Автоматизация управления сцеплением

Электронная система управления сцеплением

Желание объединить преимущества автоматической коробки передач (удобное и простое управление) с преимуществами механической коробки передач привело к новым разработкам.

В начале 90-х г.г. была разработана новая система, сочетающая в себе механическую коробку передач с электронной системой управления сцеплением. При этом процессы сцепления, которые обычно выполняются водителем, реализует электронно-гидравлическая система управления. В этом случае педаль сцепления становится лишней.

Процессы переключения система фиксирует посредством двух микровыключателей, расположенных на рычаге переключения передач, и включает и выключает сцепление автоматически. При переключении передач выполняются те же самые функции, что и при механической коробке передач с традиционной системой сцепления, только без необходимости нажимать педаль сцепления. Отличаются всего лишь несколько функций и условий:

  • для пуска двигателя устанавливается сначала нейтральная передача, затем может выбираться любая другая передача;
  • при работающем двигателе и включенной передаче автомобиль ведет себя так же, как и автомобиль с автоматической коробкой передач;
  • трогание с места выполняется нажатием педали акселератора при включенной передаче;
  • управление рычагом переключения передач и педалью акселератора при переключении передачи выполняется так же, как и в традиционной коробке передач, то есть при отпускании педали акселератора;
  • сцепление выключается автоматически, если скорость движения меньше определенного предельного значения;
  • при выключенном зажигании сцепление включено;
  • ошибки системы индицируются сигнальной лампой.

Для выполнения описанных функций и условий электронная система управления сцеплением имеет конструкцию, представленную на рисунке.

Рисунок. Конструкция системы «Электронная система управления сцеплением» (ALPINA SHIFT-TRONIC, система LuK GS)

Несколько датчиков и входных сигналов передают информацию на электронный блок управления, который на стороне выходов при помощи дополнительного гидроблока управляет положениями сцепления в соответствии с полученными данными.

К входным сигналам в первую очередь относится сигнал частоты вращения двигателя, передаваемый блоком управления двигателя. Поскольку описываемая система относится к 12-цилиндровому автомобилю с двумя блоками управления двигателя, то в целях безопасности обрабатывается также сигнал частоты вращения второго блока управления. Сигналы частоты вращения являются td-сигналами и вместе с частотой вращения валов коробки передач используются для расчета пробуксовки сцепления. Сигналы частоты вращения могут измеряться на основании скважности импульсов.

Частота вращения валов коробки передач фиксируется индуктивным датчиком на зубчатом колесе постоянного зацепления промежуточного вала. Сигнал частоты вращения валов коробки передач проверяется при помощи осциллоскопа.

Измерение переменного напряжения может подтвердить только наличие сигнала.

Сигнал скорости также передается блоком управления через сигнал прямоугольной формы с частотной модуляцией и служит для расчета управления сцеплением. При неработающем двигателе сцепление открыто.

Положение сцепления, ход сцепления контролируется поворотным потенциометром, расположенным в гидроблоке сравнивается с рассчитанными значениями и при необходимости регулируется. Диагностика потенциометра может осуществляться путем измерения сопротивления, однако лучше при помощи тахогенератора и осциллоскопа.

Положения рычага переключения передач (спереди/сзади) или положения передач также определяются поворотным потенциометром и обрабатываются блоком управления для управления сцеплением, то есть при полностью включенной передаче сцепление закрыто. Намерение переключения передачи фиксируется двумя микровыключателями на рычаге переключения передач и инициирует открывание сцепления.

В описываемой системе информация о положении дроссельной заслонки поступает от блока управления электронной системы управления мощностью двигателя через сигнал с широтно-импульсной модуляцией частотой 100 Герц. Положение дроссельной заслонки, степень и скорость изменения положения вместе с другими сигналами определяют согласно выбору водителя частоту вращения при включении сцепления и допустимую при этом пробуксовку сцепления. Сигнал положения дроссельной заслонки с широтно-импульсной модуляцией может быть проверен путем измерения частоты на предмет присутствия, путем измерения скважности импульсов на предмет изменения или выведен на осциллоскоп.

Сигналы выключателя стоп-сигналов, ручного выключателя стояночного тормоза и выключателя сигналов холостого хода служат для безопасности системы и приводят к открыванию сцепления. В зависимости от упомянутых входных сигналов электронная система управления сцеплением приводит сначала в действие 3/3-ходовой электромагнитный клапан (клапан пропорционального регулирования), вследствие чего при максимальном токе (прибл. 2,5 А) накопленное давление воздействует на подъемный цилиндр (главный цилиндр привода сцепления I), который, в свою очередь, воздействует на главный цилиндр привода сцепления II.

Рисунок. Гидросхема (ALPINA SHIFT-TRONIC, система LuK GS)

С этого момента последующая работа системы для выключения сцепления соответствует традиционной гидравлической системе выключения сцепления.

В обесточенном состоянии клапан пропорционального регулирования снижает давление в главном цилиндре привода сцепления I и оттоку использованного минерального масла в ресивер, в результате чего сцепление закрывается. При 50 % максимального тока обратная магистраль к ресиверу, напорная магистраль от накопителя давления и магистраль к главному цилиндру привода сцепления I соединены, что обеспечивает дальнейшее управление давлением, а также открыванием и закрыванием сцепления с определенной степенью пробуксовки. Обратная связь с передачей информации о движениях главных цилиндров привода сцепления осуществляется через датчик положения, как было описано ранее в связи с входными сигналами.

Датчик давления, расположенный в гидроблоке, управляет насосом с электроприводом таким образом, что давление в накопителе удерживается в диапазоне от 75 до 90 бар.

При сбоях в системе блок управления переходит на управление в аварийном режиме, поддерживающем минимальный объем функций системы, и активизирует сигнальные лампы неисправностей. Система имеет функцию самодиагностики.

Системы управления сцеплением и коробкой передач

Тема № 4. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТРАНСМИССИЕЙ

Содержание

Лекция №7

Тема № 4. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТРАНСМИССИЕЙ

4.1. Системы управления сцеплением и коробкой передач

4.2. Датчики и исполнительные механизмы

Одна из наиболее актуальных проблем современного автомобиле­строения — упрощение и облегчение управления автомобилем не может быть решена без автоматизации управления трансмиссией. Как показывает опыт создания автоматических транс­миссий, их совершенствование идет по двум направлениям:

1. Автомати­зация управления механическими трансмиссиями, состоящими из сту­пенчатой коробки передач и фрикционного сцепления (т.е. такими трансмиссиями, которыми оборудуется подавляющее большинство выпускаемых автомобилей);

2. Оснащение автомобилей автоматичес­кими специализированными трансмиссиями, которые обеспечивают высокую комфортабель­ность, наи­более удобное, простое и легкое управление автомобилем.

По уровню автоматизации управления, трансмиссии могут быть разделены на:

1. Полуавтоматические, которые автоматизируют управле­ние не целиком всей трансмиссией, а только отдельными ее узлами (например, сцеплением);

2. Автоматические, которые управляется без участия водителя.

Чем выше уровень автоматизации, тем более сложные задачи должна решать система управления, что, естественно, связано с ее усложнением и удорожанием. Поэтому автоматические трансмиссии применяются преимущественно в автомобилях более высоких классов, хотя есть и конструкции, предлагаемые для установки на автомобилях малого класса. При этом основное применение в качестве автомати­ческих трансмиссий в настоящее время получили гидромеханические передачи. Повысился интерес к полуавтоматическим и автоматичес­ким механическим трансмиссиям.

Благодаря достижениям микроэлектроники решение проблемы автоматического управления обычными фрикционными сцеплениями обрело реальную базу, потому что именно электроника способна сформировать все необходимые режимы работы фрикционного сцеп­ления:

– принудительное выключение на период переключения передач и при снижении частоты вращения коленчатого вала до уровня, соот­ветствующего режиму холостого хода двигателя;

– принудительную блокировку, гарантирующую его работу без про­буксовки, после того как в процессе разгона автомобиля отпадает надобность в получении разности частот вращения коленчатого вала двигателя и ведущего вала коробки передач;

– регулирование момента трения по заданным законам во время разгона автомобиля с целью наименьшего буксования при одно­временном сохранении высоких тягово-скоростных качеств автомо­биля.

Первые два режима реализуются достаточно простыми средствами, поскольку для них необходимо только выработать команды либо пол­ного включения, либо полного выключения сцепления. Последний режим, особенно с учетом того, что регулирование момента трения должно выполняться по законам, предусматривающим оптимальную работу сцепления при самых разнообразных условиях движения авто­мобиля, осуществить гораздо труднее

Функцию же управления отпусканием педали сцепления берет на себя электроника, реагирующая на положение педали подачи топлива или на частоту вращения коленчатого вала, либо на то и другое одновременно.

Системой, реагирующей на положение педали подачи топлива, яв­ляется, например “Drive-Matic” (рис. 4.1) фирмы “Petri und Ler”, выпус­каемая в Германии в качестве оборудования автомобилей, предназна­ченных для инвалидов.

Рис. 4.1. Система автоматического управления сцеплением “Drive-Matic”:

1– вакуумная сервокамера; 2 — полость разрежения; 3 — диафрагма; 4 — шток вакуумной камеры; 5– рычаг; 6 — тяга; 7— педаль сцепления; 8 — педаль подачи топлива; 9 — трос; 10 — рукоятка переключения передач; 11— рычаг рукоятки переключения передач; 12 — датчик; 13 — ЭБУ; 14 — потенциометр; 15 — стравливающее отверстие; 16, 26 — обмотки электромагнитов; 17, 21 — каналы сервокамеры; 18 — корпус золотника; 19 — золотник; 20 — поворотный элемент; 22, 23 — каналы золотника; 24—воздушный клапан; 25—вакуумный клапан; 27—вакуум-ресивер; 28 – клапан ; 29 — коллектор; 30 — трубопровод

Исполнительное устройство этой системы представляет собой ва­куумную сервокамеру 1, между корпусом которой и диафрагмой 3 располагается полость 2 регулируемого режима.

При установке рычага 11 переключения передач в нейтральное положение и отпущенной педали подачи топлива 8 расположенные в его рукоятке и под рычагом электроконтакты ВС и ВП разомкнуты. Поэтому обмотки электромагнитов 16 и 26 оказываются отключенны­ми от источника электропитания. Вакуумный клапан 25 при этом закрыт, и полость 2 сервокамеры соединена не с вакуум-ресивером 27, а с атмосферой (через открытый воздушный клапан 24). Сцепление находится во включенном состоянии. Как только водитель при непо­движном автомобиле включает какую-либо передачу, на обмотки электромагнитов 16 и 26 через замкнувшиеся контакты выключателя ВП и замкнутую выходную цепь электронного блока управления (ЭБУ) 13 подается электропитание. В результате электромагниты сра­батывают и воздушный клапан 24 отсоединяет полость 2 сервокамеры от атмосферы, а клапан 25 подключает ее к вакуум-ресиверу 27. Сцеп­ление выключается (позиция II).

Чтобы автомобиль начал движение, водитель нажимает педаль 8 подачи топлива. При этом контакты микровыключателя МВх размы­каются, и цепь питания обмотки электромагнита 26 размыкается. Поэ­тому клапан 25 закрывается, отсекая полость 2 сервокамеры от реси­вера. Но поскольку обмотка электромагнита 16 остается под напряже­нием, воздушный клапан 24 оказывается также закрытым, и разрежение в полости 2 вакуумной камеры определяется только поло­жением золотника 19. Дело в том, что корпус 18 золотника установлен по отношению к его поворотному элементу 20 таким образом, что при отпущенной педали 8 подачи топлива и расположении штока 4 вакуумной камеры в крайнем левом (по схеме) положении (полностью выключенное сцепление) каналы 22 и 23 золотника соединены между собой. Одновременно и полость 2 сервокамеры через каналы 17 и 21 соединяется с атмосферой, что приводит к постепенному уменьшению в ней разрежения и, как следствие, к перемещению штока 4 слева направо.

Читайте также:  аксессуары для авто из пробок для шампанского

Движение штока будет продолжаться до тех пор, пока элемент 20, поворачиваемый этим штоком, не разобщит каналы 22 и 23. Как только это произойдет, шток 4 прекратит движение, поскольку связь полости 2 сервокамеры с атмосферой прерывается.

При дальнейшем перемещении педали 8 подачи топлива трос 9 поворачивает элемент 20, соединяя каналы 22 и 23. Это повлечет за собой соединение полости 2 сервокамеры с атмосферой и дальнейшее перемещение штока в направлении включения сцепления. Перемеще­ние прекратится, когда шток 4 опять установится в положение, соот­ветствующее разобщению каналов 22 и 23. Очевидно, что чем на больший угол была открыта дроссельная заслонка, тем дальше в на­правлении включения сцепления должен перемещаться шток 4 — до положения, при котором произойдет разобщение каналов 22 и 23. Угол открытия дроссельной заслонки изменяется от минимального в позиции III на рис.6.1 до максимального при полностью открытом дросселе в позиции I.

После того как автомобиль разгонится до скорости срабатывания датчика 12, сигнал от этого датчика поступает на электронный блок 13. Последний отключает от “массы” свою клемму К, разрывая тем самым цепь питания обмотки электромагнита 16. В результате воз­душный клапан 24 открывается, полость 2 сервокамеры соединяется с атмосферой независимо от того, в каком положении находятся эле­менты золотника. Сцепление блокируется. Чтобы оно при этом вклю­чалось плавно, диаметр стравливающего отверстия 15 выбран так, что скорость поступления воздуха через него не зависит от скорости от­крытия воздушного клапана. Принудительная блокировка сцепления после разгона автомобиля до заданной скорости, устанавливаемая при помощи потенциометра 14, предотвращает повышенное изнашивание выжимного подшипника сцепления при движении автомобиля с малы­ми углами открытия дросселя.

Принудительное выключение сцепления в процессе переключения передач при всех частотах вращения коленчатого вала двигателя и скорости движения автомобиля обеспечивается замыканием контак­тов выключателя ВС, встроенного в рукоятку 10 переключателя передач. В этом случае включается электромагнит 26, благодаря чему полость 2 сервокамеры через открывшийся вакуумный клапан соеди­няется с вакуум-ресивером. Сцепление полностью выключается.

Как видим, система “Drive-Matic” обеспечивает плавное увеличение крутящего момента, передаваемого сцеплением, только по мере увели­чения угла открывания дроссельной заслонки. Если водитель умень­шает угол, то этот момент не уменьшается. Чтобы не произошло остановки двигателя или “рывков” автомобиля, водитель должен сна­чала полностью отпустить педаль подачи топлива (замкнуть контакты микровыключателя МВх и соединить тем самым полость 2 сервокаме­ры с ресивером), а затем перевести эту педаль в требуемое условиями движения положение.

Данная особенность с точки зрения уменьшения опасности работы сцепления с длительной пробуксовкой — явление положительное. Однако она усложняет маневрирование на автомобиле при низких скоростях движения, а также ухудшает возможности трогания автомо­биля с места на больших подъемах.

Система “Drive-Matic” не единственная из реализующих первый закон регулирования и нашедших коммерческое применение. Еще одним примером подобных систем может служить сервофрикцион S фирмы “Guidosimplex” (Италия). У нее практически такие же показа­тели, что и у системы “Drive-Matic”. Отличается она лишь конструк­цией клапанного устройства, которое регулирует разрежение в рабо­чей полости вакуумной сервокамеры: здесь четыре клапана, два из них имеют электромагнитный привод.

Автоматическое сцепление английской фирмы “Automotive Pro­ducts” (АР) позволяет использовать только две педали управления автомобилем с механической коробкой передач. Эта конструкция ос­нована на старой концепции, возрожденной с помощью электроники. Идея простая: сцепление отключается, как только водитель берется за рычаг переключения передач, и включается снова, когда осуществлен переход на очередную ступень.

В предложенной фирмой АР системе сцепления (рис. 4.2) имеется гидравлический привод высокого давления, который связан с управ­лением дроссельной заслонкой во время переключения передач с помощью шагового электродвигателя. В результате частота вращения коленчатого вала может быть оптимизирована для каждого переклю­чения ступеней, что устраняет участие в этом человека и риск возмож­ного перегрева механизма, рывков и потери скорости автомобиля. Микропроцессор получает информацию от выключателей 7, связан­ных с рычагом переключения передач, и приводит в действие гидро­привод сцепления.

Рис. 4.2. Электрогидравли­ческая схема автоматичес­кого сцепления:

1 — двигатель; 2 — механичес­кая коробка передач; 3 — дат­чик хода штока рабочего ци­линдра; 4 — рабочий цилиндр; 5 — гидравлический блок пита­ния; 6 — рычаг переключения передач; 7— выключатели; 8 — выводы к датчикам частоты вращения коленчатого вала и включенной передаче; 9—ЭБУ; 10 — датчик положения педали подачи топлива; 11 — педаль подачи топлива; 12 — электро­двигатель регулятора положе­ния дроссельной заслонки.

Крутящий момент, передаваемый сцеплением, определяет специ­альное нагрузочное устройство, которое выдает сигнал, только когда передача включается, или выключается, а не во время перемещения рычага 6 по направлению к той ступени, которая уже включена. Это предотвращает неожиданное выключение сцепления, когда рука води­теля лежит на рычаге в ожидании следующего переключения. Выклю­чатель реагирует только на перемещение рычага вперед и назад и не воспринимает легкие толчки.

Информация о частоте вращения коленчатого вала и включенной ступени вводится в электронный модуль. Датчик включенной сту­пени также позволяет предотвратить трогание автомобиля с места на любой передаче, кроме 1-й или 2-й. Другие датчики выдают информацию о положении педали подачи топлива 11 и ходе штока рабочего цилиндра 4 привода сцепления (датчики 10 и 3 соответ­ственно).

Рабочий цилиндр 4 приводится в действие гидравлическим блоком питания 5, состоящим из электронасоса и запасного бачка для жид­кости под давление 0,4 МПа. В этом случае отпадает необходимость в главном цилиндре.

Системы автоматического управления сцеплением, реагирующие на частоту вращения коленчатого вала, формируются по иным прин­ципам (в том числе системы с коррекцией положения педали подачи топлива и разности частот вращения ведущего и ведомого элементов сцепления). Для них характерно минимальное число клапанов или других управляющих механических, гидравлических или электромаг­нитных устройств. Но формирование законов автоматического регу­лирования момента, передаваемого сцеплением, а также принудитель­ного включения и выключения последнего осуществляется электрон­ным блоком, по этой причине достаточно сложным.

Пример — электронно-гидравлическая система ACTS (рис. 4.3), разработанная фирмой “Automotive Products” (Великобритания). В качестве источни­ка энергии для действия привода сцепления используется гидравличес­кий блок 1, в состав которого входят резервуар 2 гидросистемы, гид­ронасос с электродвигателем, гидроаккумулятор, электромагнитный клапан регулирования давления жидкости, в исполнительном гидро­цилиндре 13 привода рычага 12 сцепления. В этом гидроцилиндре находится датчик 11 положения его штока, который выполняет функ­ции элемента обратной связи (по положению органа привода сцепле­ния).

Рис. 4.3. Система автоматического управления сцеплением ACTS.

1 – гидравлический блок; 2 – резервуар гидросистемы; 3 – электродвигатель постоянного тока; 4 – датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя; 5 – датчик контроля включения передач; 6 – датчик положения дроссельной заслонки; 7 – электронный блок; 8 – выключатель; 9 – рукоятка переключения передач; 10 – датчик положения педали подачи топлива; 11 – датчик частоты вращения ведущего вала коробки передач; 12 – рычаг сцепления; 13 – гидроцилиндр

Управление электромагнитным клапаном регулирования давления обеспечивается по командам, поступающим к нему от электронного (микропроцессорного) блока автоматики 7. Этот блок, в свою оче­редь, работает как по сигналам датчика положения штока гидроцилиндра 13, так и от датчиков 4, 11. 10, 5 (соответственно частот вращения коленчатого вала двигателя и ведущего вала коробки пере­дач, положения педали подачи топлива, контроля включения передач) и выключателя 8, расположенного в рукоятке 9 рычага переключения передач.

В системе ACTS вместо механического привода дроссельной за­слонки карбюратора применен привод электромеханический, содер­жащий электродвигатель 3 постоянного тока. Управляет этим электродвигателем электронный блок 7, обратную связь обеспечивает электрический датчик 6 положения дроссельной заслонки.

Такой привод дроссельной заслонки в сочетании с датчиком час­тоты вращения коленчатого вала двигателя и ведущего вала коробки передач придал новое качество системе управления автомобилем: во­дитель получил возможность переключать передачи без изменения положения педали подачи топлива. Это означает, что процесс пере­ключения передач сводится только к переводу рычага в желаемое положение.

Однако и эта, и ей подобные системы тоже заметно удорожают и усложняют автомобиль. Поэтому их, по всей видимости, будут уста­навливать лишь на дорогие модификации автомобилей малого класса и автомобили среднего класса. Тем более что сейчас уже есть системы автоматического управления сцеплением, не требующие оборудования автомобиля дополнительным источником энергии и способные рабо­тать в комплексе с бензиновыми и дизельными двигателями (в том числе турбонаддувными). Это системы с электромеханическим приво­дом сцепления.

Типичный пример — система EKS, разработанная фирмой «Sax» (Германия), для установки на грузовых автомобилях «Mersedes-Benz».

Ее особенность состоит в том, что в составе исполнительного уст­ройства применен реверсивный приводной электродвигатель постоян­ного тока в сочетании с мощной компенсирующей пружиной, дейст­вие которой направлено на выключение сцепления.

Система EKS относится к числу многопараметрических систем автоматического управления. Формируемые ею законы регулирова­ния крутящего момента, передаваемого сцеплением, вырабатываются на основе сигналов датчиков частоты вращения коленчатого вала двигателя и ведущего вала коробки передач, скорости автомобиля, положения педали подачи топлива, а также положения выключателя в рычаге переключения передач и датчика в самой коробке передач, сигнализирующего об их включении.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Электронное сцепление – принцип работы и устройство

Механическое или электронное сцепление, это уже выбор покупателя. У каждого из вариантов есть плюсы и минусы. Рассмотрим принцип работы и как устроено электронное сцепление, а так же где используется.

Содержание статьи:

  • Предназначение механизма
  • Составные части
  • Принцип работы
  • Видео

Водителей можно разделить на два основные типа, те кто любят ездить когда в автомобиле установлена автоматическая коробка передач, и те кто предпочитает механическую кпп. Но в механике как помним, нужно выжимать каждый раз сцепление включая или выключая передачу, а это не каждому нравится. Иногда педаль сцепления выжимается настолько туго, что попросту устаешь. Для облегчения усилия инженеры придумали электронное сцепление взамен механическому варианту.

Что такое электронное сцепление

Электронное сцепление или так же известное как eCS – Electronic Clutch System считается перспективной разработкой компании Bosch. Как заявляет производитель, такое электронное сцепление вплотную приближает механическую коробку передач к автоматической кпп. В отличии от автоматической кпп, при использовании системы eClutch в автоматическом режиме работает только сцепление.

Благодаря устройству и принципу работы электронного сцепления, его можно использовать не только на обычных автомобилях, но и на механической коробке гибридных автомобилей. К сожалению, многие нюансы работы электронного сцепления компания Bosch пока держит в секрете.

Читайте также:  Автомобильная дорога, улица

Из самого названия можно сделать вывод, что механизм легок в использовании, не требует больших усилий для переключения передач и максимально сглаживаем момент включения передачи. Таким образом, убираются рывки между передачами.

С чего состоит электронное сцепление

Как и любая электронная система, электронное сцепление имеет собственный блок управления, который обрабатывает полученные сигналы и передает указания для выполнения механических действий. Кроме этого такой вид сцепления объединяет различные входные и исполнительные устройства.

До входных устройств можно отнести блок педали сцепления и входные датчики. Последние это датчик расположения педали газа (акселератора) и датчик расположения рычага коробки передач. Хотя как утверждают автолюбители их намного больше, так как автомобиль двигается без рывков, а бортовой компьютер подсказывает какую передачу лучше включить.

Что касается системы электронного сцепления (не часть где педаль), то у нее есть свой собственный блок управления. Он принимает, обрабатывает сигналы от входных устройств и передает управление на исполнение механической частью. Взаимодействует блок с системой управления двигателем. Это говорит о том, что в автомобиле будет бесключевой доступ или подобная технология.

Исполнительная часть механизмов представлена электрогидравлическим приводом (актуатором), он останавливает по сигналу блока управления перемещение вилки сцепления.

Как работает электронное сцепление

По описанию выше становится понятно, что электронное сцепление собой представляет не простую систему, и благодаря ему реализовано несколько функций для упрощения вождения автомобиля:

  • езда при частых остановках и стартах;
  • мягкое переключение передач;
  • управляемое движение накатом;
  • больше возможностей для системы Start/Stop двигателя.

Первая в списке и достаточно важная функция это движение при частых стартах и остановках. Чаще всего такое встречается в городских пробках, позволяет автомобилю передвижение на первой передаче без использования педали сцепления. Если же вы сняли ногу с педали акселератора, то система автоматически отключает сцепление. Если же вы дальше продолжаете притормаживать, то двигатель не заглохнет, так как уже будет отсоединен от трансмиссии.

Как уже говорили выше, вторым преимуществом электронного сцепления является плавное переключение передач. Специальный датчик высчитывает и определяет момент переключения передачи. На основе сигнала от этого датчика электронное сцепление с помощью системы управления двигателем уменьшает или увеличивает обороты агрегата. Благодаря такой работе и достигается плавное переключение передач.

Две последние функции, наведенные в списке выше, направлены на экономию топлива. Как заявляют производители экономия топлива достигает 10%. При движении накатом система автоматически отключает торможение двигателем. Тогда же автомобиль использует в полной мере движение по инерции. Другими словами если вы едите по склону, то система отключит трансмиссию автоматически и даст автомобилю ехать по инерции.

С технической стороны, данная функция реализована очень просто. Когда водитель снимает ногу с педали газа, система eClutch выключает сцепление и автомобиль движется по инерции.

Последняя функция это Start/Stop. Автомобили оборудованы этой функцией и электронным сцеплением позволят добавить еще экономии по топливу. При езде на первой передаче в пробках или при небольших склонах тратится больше топлива. В данном случае если при езде на первой передаче водитель убирает ногу с педали газа, система не только отсоединяет агрегат от трансмиссии, но и выключает сам двигатель. К полной остановке автомобиль придет с уже выключенным двигателем. Таким образом, увеличивается период не работы двигателя благодаря системе электронного сцепления. Как результат увеличивается и экономия топлива.

Видео принципа работы электронного сцепления:


Автоматические системы автомобиля

Автоматическими системами автомобиля называются конструктивные системы автомобиля, обеспечивающие работу в автоматическом режиме. Например:

  • – Система питания (аккумулятор) и подзарядки (генератор).
  • – Система зажигания
  • – Система управления электронным впрыском топлива.
  • – Автоматические системы активной безопасности
  • – Контроль тяги (TCS).
  • – Система Cruise Control.
  • – Автоматические системы активной безопасности (продолжение)
  • – Антиблокировка тормозов (ABS).
  • – Система измерения дистанции.
  • – Электронный усилитель руля
  • – Автоматические системы пассивной безопасности
  • – Система SRS.
  • – Система подтягивания ремней.
  • – Система отсечки топливного канала.
  • – Автоматическая коробка передач

Системы автоматического управления сцеплением автомобиля

Автоматическая коробка переключения передач (также автоматическая трансмиссия, АКПП) — разновидность коробки передач автомобилей.

От механической (МКПП) отличается автоматизированным переключением передач, а также, в большинстве случаев, иной конструкцией механической части.

Большинство АКПП состоят из гидротрансформатора, планетарных редукторов, фрикционных и обгонных муфт и соединительных валов и барабанов. Также иногда применяется тормозная лента, затормаживающая один из барабанов относительно корпуса АКПП при включении той или иной передачи.

Исключение — АКПП фирмы Honda, где планетарный редуктор заменён на валы с шестернями (как на МКПП).

Гидротрансформатор конструктивно устанавливается так же, как сцепление на транмиссии с МКПП — между двигателем и собственно АКПП. Корпус гидротрансформатора с ведущей турбиной закрепляется на маховике двигателя, как и корзина сцепления. Основная роль гидротрансформатора — передача момента с проскальзыванием при трогании с места. На высоких оборотах двигателя (и обычно на 3-4 передаче) гидротрансформатор обычно блокируется находящейся внутри него фрикционной муфтой, делающей проскальзывание невозможным и ликвидирующей затраты энергии (и расход топлива) на вязкое трение масла в турбинах.

Гидротрансформатор состоит из трех турбин — входной (выполнена заодно с корпусом), выходной и статора. Статор обычно глухо заторможен на корпус АКПП, но в некоторых исполнениях затормаживание статора включается фрикционной муфтой с целью максимально эффективного использования гидротрансформатора во всем диапазоне оборотов.

Планетарный редуктор, непосредственно передает крутящий момент.

Фрикционные муфты (иногда называется «пакет») осуществляют переключение передач сообщением или разобщением элементов АКПП — входного и выходного валов и элементов планетарных редукторов, а также их затормаживанием на корпус АКПП. Муфта выглядит как нечто среднее между сцеплением и синхронизатором в МКПП и состоит из барабана и хаба, барабан имеет крупные прямоугольные шлицы внутри, хаб — крупные прямоугольные зубья снаружи. Между барабаном и хабом расположен пакет кольцеобразных фрикционных дисков, часть из которых выполнена из металла и имеет выступы снаружи, входящие в шлицы барабана, а часть — из пластмассы и имеет вырезы внутри, куда входят зубья хаба. Сообщение фрикционной муфты производится сжатием пакета дисков гидравлически кольцеобразным поршнем, установленном в барабане. Масло к цилиндру подводится через канавки в барабане, валах и корпусе АКПП.

Обгонная муфта свободно проскальзывает в одном направлении и заклинивает с передачей момента в другом. Обычно состоит из внешнего и внутреннего колец и расположенного между ними сепаратора с роликами. Используется для снижения ударов во фрикционных муфтах при переключении передач (передача момента начинается только при повышении оборотов двигателя после переключения, приводящего к попытке одной из деталей планетарного редуктора вращаться в обратную сторону и заклиниванию ее в обгонной муфте), а также для отключения торможения двигателем в некоторых режимах работы АКПП.

Пример кинематики включения передач в одной из АКПП (Nissan Almera):

задний ход: центр планетарного ряда 1 сообщен со входным валом, водило заторможено в корпусе пакетом, внешнее колесо исполнено в одной детали с водилом ряда 2 и глухо сообщено с выходным валом. Внешнее колесо ряда 2 не сообщено ни с чем, ряд 2 не передает момента.

первая передача: центр планетарного ряда 1 не сообщен ни с чем, ряд 1 не передает момента. Центр ряда 2 глухо сообщен со входным валом, водило — с выходным, внешнее колесо сообщено пакетом с обгонной муфтой. При низких оборотах двигателя трансмиссия прокручивается в обгонной муфте, не передавая моментов, при высоких — внешнее колесо 2 затормаживается и ряд 2 передает момент. Первая передача с возможностью торможения двигателем включается так же, но с блокировкой обгонных муфт пакетами.

вторая передача: центра ряда 1 заторможен в корпусе тормозной лентой, водило сообщено пакетом через обгонную муфту с внешним колесом ряда 2, внешнее колесо ряда 1 глухо сообщено с водилом ряда 2 и с выходным валом, центр ряда 2 глухо сообщен со входным валом. В этом режиме, в отличие от первой передачи, работают оба планетарных ряда, и внешнее колесо ряда 2 не заторможено в корпусе, а медленно вращается в прямом направлении, что дает более высокое по сравнению с первой передачей передаточное число.

третья передача: центр планетарного ряда 1 не сообщен ни с чем, ряд 1 не передает момента. Центр ряда 2 глухо сообщен со входным валом, водило — с выходным, внешнее колесо сообщено двумя пакетами и обгонной муфтой со входным валом. Весь ряд 2 крутится как единое целое (прямая передача).

На второй и третьей передаче возможно включение блокировки обгонной муфты специально предусмотренным фрикционным пакетом, то есть включение торможения двигателем.

четвертая передача (ускоряющая): центр ряда 1 заторможен в корпусе тормозной лентой, водило сообщено пакетом со входным валом, внешнее колесо исполнено в одной детали с водилом ряда 2 и глухо сообщено с выходным валом. Внешнее колесо ряда 2 не сообщено ни с чем, ряд 2 не передает момента.

Устройство управления АКПП представляет собой набор золотников, управляющих потоками масла к поршням тормозных лент и фрикционных муфт. Положения золотников задаются как вручную механически рукояткой селектора, так и автоматически. Автоматика бывает гидравлической или же электронной.

Гидравлическая автоматика использует давление масла от центробежного регулятора, соединенного с выходным валом АКПП, а также давление масла от нажатой водителем педали газа. Это дает автоматике информацию о скорости автомобиля и положении педали газа, на основании которой переключаются золотники.

Электронная автоматика использует соленоиды, перемещающие золотники. Кабели от соленоидов выходят вовне АКПП и идут к расположенному где-то вне АКПП блоку управления, иногда объединенному с блоком управления впрыском топлива и зажиганием. Решение о перемещении соленоидов принимается электроникой на основе информации от положении педали газа и скорости автомобиля, а также положении рукоятки селектора.

В некоторых случаях предусмотрена работоспособность АКПП даже при полном выходе из строя электронной автоматики, но только с третьей передачей переднего хода, или же со всеми передачами переднего хода, но с необходимостью их ручного переключения рукояткой селектора

Разновидностью АКПП является автоматизированная бесступенчатая трансмиссия (вариатор). Также существуют различные автоматизированные («роботизированные») МКПП.

Электронное сцепление

Механическая коробка передач является самым распространенным видом трансмиссии легкового автомобиля в Европе, поэтому постоянно проводятся работы по ее совершенствованию. Одной из таких разработок является электронное сцепление. Впервые физическая (трос, гидравлика) связь между педалью и приводом сцепления разорвана и заменена электронной системой.

Читайте также:  Автомобиль самолет

Electronic Clutch System (eCS) является перспективной разработкой компании Bosch. Как заявляет производитель, электронное сцепление вплотную приближает механическую коробку передач к коробке-автомату. В отличие от роботизированной коробки передач в системе eClutch автоматизирован только привод сцепления. Данное нововведение существенно упрощает процесс управления механической коробкой передач, позволяет экономить топливо. Кроме того электронное сцепление открывает новые возможности по использованию механической коробки передач на гибридных автомобилях.

К большому сожалению информации о конструкции системы eClutch пока немного. Как всякая электронная система управления электронное сцепление объединяет входные устройства, электронный блок управления и исполнительный механизм. К входным устройствам относятся блок педали сцепления и ряд входных датчиков. Производитель сообщает только о двух датчиках: положения педали акселератора и положения рычага коробки передач. На самом деле датчиков должно быть больше.

Система электронного сцепления имеет собственный блок управления, который принимает и обрабатывает сигналы входных устройств, управляет исполнительным механизмом. В своей работе блок управления взаимодействует с системой управления двигателем. Исполнительный механизм представлен электрогидравлическим актуатором (приводом), осуществляющим по команде блока управления перемещение вилки сцепления.

С помощью системы электронного сцепления реализовано несколько функций:

  • движение в режиме частых троганий и остановок;
  • плавное переключение передач;
  • управляемое движение накатом;
  • расширение возможностей системы Стоп-старт.

Самой важной функцией является движение в режиме частых троганий и остановок. Данный режим характерен для городских «пробок» и позволяет автомобилю двигаться на первой передаче без использования педали сцепления. При снятии ноги с педали газа система автоматически размыкает сцепление. При дальнейшем торможении двигатель не глохнет, т.к. отсоединен от трансмиссии. Трогание с места происходит при освобождении педали тормоза. Все как в автоматической коробке передач, только на первой передаче.

Электронное сцепление обеспечивает плавное переключение (синхронизацию) всех передач. Специальный датчик определяет момент перехода с одной передачи на другую. На основании сигнала датчика электронное сцепление при помощи системы управления двигателем увеличивает или уменьшает обороты двигателя, чем достигается плавное переключение передач.

Две оставшиеся функции электронного сцепления направлены на экономию топлива, которая по заявлению производителя может достигать 10 процентов. Функция движения накатом позволяет исключить торможение двигателем и использовать в полной мере движение автомобиля по инерции, т.н. регулируемый выбег. Данная функция особенно актуальна при движении под уклон. В техническом плане все просто – при снятии ноги с педали газа система eClutch выключает сцепление и автомобиль движется накатом.

На автомобилях, оборудованных системой Стоп-старт, электронное сцепление позволяет добиться дополнительной экономии топлива. Теперь при снятии ноги с педали газа на первой передаче происходит не только отсоединение двигателя от трансмиссии, а еще и его выключение. К своей полной остановке автомобиль приходит уже с выключенным двигателем. Тем самым увеличивается нерабочее время двигателя, а значит, экономится топливо.

Сделано в Тольятти. Полуавтоматическая трансмиссия для Lada

Удивительные вещи творятся в нашем городе. Около полугода я впервые прокатился на автомобиле LADA с системой автоматического управления сцеплением. В этой машине был традиционный рычаг переключения передач, но орудовать им можно было, не выжимая сцепления. Я сел за руль, поездил немного по дворам и понял, что это нечто большее, чем кустарщина и кружок «очумелые ручки». Это, как минимум, прикольно.

Система работает чётко и без проблем. Можно тронуться интенсивно, с лёгкой пробуксовкой, можно плавно, не торопясь — смотря как нажмёшь на газ. Чтобы переключиться, достаточно сбросить газ и включить рычагом следующую передачу. Педаль сцепления в этом полуавтоматическом режиме откидывается наверх — чтобы не мешала. Но простым нажатием кнопки на передней панели можно вернуться к привычной схеме с выжимом сцепления ногой.

Люди с ограниченными возможностями. Неопытные водители. Женщины. Жители мегаполисов, часто стоящие в пробках. Да, это не полноценная коробка-автомат (скорее, переходной вариант от «механики» к «автомату»), но это могло бы стать реальным подспорьем для многих и многих автолюбителей. Это реально облегчает управление автомобилем с механической трансмиссией, потому что полностью освобождает водителя от контроля за педалью сцепления. Стоит ли игра свеч? Да, стоит. Весь комплект, составляющий систему, обходится в несколько тысяч рублей! После этой первой поезки я был впечатлён, но одна ложка дёгтя в этой истории сильно портила бочку мёда – производить такую систему в Тольятти (хотя она именно здесь и была разработана) не брался никто.

На ВАЗе идея воплощения не нашла, да и не могла найти, хотя для этого делалось всё возможное. Тем не менее, она была реализована в нескольких ходовых образцах. Над системой работали около восьми месяцев, перепробовали различные варианты (от гидравлики до электроники), но в итоге решение оказалось довольно простым. В этой конструкции полуавтоматической трансмиссии нет никаких электронных компонентов, только механика, что и делает её такой доступной. По словам разработчиков, московские фирмы выпускают электронные системы, дающие сходные потребительские свойства, но они стоят в разы дороже — и это только сам продукт, без доставки и установки.

Один из ходовых образцов находится в интенсивной эксплуатации уже около года и работает без нареканий и поломок. Установка её не требует вмешательства в конструкцию автомобиля, все его узлы и механизмы остаются серийными. Из оригинальных составляющих — только три кронштейна и один клапан. Система применима ко всем переднеприводным автомобилям ВАЗ — с карбюраторными и инжекторными моторами, а также с электронной педалью газа.

Основной рабочий элемент системы — это самый обычный вакуумный усилитель из тормозной системы, работающий от разряжения во впускном коллекторе двигателя — теперь в вашем автомобиле будет таких два. Дополнительный вакуумник закреплён на корпусе КПП на дополнительном кронштейне. Включение-выключение происходит с помощью электромагнитного клапана от автомобильного газового оборудования. А управление — посредством механического клапана, связанного через дополнительный тросик с дроссельной заслонкой. Этот клапан отвечает за правильность работы всей системы и содержит авторское know-how. В салоне автомобиля устанавливаются два микровключателя — один отвечает за контроль положения педали газа, а второй отслеживает включение передачи.

Переключение трансмиссии из традиционного режима (когда педаль сцепления выжимается ногой водителя) в полуавтоматический (когда педаль трогать не нужно) производится с помощью кнопки на панели приборов, причем может происходить на ходу. Как я уже сказал, в работе системы прослеживается адаптивность: характер включения зависит от того, как вы нажмёте на газ. При медленном нажатии включение плавное, начинается практически при холостых, а при резком – двигатель сначала стремительно набирает обороты, и только потом произойдёт резкое включение. Система работает с учётом четырёх параметров: положение педали акселератора, положение педали тормоза, положение рычага КПП и (самое важное) режим работы двигателя, то есть обороты коленвала и нагруженность.

Важный момент для неопытного водителя — исключена вероятность ошибки при трогании, т.к. «автомат» не даст двигателю заглохнуть, причем при любых условиях нагружения: скажем, при старте в горку включение сцепления происходит при повышенных оборотах. При переключенях со второй на третью и далее сцепление включается быстро для исключения пробуксовки и износа. Можно тормозить двигателем — для этого нужно просто нажать кнопку на рычаге переключения.

Установка выполняется одним человеком занимает три часа времени и проходит без подъёмника — все работы ведутся под капотом и в салоне. Не требуется никаких дополнительных сверлений и подгонок, все элементы крепятся с использованием штатных отверстий. Уже установленная система имеет две регулировки: на тяге вакуумника для обеспечения полного выжима (устанавливается один раз) и на кронштейне троса на дросселе, задаёт момент включения сцепления (регулируется по мере износа диска сцепления, находится в легкодоступном месте). Регулировка педали сцепления остаётся стандартной. Механизм, специально спроектированный под вазовские переднеприводники, максимально унифицирован под все модели.

Итак, у системы целый ряд преимуществ, как перед традиционной «механикой», так и перед подобными полуавтоматическими системами (про разницу в ценах мы уже сказали):

  1. Нет изменений заводской конструкции авто, нет влияния на нормальную работу других узлов, сохраняется заводская гарантия. Механизм можно установить самостоятельно, нет необходимости в доработках и специнструменте.
  2. Простая и надёжная конструкция, не потребляющая дополнительной энергии, не содержащая электронной части не подключаемая к датчикам управления двигателем. Она полностью механическая, а потому подходит всем моделям, не чувствительна к техническому состоянию автомобиля и изменения настроек двигателя.
  3. Обладает возможностью быстрого перехода из полуавтоматического режима в привычный «механический» и обратно.
  4. Предотвращает перегрузки в трансмиссии, исключает удары, рывки, пробуксовки, обеспечивает полный выжим и легкое переключение передач, тем самым увеличивая ресурс узлов трансмиссии и повышая удобство управления автомобилем.
  5. Исключает ошибки в начале движения, а также нежелательную пробуксовку на 2, 3 и последующих передачах.
  6. Система адаптируется под любой стиль вождения даёт возможность трогаться плавно или резко, в зависимости от характера нажатия на педаль акселератора.
  7. При движении в городских пробках система освобождает водителя от лишних манипуляций, оставляя только педали газа и тормоза, то есть практически работает как коробка-«автомат».

Что ж, разработанная в Тольятти система заслуживает всяческого внимания, однако тогда, несколько месяцев назад, было ясно одно – реализовать эту суперидею в виде промышленного выпуска на территории Тольятти пока никто не берётся.

Но прошло время, и ситуация изменилась – теперь в Тольятти освоено производство такой системы для всех существующих вазовских моделей, а в январе 2012 года будет налажен выпуск комплектов и для Lada Granta с 8- и с 16-клапанным двигателем. Внедрению в производство предшествовал целый цикл испытаний, который закончился с положительным результатом — система отличается надёжностью, удобством и не оказывает отрицательного влияния на безопасность движения и ресурс автомобиля.

Сейчас систему автоматического управления сцеплением уже можно приобрести. Розничная цена изделия находится на очень демократичной отметке — около 7000 рублей (без установки). Система выпускается тольяттинским предприятием ООО «Капитал +», ул Коммунальная, 33. По вопросам приобретения и установки звонить по телефонам: (8482) 999-221, 999-226, 999-221.

Ссылка на основную публикацию