Сцепление с автоматическим выключением

Сцепление с автоматическим выключением

 

Необходимость уменьшения расхода топлива и со­кращения уровня вредных примесей в отработав­ших газах, а также снижения уровня шума стала причиной создания системы «старт/стоп», одним из важнейших деталей в которой стало сцепление с автоматическим выключением (рис. 8 «Схематическое изображение сцепления с автоматическим выключением«).

За этим названием скрывается глубокая идея — всегда отключать двигатель в ситуациях, когда он не используется для приведения автомобиля в движение, например, при остановке на светофоре или в режиме принудительного холостого хода.

 

Схематическое изображение сцепления с автоматическим выключением

 

В этих рабочих состояниях муфты К1 и К2 разъединяются и двигатель отключается. Однако находящаяся между этими двумя муфтами махо­вая масса продолжает вращаться с постоянной частотой в течение длительного времени.

Как только возникает необходимость в тяго­вом усилии, водителю достаточно слегка нажать на педаль акселератора, чтобы муфта К2 снова подключилась.

Вращающаяся маховая масса запускает двига­тель очень быстро и практически незаметно для водителя. К тому же, при таком способе запуска двигателя расходуется меньше топлива, чем при традиционном запуске с помощью стартера.

После того, как коленчатый вал достигает за­данной частоты вращения, муфта К1 также под­ключается, позволяя автомобилю без рывков тронуться с места.

Для первоначального запуска двигателя не­обходимо сначала разогнать маховую массу до частоты вращения выше 1000 об/мин. Для этого предусмотрена специальная комбинация электродвигателя и генератора, которая одновре­менно заменяет стартер и генератор и у которой ротор непосредственно соединен с муфтами К1 и К2. Запуск двигателя осуществляется также пу­тем подсоединения муфты К2.

Благодаря постоянному использованию функ­ции автоматического выключения сцепления мож­но уменьшить расход топлива примерно на 10 %.

 

Электронные системы сцепления (EKM/EKS)

 

Выдающимся свойством систем ЕКМ является то, что водитель автомобиля может переключать передачи как обычно, но при этом не должен сам включать или выключать сцепление. Активизация сцепления при трогании с места, переключении передач и остановке выполняется специальным электрическим механизмом. Благодаря этому достигает­ся более высокий уровень комфорта и безопас­ности за счет уменьшения нагрузки на водителя в сочетании с огромным удовольствием, получае­мым при вождении автомобиля с механической коробкой передач.

Для систем ЕКМ характерно отсутствие педали сцепления, а также электронный и гидравличе­ский блоки управления работой сцепления.

Электронный блок управления получает от со­ответствующих датчиков информацию о частоте вращения коленчатого вала двигателя и валов ко­робки передач, положении дроссельной заслонки и педали акселератора, выбранной передаче и других параметрах. На основе сигналов электрон­ного блока гидравлический блок активизирует ис­полнительный цилиндр гидропривода сцепления.

При трогании с места электронный блок с учетом полученной от датчиков информации передает оптимальную команду. Сцепление с ги­дравлическим приводом автоматически соединя­ется, обеспечивая плавное трогание автомобиля с места.

Внезапная остановка двигателя невозможна — при падении частоты вращения коленчатого вала датчики немедленно выдают соответствующий сигнал, сцепление слегка разъединяется (про­скальзывает).

При переключении передач датчик в рычаге переключения распознает выбираемую переда­чу, и сцепление разъединяется с помощью ис­полнительного механизма. Включенная передача распознается соответствующим датчиком и сце­пление автоматически включается снова. Таким образом, для переключения передачи даже не нужно убирать ногу с педали акселератора. Поло­жение дроссельной заслонки также распознается специальным датчиком, дроссельная заслонка закрывается, а затем снова открывается по окон­чании процесса переключения передач.

Благодаря ЕКМ можно избежать неприятных проявлений изменения нагрузки, которым систе­ма противостоит путем незначительного разъеди­нения (проскальзывания) сцепления.

В нормальном режиме движения между ко­ленчатым валом двигателя и первичным валом коробки передач имеет место разница часто­ты вращения от 10 до 100 об/мин. Контроль осуществляется с помощью соответствующих датчиков. Благодаря небольшому постоянному проскальзыванию сцепления система компенси­рует неравномерности в работе двигателя, не по­зволяя им распространяться на коробку передач. При этом энергия потерь на трение так мала, что справиться с выделяющимся теплом не составля­ет особого труда.

Критерии эффективности системы ЕКМ:

  • Трогание с места без педали сцепления;
  • Легкое трогание с места при движении в гору;
  • Предотвращение внезапной остановки двига­теля;
  • Переключение передач без активизации сце­пления;
  • Переключение передач без снятия ноги с педа­ли акселератора;
  • Отсутствие дребезжания на холостом ходу;
  • Отсутствие дребезжания в режимах тяги и на­ката;
  • Значительное ослабление гудения в полостях кузова;
  • Ограничение крутящего момента;
  • Отсутствие явных отрицательных эффектов при изменении нагрузки;
  • Осмысленная поддержка функций ABS и ASR;
  • Экономия энергии благодаря функции свободного хода.

 

Для систем ЕКМ последнего поколения характерно использование сцепления SAC (саморегулирующееся сцепление) и интеллектуального исполнительного механизма, а также отсутствие датчика хода сцепления и датчика частоты вращения первичного вала коробки передач (рис. 10 «Электронная система управления сцеплением LuK последнего поколения с основными узлами«).

 

Электронная система управления сцеплением LuK последнего поколения с основными узлами

 

Сочетание сцепления SAC с интеллектуальными стратегиями управления, а также функцией согласования крутящего момента сцепления позволило использовать очень компактный электродвигатель для сервопривода, который был объединен с блоком управления в единый конструктивный узел — исполнительный механизм (рис. 11 «Конструкция и детали исполнительного механизма«).

 

Конструкция и детали исполнительного механизма

 

 

Четыре основных узла системы ЕКМ от LuK (рис. 12 «Узлы системы ЕКМ LuK«) формируют базу для быстрого переключения передач в сочетании с компактным электродвигателем и плавным изменением нагрузки и позволяют — с помощью функции согласования крутящего момента — всегда точ­но согласовывать крутящий момент сцепления с фактическим крутящим моментом двигателя, включая небольшой коэффициент надежности (рис. 13 «Принцип действия функции согласования момента«).

 

Узлы системы ЕКМ LuK

 

Крутящий момент сцепления начи­нает уменьшаться одновременно с уменьшени­ем газа непосредственно перед переключением передачи, а сцепление почти полностью разъе­диняется уже при выборе передачи водителем. При изменении нагрузки функция согласования крутящего момента также предотвращает рывкообразные колебания в трансмиссии за счет очень короткой фазы проскальзывания и, тем самым, обеспечивает высокий уровень комфорта. Возни­кающее при этом незначительное проскальзыва­ние сцепления не оказывает сильного влияния на расход топлива и износ сцепления.

 

Принцип действия функции согласования момента

 

 

Электромагнитное порошковое сцепление

 

Основные компоненты электромагнитного по­рошкового сцепленияВ электромагнитном порошковом сцеплении (рис. 14 «Основные компоненты электромагнитного по­рошкового сцепления«) способность намагниченных порош­ков к передаче крутящего момента используется для обеспечения фрикционного замыкания.

Встроенная во внешний ротор (1) катушка (2) получает напряжение через контактные кольца (3) и создает магнитное поле. Внутренний ротор (4) выполняет функции ведомого диска сцепле­ния и соединен со шлицами первичного вала ко­робки передач. Воздушный зазор между внешним и внутрен­ним роторами заполнен магнитным или желез­ным порошком (5), который при намагничивании превращается в компактную, но текучую массу.

В зависимости от напряженности магнитного поля между внешним и внутренним роторами возникает силовое замыкание, благодаря которо­му крутящий момент передается на вал коробки передач. При увеличении крутящего момента сце­пление начинает проскальзывать.

Электромагнитные порошковые сцепления ис­пользуются там, где требуется плавное трогание с места и защита от перегрузок. Кроме этого, с помощью такой технологии можно регулировать распределение напряжений и сил в трансмиссии.

 

Вязкостная муфта

 

В полноприводном автомобиле вязкостная муф­та обеспечивает разъединение и подключение передних и задних ведущих колес. В отличие от подключаемого или постоянного полного при­вода она автоматически распределяет крутящий момент между передними и задними колесами в зависимости от режима движения и состояния дорожного покрытия.

Использование вязкостной муфты позволяет исключить целый ряд негативных аспектов, ха­рактерных для подключаемого полного привода, например, перекос трансмиссии при развороте на сухом дорожном покрытии.

 

Основные детали вязкостной муфты

 

На рисунке 15 «Основные детали вязкостной муфты» изображены основные дета­ли вязкостной муфты: корпус, внутренние пласти­ны, наружные пластины и внутренний шарнирный вал. На рисунке 16 «Размещение вязкостной муфты в трансмиссии автомобиля Honda Civic Shuttle 4WD» показано их расположение в трансмиссии. Закрытый корпус прим, на 90% заполнен силиконовым наполнителем, который обволакивает внутренние и наружные пластины и обладает хорошей способностью к расширению при нагреве.

 

Размещение вязкостной муфты в трансмиссии автомобиля Honda Civic Shuttle 4WD

 

Принцип действия вязкостной муфты основан на способности наполнителя увеличивать свою вязкость (вплоть до затвердевания) при повыше­нии температуры.

В результате проскальзывания ведущих колес детали вязкостной муфты начинают вращаться с разными угловыми скоростями (или частотами вращения). Из-за этого температура силиконово­го наполнителя повышается и вязкость его уве­личивается.

Более длительное сохранение разности часто­ты вращения ведет к нагреву и расширению сили­конового наполнителя и, тем самым, к увеличе­нию давления внутри корпуса вязкостной муфты. В результате этого наружные и внутренние пла­стины приходят в силовое замыкание, которое позволяет передать часть крутящего момента на подключаемые колеса и, как следствие, улучшить тяговые свойства автомобиля. При этом распре­деление крутящего момента между передней и задней осями осуществляется пропорционально разности частоты вращения передних и задних колес.

После того, как передние и задние колеса снова начнут вращаться с одинаковой частотой, температура силиконового наполнителя умень­шается, давление внутри корпуса снова падает, и вязкостная муфта размыкается.

Эффективность вязкостной муфты выражается в следующем:

  • Постоянная скорость на ровном, сухом до­рожном покрытии обусловливает невысокую разность частоты вращения между передними и задними колесами. Соответственно, так же невысок и крутящий момент, передаваемый через вязкостную муфту.
  • При ускорении на сухом дорожном покрытии распределение крутящего момента между пе­редними и задними колесами осуществляется в зависимости от разности их частоты враще­ния (проскальзывания).
  • Развороты на ограниченном пространстве вызывают незначительное сопротивление (всего примерно 20 % по сравнению с автомоби­лями с подключаемым полным приводом). При этом внезапная остановка двигателя ис­ключена.
  • На скользком дорожном покрытии крутящий момент автоматически направляется на те ко­леса, которые имеют лучшее сцепление с по­верхностью.

 

 

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *