Электронные системы управления коробкой передач

Электронные системы управления коробкой передач

На современных легковых автомобилях высокого потребительского класса автоматическая коробка переключения передач (АКПП) с гидротрансформатором и гидроприводными фрикционами теперь дополняется двумя новыми функциями — функцией мгновенного переключения от легкого прикосновения к рычагу АКПП (функция Tiptronic) и функцией адаптивного программного управления процессами переключения (функция DSP). Эти функции реализуются с применением средств электронного автоматического управления и придают АКПП совершенно новое свойство — способность адаптироваться к условиям движения и манере водителя управлять автомобилем.

1. Общие сведения

Передача крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания (ДВС) к ведущим колесам автомобиля (к движителям) реализуется посредством трансмиссии.

Классическая трансмиссия включает в свой состав сухое дисковое сцепление, механическую коробку переключения передач (КПП), карданный вал и задний ведущий мост. Для согласования энергетических возможностей ДВС с нагрузкой и скоростью движения механическая КПП современного легкового автомобиля имеет шесть ступеней переключения — четыре, понижающие скорости, одну, повышающую “вперёд” , и одну, понижающую “назад”.

Переключение передач с помощью ступенчатого механического редуктора (каковым является КПП) связано с необходимостью разъединения коленчатого вала двигателя и первичного (ведущего) вала КПП.

Функцию разъединения валов на время переключения скоростей осуществляет сцепление. Дисковое сцепление и механическая коробка переключения передач управляются водителем, что является главным недостатком классической трансмиссионной передачи (индивидуальное управление не исключает ошибок и неточностей в действиях водителя).

Так, сначала на большегрузных, а затем и на легковых автомобилях стали устанавливать автоматическую коробку переключения передач (АКПП), которая переключает скорости без участия водителя.

2. Устройство автоматической коробки передач

Обычно автоматическая КПП для легковых автомобилей состоит из гидротрансформатора, планетарного редуктора со ступенчатым переключением и фрикционных устройств с гидроприводом (тормозные ленты и муфты). Внутри коробки устанавливается также гидронасос для управляющего давления, которое подается на гидроприводы фрикционов.

Для автоматического переключения скоростей АКПП дооборудована блоком электромагнитных клапанов, который устанавливается под планетарным редуктором и управляется электрическими сигналами от электронного блока управления (ЭБУ-АКП).

Входными сигналами для ЭБУ-АКП, по совокупности которых формируется последовательность манипуляций (переключений) в блоке электромагнитных клапанов, могут являться следующие сигналы:
• частота вращения коленвала ДВС (от ДКВ);
• частота вращения вторичного (выходного) вала АКПП или скорость движения автомобиля (от КД);
• положение дроссельной заслонки и скорость ее перемещения (от ДПД);
• нагрузка ДВС (от ДНД);
• температура ДВС (от ДТД);
• температура масла в АКПП;
• положение рычага АКПП (от МФП);
• положение переключателя программ (если таковой имеется);
• положение переключателя режима “Kickdown” (от ДТТ).

Так как все перечисленные сигналы управления представляют собой неэлектрические воздействия, то они преобразуются в электрические (аналоговые или цифровые) сигналы с помощью указанных датчиков для АКПП.

Если автомобиль оборудован электронными системами управления двигателем (ЭСУ-Д) и гидравлическими тормозами (ЭСАУ-Т), то часть управляющих сигналов для АКПП берется из этих систем. Например, от системы ABS используются сигналы колесных датчиков (КД), по которым вычисляются средняя скорость движения автомобиля или частота вращения вторичного вала АКПП. От системы управления двигателем к АКПП поступают сигналы о частоте вращения и о нагрузке ДВС, а также сигнал о положении и скорости перемещения дроссельной заслонки.

На рис. 1 показана функциональная схема автоматической КПП (модель 018)

для немецкого автомобиля “Audi-A8”, на которой, помимо текстовых обозначений и обозначений, указанных в табл. 1, имеются следующие: МК-АКП — микропроцессор; П1-П5 — входные преобразователи неэлектрических воздействий от датчиков в электрические сигналы для МК-АКП; Р1-Р5 — выходные токовые реле с “сухими” контактами для включения электромагнитных клапанов АКПП; ЗУ (П) и ЗУ (Н) — запоминающие устройства для хранения программ (П) переключения и кодов неисправностей (Н) — соответственно.

Из рассмотрения функциональной схемы АКПП очевидно, что автоматическая коробка переключения передач с электронным управлением является еще одной автотронной системой современного легкового автомобиля.

3. Работа автоматической коробки передач

В отличие от обычной механической коробки передач автоматическая КПП с гидротрансформатором не имеет постоянного передаточного числа в любом из положений переключателя скоростей, чем обеспечивается бесступенчатая передача крутящего момента от двигателя к ведущим колесам, когда автомобиль трогается с места, и при разгоне. Объясняется это тем, что передаточное число АКПП, пока в ней не заблокирован гидротрансформатор, может изменяться под воздействием перераспределения крутящего момента между тремя рабочими колесами гидротрансформатора. Первое рабочее колесо соединено жестко с коленвалом ДВС и называется насосным. Своими лопатками насосное колесо нагнетает трансмиссионное масло под центробежным давлением (зависящим от частоты вращения ДВС) на лопатки второго (турбинного) колеса, которое приводит во вращение вторичный (выходной) вал АКПП, с которым турбинное колесо связано жестко. Третье рабочее колесо установлено на муфте свободного хода между насосным и турбинным колесами. Это колесо называется реактором. Лопатки реактора принимают поток масла от турбинного колеса и изменяют направление потока таким образом, что он (поток) повторно направляется на лопатки турбинного колеса. Турбина получает дополнительный момент вращения, который суммируется с моментом, полученным турбинным колесом от насосного колеса. Таким образом, суммарный крутящий момент на выходе гидротрансформатора может быть больше, чем на его входе, и определяется частотой вращения турбинного колеса. Если скорость движения автомобиля снижается под воздействием увеличения нагрузки (подъем в гору), то частота вращения турбинного колеса падает, а крутящий момент увеличивается. При увеличении скорости автомобиля (при разгоне на прямом участке дороги) частота вращения турбины увеличивается, что приводит к уменьшению крутящего момента в гидротрансформаторе, следовательно, тяговая сила на ведущих колесах уменьшается. При некоторой частоте вращения вторичного (выходного) вала АКПП реактор начинает проворачиваться относительно муфты свободного хода и гидротрансформатор теряет свойства преобразователя крутящего момента. При этом скорости вращения первичного и вторичного валов АКПП становятся почти одинаковыми.

Диапазон изменения крутящего момента с помощью гидротрансформатора ограничен увеличением в 2,5. 3 раза. Этого достаточно для обеспечения нормальной работы АКПП в одном из фиксированных положений переключателя скоростей. Но этого недостаточно для устойчивой работы двигателя на всех возможных режимах движения автомобиля. Поэтому автоматическая КПП содержит в своем составе многоступенчатую механическую коробку с переключением скоростей при помощи электромагнитных клапанов. Сами клапаны управляются сигналами от ЭБУ-АКП (см. рис. 1).

4. Программное управление автоматическим переключателем скоростей

Автоматический переключатель скоростей АКПП — это блок электромагнитных клапанов, расположенных снизу коробки передач под планетарным редуктором. Его главная функция заключается в механическом перемещении шестерен планетарного редуктора в позиции, соответствующие одной из передач АКПП. Современные автоматические коробки легковых автомобилей имеют 3 или 4 передачи переднего хода и одну — заднего. Этим обеспечиваются стандартные режимы движения автомобиля. Но динамика движения, а следовательно, и работа АКПП в значительной степени определяются целью поездки и манерой вождения автомобиля, которые определяются водителем. Например, при поездке “за город” на отдых водитель управляет автомобилем неторопливо, спокойно и ставит перед собой главной целью поездки экономию топлива и безопасность движения. Как реализуется такой режим движения при езде на автомобиле с механической КПП? Водитель включает скорости плавно, разгоняет автомобиль медленно и равномерно, на повышенные передачи переключается по указателю спидометра (первая скорость — до 20 км/ч, вторая — до 40 км/ч, третья — до 60 км/ч, четвертая — до 80 км/ч, пятая — не более 100 км/ч), никого без нужды не обгоняет. Но такую же программу движения можно реализовать и с помощью автоматической коробки передач, если алгоритм управления заранее поместить в постоянную память ЭБУ-АКП. Тогда система АКПП будет действовать аналогично водителю: плавно (медленным открытием дроссельной заслонки) увеличивать скорость движения автомобиля; при достижении скорости 20 км/ч произойдет автоматическое переключение с первой передачи на вторую, и так далее. Такой режим движения называется “экономичным” и закладывается в память ЭБУ-АКП как “первый”.

Рассмотрим другой случай, когда водителю необходимо срочно приехать в заданное место, а времени “в обрез”. Теперь водитель мало думает об осторожности и совершенно забывает об экономии топлива. Передачи включает быстрым толчком рычага, скорость автомобиля на разгоне развивает предельно интенсивно, с целью форсирования двигателя задерживает переключение на повышенную передачу до предельно высоких оборотов ДВС. Такой режим движения называется “спортивным” и тоже может быть легко запрограммирован для системы АКПП. При составлении программ для АКПП между экономичным и спортивным режимами движения в память ЭБУ-АКП записывают еще три промежуточных стандартных программы для обычных условий движения. В автомобилях среднего потребительского класса пять стандартных программ могут выбираться водителем с помощью специального переключателя программ, и тогда АКПП выполняет свои функции строго в рамках выбранного режима. Водитель в любое время может перевести АКПП из автоматического управления в режим активного индивидуального управления. Для этого достаточно воспользоваться рычагом переключения передач, но режим “DSP” (автоматического переключения программ) не реализуется. На автомобилях высокого потребительского класса переключатель программ не устанавливается, а программы переключаются автоматически. Для этой цели рычаг АКПП имеет не одну, а две дорожки для перемещения.

На первой (основной) дорожке обеспечивается фиксация рычага в семи стандартных позициях: 1, 2, 3, D, N, R, P. На этой дорожке исполняется и дополнительная функция DSP. На вторую (дополнительную) дорожку рычаг может быть переведен только с позиции “D” на основной дорожке. Для этого рычаг наклоняется вправо и фиксируется. На дополнительной дорожке рычаг может перемещаться вперед и назад без фиксации в этих положениях. Переводом рычага на дополнительную дорожку включается режим “Tiptronic”. В этом режиме легкое проталкивание рычага управления вперед приводит к мгновенному переключению АКПП на следующую повышенную передачу.

Действием в обратном направлении (назад) АКПП переключается на пониженную передачу. В режиме “Tiptronic” переключение передач выполняется без изменения тяговой силы, приложенной к колесам.

При форсированном ускорении автомобиля в режиме “Tiptronic” переключение АКПП на более высокую передачу может осуществляться только вручную, следующим толчком рычага вперед. Но обратное переключение скоростей (на понижение) при замедлении происходит автоматически. Для переключения системы АКПП с одной программы управления на другую без участия водителя дополнительно используются сигналы о положении и скорости перемещения дроссельной заслонки (от датчика положения дросселя ДПД в системе ЭСАУ-Д), а также сигналы об ускорении автомобиля и о разнице частот вращения между колесами переднего и заднего мостов (от датчиков системы ЭСАУ-Т).

Читайте также:  Шлифование шатунных шеек

Таким образом, по совокупности этих сигналов и сигналов о частоте вращения коленвала ДВС и вторичного вала АКПП микропроцессор (МК) в ЭБУ-АКП определяет текущую динамическую ситуацию движения, анализирует манеру езды и намерения водителя и по результатам обработки информации выбирает соответствующую программу управления для АКПП.

Для автомобилей высокого потребительского класса составляется пакет из десяти (SP1-SP10) рабочих динамических программ, первые пять из которых (SP1-SP5) стандартные (от экономичной SP1 до спортивной SP5) и еще пять — специальные. SP6 — программа для фазы прогрева ДВС, АКПП и катализато¬ра. Программа SP7 является программой переключения АКПП в режиме “Tiptronic”.

Программы SP8, SP9, SP10 ориентированы на работу АКПП при движении автомобиля в горной местности. Так, программа SP8 предотвращает переключение на более высокую передачу, если автомобиль движется под уклон. Если при этом вводится в действие тормоз, то программа SP9 осуществляет переключение АКПП на более низкую передачу и реализует дополнительное торможение двигателем. При движении на подъем программа SP10 выбирает оптимальную скорость движения на пониженной передаче и этим предотвращает частое переключение скоростей.

Автоматический выбор программ позволяет реализовать быстрое, качественное, корректное, высокоточное, а следовательно, и высоконадежное переключение скоростей при различных условиях движения автомобиля.

5. Принципиальная электрическая схема системы АКПП

Схема составлена по нормам DIN (ФРГ). Схему дополняет таблица, в которой приведена спецификация компонентов.

Принципиальная электрическая схема работает следующим образом:
1. Если многофункциональный переключатель F125 находится в положении “P-parking” или “N-neitral”, то возможен запуск двигателя стартером. Во всех остальных положениях стартер блокируется и запуск ДВС невозможен.
2. После прогрева ДВС и АКПП движение автомобиля “вперед” можно начинать, поставив рычаг либо в положение “1”, либо в положение “D”, а при движении “назад” — в положение “R”.
3. Если рычаг установлен в положение “2” или “3”, то АКПП работает с переключением скоростей только до установленного предела и обратно.
4. Все переключения скоростей реализуются с помощью блока электромагнитных клапанов G38, который одновременно является цифровым (кодовым) датчиком частоты вращения вторичного вала АКПП. Блок G38 управляется электрическими сигналами от ЭБУ-АКП (J217).
5. Используются сигналы от ЭБУ-“АВS-EDS” (J104) о частоте вращения колес (датчики G44-G47).
6. Блок ЭБУ (J217) и ЭБУ “Motronic” (J220) постоянно обмениваются информацией, тем самым реализуется своевременное и качественное (корректное) переключение передач в АКПП и управление крутящим моментом двигателя посредством привода дроссельной заслонки (ПДЗ).
7. В режиме “Tiptronic” АКПП работает по программе SP7 и обеспечивает мгновенное переключение скоростей без прерывания тяговой силы.
8. Положение рычага АКПП индицируется на световом табло G96 и на указателе, расположенном вдоль основной дорожки рычага.
9. Переключатель программ и указатель выбранной рабочей программы в системе “АКПП-018” не применяются.
10. Для проведения диагностики неисправностей АКПП в условиях станции технического обслуживания (СТО) предусмотрен диагностический разъем Pin7. Диагностированию подлежат все входные устройства и датчики, а также все электромагнитные клапаны.

В заключение следует отметить, что АКПП проигрывает обычной механической коробке переключения передач по коэффициенту полезного действия (КПД), так как имеют место значительные потери в гидротрансформаторе.

Но за счет точного (своевременного) и качественного (корректного) переключения скоростей АКПП обеспечивает экономию топлива и работает на автомобиле значительно дольше механической КПП. Кроме того, двигатель и трансмиссия с автоматической коробкой защищены от случайных перегрузок при ошибочных действиях водителя во время переключения передач. Но основное преимущество АКПП состоит в том, что она обеспечивает высокую комфортность и простоту управления автомобилем.
РЕМОНТ И СЕРВИС-8 2001

Электронные системы управления коробкой передач

Работы по автоматизации управления коробкой передач (КП) ведутся давно. Автоматическая КП была установлена уже на серийных автомобилях Рено-16 ТА фирмы «Рено» («Renault») выпуска 1969 г.

Для управления КП широко используются электронные устройства западногерманской фирмы «Бош». Применение электронных устройств позволяет облегчить труд водителя, улучшить качество работы трансмиссии, использовать оптимальные законы управления. В среднем электронная система выполняет переключение передач в 2 раза чаще, чем водитель. Согласно принятому в США закону о транспорте, в моделях 1985 г. электронное управление КП должно быть применено в 93% автомобилей концерна «Дженерал моторе» и 85% автомобилей концернов «Форд» и «Крайслер».

Электронные системы применяются для автоматизации переключения передач как в обычных механических, так и в гидромеханических трансмиссиях. В совместно разработанной концерном «Форд» и фирмой «Феранти» («Ferrantu») коробке передач с электронной синхронизацией, водитель автобуса управляет лишь положением ручки переключения передач. Остальное система делает автоматически: управляет работой сцепления, механизма переключения передач, тормозного устройства Для снижения частоты вращения коленчатого вала двигателя. В системе обрабатываются сигналы датчиков частоты вращения коленчатого вала и положения диска фрикционного сцепления. Электронный блок вычисляв относительные угловые скорости валов коробки передач и выдает команду на включение в зацепление соответствующих шестерен. Положение шестерен изменяется при помощи переключающих клапанов, которые управляют гидравлическими исполнительными механизмами

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Применение Данной системы позволило увеличить скорость переключения и резко уменьшить усилие, необходимое для переключения передач. Это очень важно для водителей автобусов, где требуется частое изменение передач. Уменьшился также износ деталей КП.

В автомобиле Лагонда для управления КП необходимо нажать одну из шести кнопок, которые устанавливают следующие режимы работы коробки: стоянку, задний ход, нейтральное положение, первую скорость, вторую скорость, прямую передачу. При ошибочных действиях водителя, которые могут привести к поломкам КП (например, нажатии клавиши, соответствующей заднему ходу при движении автомобиля вперед на большой скорости), команда водителя не выполняется.

В качестве параметров управления для выбора ступени и момента переключения передач в автоматических КП, как правило, выбираются параметры, характеризующие режим работы двигателя (угол открытия дроссельной заслонки или положение педали управления дросселем и т. д.) и режим движения автомобиля (скорость, положение педали тормоза и т. п.).

Значения управляющих воздействий анализируются в устройстве управления и.при необходимости подается команда на переключение передач. Исполнительные механизмы, осуществляющие переключение, бывают электромеханическими, электрогидравлическими и электро-пневматическими.

Использование микропроцессорной техники позволяет, помимо экономии электроэнергии, реализовать новые функции, выполнение которых ранее без применения больших интегральных схем было практически невозможным.

В микропроцессорных системах легко реализуются самые сложные законы управления. Система управления становится «гибкой», поскольку внесение любых дополнений связано лишь с изменением программы, а не с модернизацией всей конструкции узла управления.

На вход микропроцессорной системы управления КП (рис. 1) английской фирмы «Умист» («UMIST»), заменившей релейную систему, подаются команды веди-теля и сведения о режиме работы автомобиля. Водитель, управляя пятипозиционным рычагом переключения передач, подает одну из следующих команд: Начало движения, Автоматический режим, 3-я передача, 4-я передача, Задний ход. В систему управления поступают сигналы о скорости движения автомобиля, о давлении воздуха в пневмомагистрали, о передаче, включенной в текущий момент времени.

Система управления выдает команды на включение одной из шести передач (пять передач предназначено для движения вперед и одна — назад). В связи с тем что при переключении передач возможно быстрое изменение скорости автомобиля и крутящего момента на ведущих колесах (что сказывается на плавности движения и проходимости на мягких грунтах), в момент переключения происходит коррекция положения дроссельной заслонки.

Система выполняет также функцию диагностики: при какой-либо неисправности загорается сигнальная лампочка на передней панели. Предусмотрен также анализ правильности действий водителя: не выполняется команда на включение передачи заднего хода при движении автомобиля вперед со скоростью, превышающей заданную.

Одной из основных особенностей развития электронных систем управления трансмиссией на современном этапе является использование в качестве критерия оптимальности параметров, характеризующих топливную экономичность автомобиля. Известно, что при обычной механической ступенчатой КП моменты переключения, выбираются водителем субъективно и весьма часто движение автомобиля происходит на неоптимальных, с точки зрения топливной экономичности, режимах работы двигателя.

Для того чтобы помочь водителю правильно выбрать момент переключения ступеней механической КП концерн «Фольксваген» предложил полуавтоматический режим переключения передач. Водитель должен включить высшую передачу как только заметит загорание светодиода. Действие электронного устройства, управляющего светодиодом, основано на применении в качестве параметров управления значений частоты вращения коленчатого вала и разрежения во впускном трубопроводе двигателя.

Однако наибольшая экономия топлива достигается nри автоматическом управлении трансмиссией с использованием оптимальных законов управления. При этом необходимо плавное изменение в широких пределах передаточного числа КП. Этому требованию отвечает бесступенчатая коробка передач «Трансматик» фирмы «Фиат» («Fiat SpA»).

Использование данной трансмиссии сокращает удельный расход топлива по сравнению с обычной КП с автоматическим управлением на 8%, и это не предел. Плавное переключение передач с применением микропроцессорной техники может дать 30%-ную экономию топлива.

Управление автоматической коробкой передач

Управление автоматической коробкой передач осуществляет электрогидравлическая система. Под термином «электрогидравлическая» следует понимать, что непосредственное управление процессом переключения передач и блокировки гидротрансформатора осуществляет гидравлическая система, а регулирование потоков рабочей жидкости – электронная система.

Электроника в управлении АКПП позволяет добиться высокой скорости переключения передач, плавности работы, экономии топлива. Помимо этого электронная система управления предоставляет возможность использовать одну коробку передач с разными двигателями и на разных автомобилях только за счет перепрограммирования блока управления.

Электронная система управления автоматической коробкой передач включает входные датчики, блок управления и исполнительные устройства. К входным датчикам относятся: датчик положения рычага селектора, датчик частоты вращения на входе коробки передач, датчик частоты вращения на выходе коробки передач, датчик температуры рабочей жидкости, датчик режима Tiptronic, датчик режима «кик-даун».

Датчик положения рычага селектора (другое название – многофункциональный датчик) учитывает положение рычага селектора коробки передач, в соответствии с которым блок управления активизирует соответствующие программы.

Читайте также:  Электросхема соединения приборов освещения Дэу Ланос

Информация от датчика частоты вращения на входе коробки передач используется при переключении передач и блокировке гидротрансформатора. Датчик частоты вращения на выходе коробки передач выдает параметр, по которому производится переключение передач.

Датчик температуры рабочей жидкости используется для регулирования давления рабочей жидкости, а также защиты системы от перегрева. Датчик режима Tiptronic представляет собой микропереключатель, по сигналам которого происходит переключение передачи на высшую или низшую ступень. Датчик режима «кик-дайн» устанавливается на педали газа и запускает программу резкого ускорения автомобиля.

На основе поступающих сигналов от датчиков электронный блок управления определяет логику переключения передач в соответствии с заложенной программой. Блок управления взаимодействует с другими электронными системами автомобиля: управления двигателем, антиблокировочной системой тормозов ( курсовой устойчивости), рулевым управлением, климат-контролем.

Блок управления АКПП в работе использует сигналы ряда датчиков системы управления двигателем: частоты вращения коленчатого вала, положения дроссельной заслонки, положения педали акселератора. Кроме этого, блок управления двигателем при необходимости уменьшает крутящий момент при переключении передач.

На основании сигналов датчиков частоты вращения колес, входящих в состав системы ABS (ESP), распознаются различные условия движения (поворот, спуск, пробуксовка). В управлении автоматической коробкой передач могут использоваться показания датчика угла поворота рулевого колеса.

Блок управления реализует управленческие функции с помощью исполнительных устройств – электромагнитных клапанов в гидравлическом блоке, а также электромагнита блокировки рычага селектора.

Для управления потоками рабочей жидкости используются двухпозиционные клапаны (открыто/закрыто) и клапаны с широтно-импульсной модуляцией (имеют переменное проходное отверстие). С помощью регулируемых потоков жидкости производится блокировка муфт, тормозов и включение конкретной передачи, а также блокировка муфты гидротрансформатора.

Рычаг селектора от несанкционированного включения блокируется электромагнитом. Снятие с блокировки возможно только при нажатой педали тормоза.

Принцип работы системы управления

Управление автоматической коробкой передач основано на определении оптимального момента переключения передач. Момент переключения рассчитывается на основе большого количества данных (параметров) по принципу нечеткой логики, допускающему намеренную неопределенность в выборе решения.

На современных автоматических коробках реализована адаптивная (другое название – динамическая) программа управления, в которой процесс выбора и переключения передач адаптирован к конкретным потребностям водителя и текущей дорожной ситуации.

Адаптация коробки передач к стилю вождения конкретного человека производится путем оценки характера разгона (интенсивности нажатия педали газа) и характера торможения (интенсивности нажатия педали тормоза). По результатам оценки запускается соответствующий алгоритм управления.

В адаптивной программе управления автоматической коробкой передач учитываются следующие условия движения: уклон, поворот, движение с прицепом, движение по зимней дороге, ускорение, городской режим движения.

Движение под уклон распознается по ускорению автомобиля и отпущенной педали газа. Система управления блокирует переключение коробки на высшую передачу, что позволяет использовать торможение двигателем. При нажатии на педаль тормоза происходит переключение на одну передачу вниз, что оказывает дополнительную помощь при торможении.

Движение в повороте определяется по разнице угловых скоростей левого и правого колес. Программа управления блокирует переключение на высшую передачу. Автомобиль в повороте движется на пониженной передаче, чем достигается курсовая устойчивость и обеспечивается лучшее ускорение при выходе из поворота.

Движение с прицепом оценивается по увеличенному тяговому усилию. Для обеспечения равномерности движения с прицепом программа избегает частых переключений передач. Адаптация к зимним условиям движения достигается за счет трогания со 2-й передачи и раннего переключения на повышенную передачу, что позволяет избежать пробуксовки.

В условиях городского режима движения, характеризующегося частыми остановками и троганиями с места, адаптивное управление предусматривает начало движения автомобиля со 2-й передачи. Тем самым, снижается расход топлива и достигается комфорт движения.

Резкое ускорение автомобиля требуется для совершения обгона, завершения опасного маневра, да и просто для динамичной езды. Потребность в режиме «кик-даун» распознается по интенсивности нажатия педали газа. При этом блок управления смещает момент переключения передач вверх, при движении на повышенной передаче принудительно включается низшая передача, переключение на высшую передачу производится только при достижении максимальной частоты вращения.

Программа адаптивного управления производит коррекцию физического износа в муфтах и тормозах, что позволяет сохранить неизменное качество переключения передач в течение всего срока службы коробки.

На некоторых автоматических коробках передач предусмотрен спортивный режим работы, который обеспечивает максимальное использование мощности двигателя. Режим обеспечивает лучшую разгонную динамику за счет более позднего переключения передач.

Электрогидравлическая система управления коробкой передач

  • электрогидравлического модуля
  • электронного блока управления
  • многофункционального датчика
  • селектора

Муфты и тормоза (механизмы переключения передач) приводятся в действие гидроцилиндрами, управляемыми посредством золотников-распределителей и электромагнитных клапанов, размещенных в распределительном модуле. Электромагнитные клапаны включаются блоком управления коробкой передач и управляют механизмами переключения передач и муфтой блокировки гидротрансформатора. Они также регулируют давление рабочей жидкости (в главной магистрали, в контурах управления, в гидротрансформаторе и в системе смазки коробки передач).

Рис. Электрогидравлическая система управления автоматической коробкой передач:
1 – электромагнитные клапаны регулирующие давление; 2 ­- электромагнитные клапаны переключения передач; 3 – электронный блок управления автоматической коробкой передач; 4 – многофункциональный датчик; 5 – селектор; 6 – валик переключения передач; 7 – место подключения датчика рабочей жидкости; 8 – золотник-распределитель выбора диапазонов

В системе управления применяются электромагнитные клапаны двух типов:

  • клапаны управления переключением передач, которые могут находиться только в двух состояниях (открыт или закрыт)
  • регулирующие давление клапаны (с широтно-импульсной модуляцией электропитания)

Электромагнитные клапаны переключения передач относятся к двухпозиционным устройствам управления, которые могут быть только открытыми или только закрытыми. Через них жидкость ATF поступает под давлением к золотникам-распределителям, которые открывают или закрывают каналы подвода рабочей жидкости к исполнительным устройствам механизмов переключения передач. Регулирующие клапаны открываются в соответствии с проходящим через их обмотки током, изменяя давление рабочей жидкости в магистрали.

Многофункциональный датчик соединен с рычагом селектора посредством троса. Он вырабатывает электрические сигналы в соответствии с перемещениями рычага селектора и передает их на блок управления автоматической коробкой передач.

В датчике имеются шесть скользящих контактов, а именно:

  • четыре контакта для определения позиции рычага селектора
  • один контакт для разрешения пуска двигателя при положениях рычага селектора в позициях «P» и «N»
  • один контакт для активизации выключателя ламп заднего хода

Для управления автоматическими коробками передач используются различные датчики. Основными из них являются:

  • датчик частоты вращения на входе коробки передач
  • датчик частоты вращения на выходе коробки передач
  • датчик температуры рабочей жидкости
  • датчик перехода на режим «Кикдаун». Посредством данного датчика производится временное повыше­ние давления в управляющем контуре соответствующего клапа­на переключения передач, что при­водит к увеличению значения скорости переключения на повыша­ющую очередную передачу. Активация функци­онирования данного датчика происходит только при полностью выжатой пе­дали газа
  • датчик или микровыключатель системы Tiptronic

Система Tiptronic

Система Tiptronic служит для переключения передач от руки с помощью специальных лепестков, расположенных на рулевом колесе.

Рис. Расположение переключателей системы Tiptronic на рулевом колесе:
1 – переключение на низшую передачу; 2 – переключение на высшую передачу

Переключение на высшую передачу осуществляется нажатием лепестка (Tip + ) и переключение на низшую передачу нажатием лепестка (Tip – ). При воздействии на какой-либо из этих переключателей в процессе работы коробки передач в автоматическом режиме производится перевод ее в режим ручного управления Tiptronic. Вырабатываемые переключателями сигналы непосредственно направляются в блок управления автоматической коробкой передач. Эти переключатели действуют параллельно с рычагом селектора, находящимся в кулисе Tiptronic.

По истечении отсчитываемого таймером определенного промежутка времени после последнего использования переключателей коробка передач вновь переходит на режим автоматического переключения передач.

При управлении автоматической коробкой передач имеется несколько позиций рычага переключения.

В правом секторе рычаг может занимать четыре позиции:

  • Р – режим парковки
  • R – задний ход
  • N – нейтральная передача
  • D – движение в режиме автоматического переключения передач
  • S – спортивный режим

При положении рычага в позиции D программа обеспечивает различные алгоритмы пе­реключения в соответствии с сопротивлением движения, нагрузкой, положением педали акселератора, дорожной ситуацией. Алгоритмы управления соответствуют движению в различных условиях:

  • движение с постоянной высокой скоростью
  • городской режим движения
  • горный режим движения
  • режим буксировки
  • движение на поворотах

При положении рычага получении сигнала в позиции S блок управления сдвигает режимы переключения всех передач в сторону большей частоты вращения коленчатого вала. В результате этого увеличивается интенсивность разгона автомобиля.

В автоматической коробке передач предусматриваются также режимы «кик даун», «фаст-офф» и «кик-фаст». При работе в режиме «кик даун» резко нажимают на педаль подачи топлива до упора, затем резко отпускают. При этом включается низшая переда­ча, и при дальнейшем нажатии на педаль авто­мобиль разгоняется с максимальным ускорени­ем. Когда будет достигнута нужная скорость опять включается высшая передача, например, четвертая после третьей. Режим «фаст-офф» при резком отпускании пе­дали не дает коробке включить высшую передачу, а оставляет ту, на которой осущес­твлялся разгон, что позволяет интенсивно тор­мозить двигателем и легко держать дистанцию при движении с переменной скоростью. Режим «кик-фаст» определяет, нужно ли вклю­чать понижающую передачу, и дает соответству­ющую команду задолго до того, как будет до­стигнуто положение «кик-даун».

При перемещении рычага влево водитель переводит коробку передач в режим ручного пе­реключения. Движением рычага вперед-назад – включение повышающей-понижающей пе­редачи. Такое переключение передач принято называть секвентальным (последовательным). Электронный блок управления является адаптивным, он запоминает манеру вождения водителя и корректирует алгоритмы автоматического переключения передач. Благодаря расширенному обмену данными между системой управления KП и другими системами автомобиля, например, системой управления двигателем и системой стабилизации ESP, используются данные, которые позволяют определить моментальное состояние движения и характер вождения с большей точностью.

Функциональная структура программы переключения АКП

Функциональная структура программы переключения автоматической коробки передач подразделяется на три группы:

  • определение характера вождения
  • выбор программы переключения в зависимости от состояния движения
  • выбор передач

Рис. Функциональная структура программы переключения автоматической коробки передач

Электронные системы управления коробкой передач

Продолжим рассказ об АКПП MRPA. В первой части статьи было рассказано о механическом устройстве этой коробки. В данной части статьи речь пойдет об электронном управлении коробкой передач.

Читайте также:  Что такое сцепление

Электронная система управления АКПП включает в себя: электронный блок управления, датчики и электромагнитные клапаны. Переключения передач и блокировка гидротрансформатора осуществляются по команде блока управления. Блок управления получает сигналы (информацию о состоянии элементов) от датчиков, выключателей и других контрольных устройств. Блок обрабатывает полученную информацию и, в соответствии с программой, подает управляющие сигналы на исполнительные устройства системы управления двигателем и АКПП. Исполнительные устройства АКПП – это электромагнитные клапаны переключения передач, управления давлением и блокировки гидротрансформатора.


Сигналы электронной системы управления АКПП.


Расположение элементов системы управления автоматической коробкой передач. 1 – блок управления двигателем и АКПП, 2 – диагностический разъем, 3 – электромагнитный клапан блокировки селектора, 4 – датчик режима ручного переключения передач, 5 – блок предохра-
нителей в салоне, 6 – предохранитель №9, 7 – предохранитель №10, 8 – предохранитель №5,
9 – датчик давления рабочей жидкости в контуре муфты 2, 10 – датчик частоты вращения выходного вала коробки передач, 11 – датчик частоты вращения входного вала коробки передач, 12 – э/м клапан “А” управления давлением, 13 – выключатель запрещения запуска, 14 – датчик давления рабочей жидкости в контуре муфты 3, 15 – э/м клапан “С” переключения передач,
16 – э/м клапан “Е” переключения передач, 17 – э/м клапан “В” переключения передач, 18 – э/м клапан “А” переключения передач, 19 – датчик температуры рабочей жидкости АКПП, 20 – э/м клапан “D” переключения передач, 21 – э/м клапаны “В” и “С” управления давлением.

Управление переключением передач

Электронный блок управления постоянно отслеживает состояние элементов АКПП и определяет, какая передача должна быть включена, после чего посылает управляющие сигналы на электромагнитные клапаны “А”, “В”, “С”, “D” или “Е” переключения передач.

Система логического управления переключением передач предназначена для управления переключениями передач при положениях селектора “D” или “D3”. Электронный блок управления сравнивает реальные условия движения (основываясь на сигналах датчиков) с состояниями, записанными в памяти блока, и в зависимости от ситуации посылает управляющие сигналы для осуществления, повышающего или понижающего переключения.

При переключении передач, электронный блок управления включает (ВКЛ) или выключает (ВЫКЛ) определенные электромагнитные клапаны (А, В, С, D или Е). Комбинация включенных и выключенных клапанов показана в таблице “Работа электромагнитных клапанов при переключении передач”.

Таблица. Работа электромагнитных клапанов при переключении передач.

Положение селектораВключенная передачаСостояние электромагнитных клапанов
АВСDЕ
D, D3, MПереключение из положения “N”ВЫКЛВКЛВКЛВЫКЛВЫКЛ
Включена первая передачаВКЛВКЛВКЛВЫКЛВЫКЛ
Переключение между первой и второй передачейВЫКЛВКЛВКЛВЫКЛВЫКЛ
Включена вторая передачаВЫКЛВКЛВЫКЛВКЛВЫКЛ
Переключение между второй и третьей передачейВЫКЛВКЛВКЛВКЛВЫКЛ
Включена третья передачаВЫКЛВЫКЛВКЛВЫКЛВЫКЛ
D, MПереключение между третьей и четвертой передачейВЫКЛВЫКЛВЫКЛВЫКЛВЫКЛ
Включена четвертая передачаВКЛВЫКЛВЫКЛВЫКЛВЫКЛ
Переключение между четвертой и пятой передачейВКЛВЫКЛВЫКЛВКЛВЫКЛ
Включена пятая передачаВКЛВЫКЛВКЛВКЛВЫКЛ
RПереключение из положения “Р” или “N”ВЫКЛВКЛВЫКЛВЫКЛВКЛ
Включена передача заднего ходаВКЛВКЛВЫКЛВЫКЛВКЛ
Управление запрещением включения передачи заднего ходаВКЛВКЛВЫКЛВЫКЛВЫКЛ
PВключен режим стоянкиВЫКЛВКЛВЫКЛВЫКЛВКЛ
NВключена нейтральная передачаВЫКЛВКЛВКЛВЫКЛВЫКЛ

Логическое управление переключением передач

Управление повышающими переключениями

Во время движения автомобиля в гору по извилистой дороге при положении “D” селектора, электронный блок управления увеличивает диапазон допустимых скоростей для включенной передачи. Это необходимо для предотвращения частого переключения передач (между второй и третьей или между третьей и четвертой, а также между четвертой и пятой). Таким образом, автомобиль может двигаться плавно. Программа переключения передач, записанная в блоке управления, автоматически включает наиболее подходящую передачу и задает соответствующую величину отклонения скорости.

Управление понижающими переключениями

Во время движения автомобиля под уклон при положении “D” селектора, электронный блок управления увеличивает значение скорости для повышающего переключения для увеличения диапазона допустимых скоростей для включенной передачи. Такое управление, в сочетании с торможением двигателем, дает наиболее плавное движение. Существует три режима переключения передач на спуске и соответствующих им диапазона скоростей. При движении на спуске на четвертой передаче и нажатии на педаль тормоза произойдет переключение передачи на самую низкую допустимую передачу. При ускорении произойдет переключение на высшую передачу.


Управление повышающими переключениями.

Управление понижающими переключениями.

Управление давлением

Электронный блок управления осуществляет управление электромагнитными клапанами А, В и С. При переключении передач давление регулируется электромагнитными клапанами (А, В и С) для обеспечения плавного включения (выключения) муфт.

Электронный блок управления отслеживает состояние элементов (по сигналам датчиков), обрабатывает полученные данные и выдает управляющие сигналы на электромагнитные клапаны А, В и С.

Управление блокировкой гидротрансформатора

Электромагнитный клапан “Е” переключения передач управляет гидравлическим клапаном, отвечающим за включение (выключение) блокировки гидротрансформатора. Управление блокировкой гидротрансформатора электронный блок управления осуществляет посредством электромагнитного клапана “Е” переключения передач и электромагнитного клапана “А” управления давлением. При включении электромагнитного клапана “Е” переключения передач начинается включение блокировки гидротрансформатора. Для управления степенью блокировки, при помощи электромагнитного клапана “А” управления давлением осуществляется регулировка давления рабочей жидкости подводимой к гидравлическому клапану включения блокировки.

Блокировка гидротрансформатора включается на второй, третьей, четвертой и пятой передачах в диапазоне “D”, на второй и третьей передачах в диапазоне “D3”, а также на третьей, четвертой и пятой передачах в диапазоне “M”.

Электронная система управления КПП

Электронная система управления коробкой передач (EGS)

Управление АКПП осуществляется с помощью модуля ”Мехатроник”. Мехатроник ‐ это комбинация гидравлического узла и электронного модуля. Гидравлический модуль является стабилизатором напряжения системы управления коробкой передач.

Электронный блок содержит блок EGS (электронный ЭБУ коробкой передач), датчики и внутренние электрические соединения).

Описание функционирования

Электронная система управления коробкой передач обрабатывает сигналы, поступающие от коробки передач, двигателя и автомобиля. На основании входных параметров и записанных данных управление рассчитывает правильную передачу, оптимальную для выбора передачи подачу давления, а также соответствие величин гидравлического давления передаваемому крутящему моменту.

Входные параметры передаются по шине PT‐CAN. Входными параметрами являются, например, задаваемое водителем значение (положение рычага селектора переключателем выбора передач), обороты двигателя, температура двигателя и продолжительность впрыска.

Задаваемое водителем значение резервно передается по шине PT-CAN и дополнительно по шине PT-CAN2.

Входные параметры для параметров коробки передач – частоте вращения первичного и выходного вала и температуре масла – поставляются датчиками электронного блока.

Электронная система управления коробкой передач активирует непосредственно клапаны гидравлического узла.

ОбозначениеПояснениеОбозначениеПояснение
1Гидравлический узел2Электронный модуль
3Разъем коробки передач4Датчик частоты вращения выходного вала коробки передач
5Датчик температуры масла в коробке передач6Датчик для распознавания положения блокировки трансмиссии на стоянке
7Датчик частоты вращения входного вала коробки передач

Особые ситуации (функции в EGS)

Запоминание смены направления движения

    Переключение водителем рычага селектора из положения в или из в
  • При скорости движения менее 5 км/ч блок EGS реализует желание водителя.
  • При скорости движения между 5 и 10 км/ч блок управления EGS включает положение . На индикаторе положения отображается в соответствии с желанием водителя положение или . Задаваемое водителем значение сохраняется в памяти. Если в течение 1с скорость падает ниже 5 км/ч, блок EGS реализует задание водителя, то есть устанавливает положение D или R. Если скорость не падает, то остается включенным положение ”N” и на индикаторе загорается показание ”N”.
  • При скорости движения более 10 км/ч блок управления EGS включает положение .

Запоминание блокировки трансмиссии на стоянке

    Задаваемое водителем положение рычага селектора
  • При скорости движения менее 2 км/ч блок управления EGS включает положение

    .

  • При скорости движения между 2 и 5 км/ч текущее положение рычага селектора не изменяется. Задаваемое водителем значение сохраняется в памяти. Если в течение 1 с скорость падает ниже 2 км/ч, блок EGS устанавливает рычаг селектора в положение

    .

  • При скорости движения более 5 км/ч желание водителя не принимается. Текущее положение рычага селектора не изменяется и высвечивается следующее сообщение автоматической диагностики: Положение P возможно только при стоящем автомобиле.

Период удержания положения

Если при скорости движения менее 2 км/ч и выключенном двигателе (ключ вставлен в замок зажигания) включено положение , то начинается 30-минутный период удержания положения . Во время передачи информации блоком EGS функциональный индикатор остается включенным, а на схеме переключения высвечивается . В конце периода удержания положения индикатор начинает мигать. Через 10 секунд EGS включает положение рычага селектора

.

Если во время периода удержания рычаг селектора переводится, то начинается новый отсчет 30-минутного периода удержания в положении .

Структура и внутренние соединения

ЭБУ EGS подключен через разъем к бортовой сети.

ЭБУ EGS является абонентом шины PT-CAN и PT-CAN2.

Передний электронный модуль (FEM) подает питание на ЭБУ EGS от контакта 15 WUP.

Передний токораспределитель на стороне пассажира подает питание на ЭБУ EGS от контакта 30B.

ОбозначениеПояснение
1Электронная система управления коробкой передач (EGS)

На рисунках вверху изображены только цепь подачи питания и соединение с шиной. Последняя версия распределения контактных штырей в разъеме приводится в электрических схемах в диагностической системе BMW ISTA (Integrated Service Technical Application) Щелчком на условном обозначении в электрической схеме активизируются закладки Место установки и Распределение контактных штырей.

Заданные значения

Пара.Размер
Напряжение питания9–16 В
Диапазон температурот -40 до прим. 145 °C

Указания по диагностике

Отказ узла

При нарушении связи с электронной системой управления коробкой передач необходимо выполнить стандартные проверки (глобальный тест-блок). При внутренней неисправности ЭБУ может наблюдаться следующее:

  • Код неисправности записывается в электронной системе управления коробкой передач (EGS).
  • Сообщение системы автоматической диагностики в комбинации приборов

Оставляем за собой право на опечатки, смысловые ошибки и технические изменения.

Ссылка на основную публикацию