля проблема занятости смены не возникает. Между линией окончательного переключения передач и линией скорости есть точка пересечения, которая является результатом стратегии адаптивного переключения передач. (3) Если общая нагрузка велика, график переключения будет ближе к расписанию спортивного переключения.В настоящее время стратегия выбора передачи имеет тенденцию влиять на динамику автомобиля. Хотя общая нагрузка невелика, график смен будет ближе к экономичному графику смен. В настоящее время стратегия выбора передач стремится удовлетворить динамические и экономические потребности водителей.


Согласно результатам испытаний, стратегия коррекции передачи, основанная на обобщенной идентификации нагрузки, позволяет избежать проблем с переключением передач на наклонной дороге, удовлетворить динамические требования в различных дорожных ситуациях и адаптироваться к общей дорожной ситуации.Результаты испытаний на уклонной дороге также могут подтвердить способность адаптироваться к тяжелым условиям эксплуатации, сильному ветровому сопротивлению и сопротивлению качению, поскольку обобщенная нагрузка отражает сопротивление транспортного средства в общей дорожной ситуации.

7. Выводы

В этой статье традиционная концепция нагрузки была расширена до обобщенной нагрузки транспортного средства, которая отражает потребность внешней среды в мощности транспортного средства. Метод линейной интерполяции между кривыми графика переключения передач на ровной поверхности и на максимальном уклоне, основанный на результатах распознавания, используется для выработки адаптивного решения о переключении передач в общих условиях вождения.По сравнению с динамическим графиком сдвига с тремя параметрами, он имеет краткое выражение вместо трехмерной изогнутой поверхности и лучшую производительность в реальном времени. И это снижает требования к памяти. Для этого метода требуются только обычные автомобильные датчики и не требуется никакого другого оборудования. Результаты испытаний транспортного средства подтверждают осуществимость и применимость этого метода для улучшения адаптивной способности транспортных средств с автоматической трансмиссией, движущихся в общей среде. В то же время он может удовлетворить потребности в мощности, предъявляемые к среде вождения автомобиля, и решить проблему загруженности смены на наклонной дороге.

Условия вождения автомобиля сильно различаются; Сложен не только тип покрытия, но и условия транспортного потока при одном и том же типе покрытия всегда разные. Разные условия вождения предъявляют разные требования к автомобилю. В этой статье в основном исследуется единый метод определения сопротивления в общей среде вождения. Но на самом деле автомобиль столкнется с более сложной окружающей средой. Изучение особых условий вождения, включая повороты, дорогу с низким сцеплением (снег, грязь и скользкая дорога) и ухабистая дорога, будет следующим шагом на пути к постоянному улучшению приспособляемости автомобиля с автоматической коробкой передач к сложной дорожной обстановке.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Эта работа была поддержана Программой международного научно-технического сотрудничества Китая (№ 2014DFA71790), Ключевым научно-технологическим проектом провинции Цзилинь (№ 20130204023GX), Докторским фондом Министерства образования Китая (№ 20120061110027) ), «985 Project Automotive Engineering» Университета Цзилинь, Программа для ученых Чан Цзян и инновационной исследовательской группы в университете (№IRT1017) и Китайской программой развития исследований в области высоких технологий (№ 2012AA111712).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *