Принцип работы автоматической коробки передач: устройство и принцип работы классического автомата

Принцип работы:

1. Все импульсы на редуктор поступают с помощью двух входов, соединённых с коронной и солнечной шестернями, а передаются через один выход, который обеспечивается вращением водила.
2. При поступлении импульса на вход к солнечным шестерням они начинают вращаться, что приводит к вращению водила.
3. Водило, в свою очередь, заставляет двигаться коронную шестерню, что влечёт за собой постоянное увеличение скорости вращения водила на выходе.
4. Если водителю необходимо перейти к заднему ходу, то солнечные шестерни начнут двигаться в противоположную сторону.

Знаете ли вы? За последний год в Европе 80% всех купленных автомобилей работают на коробке автомат. На территории стран СНГ покупки автомобилей с автоматической трансмиссией составляют всего 10% от общего числа проданных транспортных средств.

Именно эти диски передают мощность. Фрикционные диски на входе меньшего диаметра, чем на выходе. Это объясняется увеличением мощности вращения во время передачи импульса от входа к выходу.

Плюсы и минусы

Давайте же рассмотрим, с какими плюсами и минусами можно столкнуться при использовании автомобиля с автоматической коробкой передач.

Плюсы:

• удобство. Больше не нужно отвлекаться на переключение скоростей и использование сцепления. Водитель может быть полностью сконцентрирован на дороге;
• легче тронуться с места. Ответственной за данный процесс в автоматической трансмиссии является электроника, а не правильное нажатие сцепления или педали газа;
• узлы автомобиля имеют больший срок службы за счёт контроля электроникой. Очень часто водители, особенно новички, не вовремя переключают скорость, что приводит к нарушению работы двигателя, или задерживают сцепление, или работают и вовсе без него, что приводит к его перегоранию.

• автомобили с автоматической коробкой передач имеют высокую стоимость. Более того, они также дороже в обслуживании, нежели транспортные средства на механической коробке передач;
• имеются трудности в непогоду. Основным способом выехать из заноса или грязи является «раскачка», которая невозможна при использовании коробки автомат.

Важно! Во время переключения скоростей с помощью селектора нельзя давить на педаль газа.

Автомобиль с коробкой автомат предназначен для людей, которые ценят комфорт. Чтобы определиться, какой тип трансмиссии необходим именно вам, следует попрактиковаться в вождении и с механической, и с автоматической коробкой передач.

Принцип работы автоматической коробки передач: видео

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Автоматическая коробка передач (АКПП): Устройство и принцип работы…

В России по поводу АКПП сложился ряд мифов. На самом деле принцип нормальной работы Автоматической Коробки Передач не сложен, зная его, можно без труда отказаться от множества предубеждений. Механизм этот надежен и проверен временем.

История автоматической коробки передач

Первая автоматическая коробка передач спроектирована была в 1939 году. Изобретатели автоматической коробки передач были инженеры General Motors в США. Oldsmobile Custom Cruiser стал первой машиной, на которой стояло подобное новшество. В том же году авто этой марки стали колесить по дорогам Америки. В 60 году в Штатах был принят стандарт переключения АКПП, так называемый P-R-N-D-L, он до сих пор успешно работает.

Устройство автоматической коробки передач

Устройство автоматической коробки передач выполняет функцию изменения показателей крутящего момента, в границах превышающих возможности движка. Также благодаря этому блоку машина может двигаться задним ходом.

Если взглянуть на работу автомата, как устроена сама коробка, то станет понятна суть: В АКПП принципосновывается на применении планетарного механизма, который функционирует благодаря наличию гидравлического блока, его работа напрямую зависит от переключения скорости движения машины.

Перемещение рычага в автоматической коробке передач дает возможность управлять приводным валом и гидротрансформатором, что позволяет авто находится в статичном положении, ехать с ускорением, двигаться назад.

Принцип работы

Работает Автоматическая Коробка благодаря трем функциональным блокам:

1. Гидравлический блок;
2. Электронный блок;
3. Механический блок.

Последний узел контролирует передачи. «Гидравлика» курирует крутящий момент на колесах, а также генерирует передачу энергии на механическую часть.

Электроника АКПП руководит переключением различных режимов функционирования (так называемыйселектора переключения), также он способствует взаимодействию с системами авто.Элементы автоматической коробки являются, по сути, сердцем двигателя, без этого блока функционирование автомобиля невозможно.

Механизмы трансмиссии трансформируют крутящий момент от двигателя, что позволяет машине нормально двигаться. Одним из основных блоков АКПП, принимающих на себя главные нагрузки – это гидротрансформатор.

Гидротрансформатор передает крутящий момент. «Бублик» (так водители между собой называют этот агрегат) смягчает механические воздействия и чрезмерную вибрацию, которая поступает от маховика во время работы движка, направляет импульс к различным узлам АКПП.

Гидротрансформатор состоит:

1. Из лопастной машины;
2. Колесо турбины;
3. Реакторное колесо;
4. Центробежного насоса;
5. Блокировочные муфты;
6. Муфта свободного движения.

Гидротрансформатор принимает на себя повышенные нагрузки, благодаря этому блоку, работает насос для масла в АКПП.

Турбина и насос АКПП вплотную прилегают друг к другу, что увеличивают ресурс работы автоматического агрегата.

Коленчатый вал движка взаимодействует с насосом, вал АКПП соединяется с турбиной. Все это является причиной того, что нет строгой привязки между главными и управляемыми компонентами, имеется свободное проскальзывание.

Рабочая жидкость (трансмиссионка) проводит импульс от движка к трансмиссии, затем передается на лопасти турбины. Вся деятельность происходит в замкнутом контуре.

Трансмиссионка начинает быстрее двигаться внутри «бублика», что повышает крутящий момент. Коленчатый вал гидротрансформатора начинает вращаться быстрее, тогда скорость турбины и насосного колеса становятся одинаковыми. После этого жидкость начинает течь в другом направлении. После того как машина набрала скорость, гидротрансформатор будет сообщать только крутящий импульс.

С ростом скорости, ГТФ подвергается блокировке, импульс непосредственно поступает от маховика на коробку, при этом константной остается частота. Когда меняется передача, происходит разъединение элемента, угловые скорости уменьшаются до пределов, пока скорость вращения турбины не станет константной.

Гидромуфта работает по такому же принципу, передавая крутящий момент.

По конструктивному устройству – это колесо, на котором закреплены лопасти,

до определенного момента оно не функционирует. Из турбины масло поступает в насос и проходит через реактор, корректирующий крутящий импульс.

Реактор присутствует в блоке гидротрансформатора с тем, дабы корректировать крутящий импульс. Лопатки реактора АКПП обладают специальной конфигурацией, что позволяет жидкости динамично проходить по специальным проводящим канальцам и, попадая на насосное колесо, приводить его в движение.

АКПП состоит:

• Гидротрансформатор — находится в АКПП и работает автономно. Его конструктивные особенности напоминают сцепление КПП.
• Планетарный ряд – конструктивно похож на блок шестерен, трансформирует придаточное отношение во время движения.
• Тормозная лента, передние и задние фрикционы, реализуют переключение передач;
• Блок управления состоит и насоса, клапанной коробки и сборника масла. Гидроблок – это устройство с клапанами (соленоидами) и плунжерами:
• управляют двигателем;
• трансформируют нагрузку движка;
• уровень давления на акселератор;
• динамику гидравлических сигналов

В АКПП Масляный насос отвечает за подачу жидкости в гидротрансформатор, отчего возникает необходимое давление в системе контроля. На насос поступает импульс только от функционирующего мотора, если машина не работает, то соответственно нет и рабочего давления.

Планетарный ряд это основной тип передачи в АКПП. Узлы фрикциона с помощью давления заставляют поршень двигаться, совершая движение с помощью конического диска, он вплотную прижимает ведомые, которые подходят к дискам пакета. Это дает возможность им вращаться и трансформировать крутящий импульс от барабана к втулке. Планетарные передачи в АКПП реализуют нужные передаточные отношения.

Фрикционные диски, дифференциал передают крутящий момент от движка к колесам

В АКПП тормозная лента осуществляет блокировку составных узлов планетарного ряда.

Гидроблок – основной и самый сложный блок в самой АКПП, его можно назвать «мозговым центром» трансмиссии. Этот блок труднее всего ремонтировать ввиду его сложности.

Коробку автомат правильно было бы назвать непростым устройством, но его существование заметно облегчает жизнь автомобилистам. В эксплуатации автоматическая коробка неприхотлива и успешно функционирует как на легковых, так и грузовых авто.

Преимущества автоматической коробки передач

При наличии работы «автомата» заметно возрастает легкость управления машиной;
Все рабочие узлы АКПП меньше подвержены излишним нагрузкам;
Возможность работать на «механике» остается.

Автоматическая коробка передач делится на два типа

1. Работа АКПП управляется специальным гидравлическим узлом;
2. Блоком переключения скоростей руководит электронное устройство.

В качестве иллюстрации можно упомянуть о таком факте. Авто двигается по ровному участку дороги, которая переходит в заметный подъем.

Нагрузка неизбежно увеличатся, колеса машины замедляют кругооборот, скорость падает. В АКПП турбина вращается медленнее, что оказывает воздействие на динамику жидкостей в самом «бублике». Это повышает циркуляцию, что повышает неизбежно вращательный импульс колеса турбины, продолжаться это будет, пока не возникнет равновесного состояния.

Подобный алгоритм работает в АКПП при старте машины с места.

Крутящий импульс перестает быть необходимым при достижении авто определенной скорости. Срабатывает автоматическая блокировка, гидротрансформатор становится звеном, которое крепко соединяет оба вала.

Преимущество работы подобного механизма в АКПП: не расходуется энергия на внутренние потери, что в свою очередь заметно повышает КПД. Это способствует заметной потери топлива, увеличению качества торможения.

Также меньшей нагрузке подвергается блок реактора, который совершает вращательные движения совместно с турбинными насосными колесами, что еще больше увеличивает КПД движка.

Гидротрансформатор преобразовывает крутящий импульс на 2 или 3 пункта, что, конечно же, мало для полноценного функционирования трансмиссии.

АКПП имеют преимущества в том, что при переключении поток мощности не прерывается, это происходит благодаря фрикционным муфтам, которые работают благодаря гидравлике.

Нажатие на акселератор и скорость движения авто позволяет в автоматическом режиме выбрать нужную передачу, которая диктует интенсивность разгона.

У водителя есть возможность выбрать различные варианты работы АКПП:

• Спортивный;
• Зимний;
• Сложный участок дороги;

Еще один очень важный в АКПП блок – это насос, который обеспечивает поступление рабочей жидкости в гидроблок и гидротрансформатор, коробка охлаждается.

В качестве дополнения присутствует также в АКПП специальный радиатор, который охлаждает АКПП.

Если говорить про АКПП, то основное отличие в задне-приводных и передне-приводных авто заключаются втрансмиссиях, которые компонуются по-разному. Второй тип машин имеет более миниатюрную АКПП, в самом блоке присутствует дифференциал. Во всем остальном никаких принципиальных различий не наблюдается.

В Аварийный режим функционирования АКПП переходит из-за многих обстоятельств основные из них:

1. Качество масла и его уровень в АКПП;
2. Износ узлов АКПП;
3. Нарушение работы фрикционов АКПП;
4. Нарушение электрической проводки АКПП.

Причин может быть много, нередко лампочка переключается в арийный режим на приборной панели из-за поломки датчика.

устройство АКПП и принцип работы

Начнем с того, что в США автомобили, оснащенные автоматической трансмиссией, появились в 1940-х годах. Как известно, наличие автоматической коробки передач существенно облегчает процесс эксплуатации транспортного средства, также снижаются нагрузки на водителя, повышается безопасность и т.д. 

Отметим, что под «классической» автоматической коробкой следует понимать гидромеханическую коробку передач (гидромеханический автомат). Далее мы рассмотрим устройство коробки — автомат, конструктивные особенности, а также преимущества и недостатки КПП данного типа.

Содержание статьи

Автомобиль с автоматической трансмиссией: преимущества и недостатки

Начнем с плюсов. Установка автоматической трансмиссии  позволяет  водителю во время езды не использовать рычаг переключения передач, также не задействована нога для постоянного выжима сцепления при переходе на повышенную или пониженную ступень.

Другими словами, изменение скорости  происходит автоматически, то есть сама коробка учитывает нагрузку на ДВС, скорость движения ТС, положение педали газа, желание самого водителя резко ускориться или двигаться плавно и т.д.

В результате комфорт вождения автомобиля с АКПП значительно возрастает, передачи переключаются автоматически, мягко и плавно, двигатель, элементы трансмиссии и ходовой части защищены от сильных нагрузок. Более того, многие коробки автомат предусматривают возможность не только автоматического, но и ручного переключения передач.

Что касается минусов, они также имеются. Прежде всего, конструктивно АКПП является сложным и дорогостоящим агрегатом, отличается сниженной ремонтопригодностью и ресурсом по сравнению с механическими (ручными) КПП. Автомобиль с  данным типом КПП  расходует больше топлива, автоматическая коробка отдает меньше крутящего момента на колеса, так как КПД коробки автомат несколько снижен.   

Также наличие в автомобиле автоматической трансмиссии накладывает на водителя определенные ограничения. Например, коробку автомат нужно прогревать перед поездкой, желательно избегать постоянных резких стартов и слишком интенсивного торможения.

На машине с автоматической коробкой нельзя буксовать, не допускается буксировка автомобиля с коробкой автомат на высокой скорости на большие расстояния без вывешивания ведущих колес и т.д. Еще добавим, что такую коробку сложнее и дороже обслуживать.   

Коробка автомат: устройство

Итак, даже с учетом определенных недостатков, автоматическая гидромеханическая   коробка по ряду причин долгое время оставалась наиболее распространенным решением для изменения крутящего момента среди других типов автоматических трансмиссий.

Прежде всего, даже с учетом того, что ресурс и производительность таких коробок ниже, чем у «механики», гидромеханическая коробка передач достаточно надежна и долговечна. Теперь давайте рассмотрим устройство АКПП.

Автоматическая коробка передач состоит из следующих базовых элементов:

• Гидротрансформатор. Устройство выполняет функцию сцепления по аналогии с МКПП, однако для перехода на ту или иную передачу не требуется участия водителя;
• Планетарный ряд, который аналогичен блоку шестерен в ручной «механике» и позволяет изменять передаточное отношение при переключении передач;
  Тормозная лента и фрикционы (передний, задний фрикцион)  позволяют  плавно и своевременно переключать передачи;
• Управление АКПП. Данный узел включает в себя маслосборник (поддон коробки), шестеренчатый насос, а также клапанную коробку;

Управление коробкой автомат производится при помощи селектора. Как правило, АКПП имеют следующие основные режимы:

• Режим Р – парковка;
• Режим R – движение задним ходом;
• Режим N –нейтральная передача;
• Режим D –езда вперед с автоматическим переключением передач;

Также могут иметься и другие режимы. Например, режим L2 означает, что включаться будет только первая и вторая передачи при движении вперед, режим L1 указывает на включение только первой передачи, режим S следует понимать как спортивный, могут иметься различные «зимние» режимы и т.д.

Дополнительно может быть реализована имитация ручного управления АКПП, то есть водитель может повышать или понижать передачи самостоятельно (вручную). Еще добавим, что коробка автомат также зачастую имеет режим kick-down (кик-даун), который позволяет автомобилю резко разгоняться при такой необходимости.

Срабатывает режим «кик-даун» в том случае, когда водитель резко нажимает на газ, после чего коробка быстро переходит на пониженные передачи, тем самым позволяя раскрутить двигатель до высоких оборотов.

Как видно, коробка — автомат фактически состоит из гидротрансформатора, механической коробки передач, а также системы управления, что в совокупности и образует гидромеханическую коробку. Давайте рассмотрим ее устройство.

Принцип работы и конструкция гидротрансформатора

Гидротрансформатор необходим для того, чтобы передавать и изменять крутящий момент от двигателя на коробку. Также гидротрансформатор уменьшает вибрации. Устройство гидротрансформатора предполагает наличие насосного, турбинного и реакторного колеса.

Также в гидротрансформаторе имеется блокировочная муфта и муфта свободного хода. Гидротрансформатор (ГДТ, часто в обиходе называется «бублик») является частью АКПП, однако имеет отдельный корпус из прочного материала, заполненный рабочей жидкостью.

Насосное колесо ГДТ присоединено к коленвалу двигателя. Турбинное колесо связано с самой коробкой передач. Между турбинным и насосным колесом также присутствует реакторное колесо, которое является неподвижным. Каждое из колес гидротрансформатора имеет лопасти, которые отличаются по своей форме. Между лопастями реализованы каналы, через которые проходит трансмиссионная жидкость (трансмиссионное масло, ATF, от  англ. Automatic Transmissions Fluid).

Блокировочная муфта необходима для блокировки гидротрансформатора в некоторых режимах работы. Обгонная муфта или муфта свободного хода отвечает за то, чтобы жестко закрепленное реакторное колесо получило возможность вращаться в противоположную сторону.

Теперь давайте рассмотрим, как работает гидротрансформатор. Его работа основана на замкнутом цикле и заключается в том, что от насосного колеса трансмиссионная жидкость подается на турбинное колесо. Затем поток  жидкости поступает к реакторному колесу.

Лопасти реактора сконструированы так, чтобы усиливать скорость потока жидкости АТФ. Затем ускоренный поток перенаправляется на насосное колесо, заставляя его вращаться с большей скоростью Результат — увеличение величины крутящего момента. Стоит добавить, что максимальный момент достигается при вращении гидротрансформатора  на самой малой скорости.

Когда раскручивается коленвал двигателя, происходит выравнивание угловых скоростей  насосного и турбинного колеса, при этом поток трансмиссионной жидкости изменяет направление. Затем происходит срабатывание муфты свободного хода, после чего начинает вращаться реакторное колесо. В этом случае гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты, то есть происходит передача только крутящего момента.

Дальнейший набор скорости приводит к блокировке гидротрансформатора (блокировочная  муфта замкнута), в результате чего происходит прямая передача крутящего момента от мотора к коробке. При этом блокировка ГДТ происходит на разных передачах.

Следует отметить, что  в современных автоматических коробках передач реализован режим работы с проскальзыванием муфты блокировки гидротрансформатора. Такой режим исключает полную блокировку гидротрансформатора.

Данный  режим работы возможно реализовать в том случае, если условия соответствующие, то есть когда нагрузка и скорость подходят для его активации. Главной же задачей проскальзывания муфты становится более интенсивный разгон автомобиля, снижение расхода горючего, более мягкое и плавное включение передач.

Из чего состоит АКПП: как устроена и работает механическая часть коробки

Сама автоматическая коробка передач (АКПП), как и механическая, ступенчато изменяет крутящий момент при движении машины вперед, а также позволяет двигаться назад при включении задней передачи.

При этом в автоматических коробках обычно используется планетарный редуктор. Данное решение компактное, позволяет реализовать эффективную работу. Например, МКПП зачастую имеет два планетарных редуктора, которые соединены последовательно и работают совместно.

Объединение редукторов делает возможным получить необходимое число ступеней (скоростей) в коробке. Простые АКПП имеют четыре ступени (четырехступенчатый автомат), тогда как современные решения могут иметь шесть, семь, восемь, или даже девять  ступеней.

Планетарный редуктор включает в себя несколько последовательных планетарных передач. Такие передачи образуют планетарный ряд. Каждая из планетарных передач включает:

• солнечную шестерню;
• сателлиты;
• коронную шестерню;
• водило;

Возможность изменить крутящий момент и передать вращение становится доступной в том случае, когда происходит блокировка элементов планетарного ряда. Заблокирован может быть один или два элемента (солнечная или коронная шестерня, водило).

Если заблокирована коронная шестерня, тогда происходит увеличение передаточного числа. Если же солнечная шестерня неподвижна, тогда передаточное отношение будет уменьшено. Заблокированное водило означает, что происходит смена направления вращения.

За саму блокировку отвечают фрикционные муфты (фрикционы), а также тормоз. Муфты блокирует детали планетарного ряда между собой, тогда как тормоз удерживает нужные элементы редуктора благодаря соединению с корпусом КПП. В зависимости от конструкции той или иной АКПП, могут быть использованы ленточный или многодисковый тормоз.

Замыкание муфт и тормозов происходит благодаря гидроцилиндрам. Управление такими гидроцилиндрами реализовано из специального модуля (распределительный модуль).

Еще в общей конструкции автоматической коробки может присутствовать обгонная муфта, задачей которой становится удерживание водило, что позволяет предотвратить его вращение в противоположную сторону. Получаются, передачи в АКПП переключаются благодаря фрикционам и тормозам.

Управление АКПП и принцип работы автоматической коробки

Что касается принципов работы АКПП, коробка работает по заданному алгоритму включения и выключения фрикционов и тормозов. Система управления такими включениями и выключениями на современных коробках электронная,  то есть имеет селектор (рычаг), датчики и ЭБУ коробкой передач.

Блок управления автоматической коробкой передач интегрирован в ЭСУД и тесно связан с блоком управления двигателем. По аналогии с ЭБУ двигателем, блок управления АКПП также взаимодействует с различными датчиками, которые передают на него сигналы о частоте вращения КПП, температуре трансмиссионной жидкости, положении педали газа, режимах установки селектора и т.д.

ЭБУ коробкой передач производит обработку полученных сигналов, затем отправляет команды на исполнительные устройства в распределительном модуле. В результате коробка определяет, какую передачу включить в тех или иных условиях (повышенную или пониженную).

При этом нет четкого заданного алгоритма, то есть точка перехода на разные передачи «плавающая» и определяется самим ЭБУ коробкой. Такая особенность позволяет системе работать более гибко.

Гидроблок (он же гидравлический блок, гидроплита, распределительный модуль) фактически осуществляет управление трансмиссионной жидкостью ATF, отвечая за срабатывание фрикционов и тормозов в АКПП. Данный модуль имеет электромагнитные клапаны (соленоиды) и специальные распределители, которые соединены между собой узкими каналами.

Соленоиды нужны для переключения передач, так как они регулируют давление рабочей жидкости в коробке. Работа данных клапанов контролируется и регулируется блоком управления АКПП. Распределители отвечают за выбор рабочих режимов и задействуются посредством рычага (селектора).

За циркуляцию гидравлической жидкости в автоматической коробке отвечает насос коробки. Насосы бывают шестеренчатыми и лопастными, их приводит в действие ступица гидротрансформатора. Важно понимать, что насос вместе с гидроплитой (гидроблоком) являются важнейшими деталями в конструкции гидравлической части коробки автомат.

С учетом того, что в процессе работы коробка имеет свойство нагреваться, АКПП зачастую имеет собственную систему охлаждения. При этом, в зависимости от конструкции, может присутствовать отдельный масляный радиатор коробки автомат, или же охладитель или теплообменник, который включается в общую систему охлаждения силового агрегата.

Что в итоге

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что автоматическая коробка  является целым комплексом механических, гидравлических и электронных устройств. При этом управление осуществляется как гидравликой, так и электронным блоком.

Также следует отметить, что по компоновке автоматические трансмиссии могут отличаться для автомобилей с передним и задним приводом, хотя большинство составных элементов одинаковы.

Если говорить о механической части АКПП, в ее устройстве  использован планетарный ряд, что отличает данный тип коробок от  обычной «механики» (в механической коробке  передач ставят параллельные валы и закрепленные на них шестерни, которые находятся в зацеплении между собой).

Что касается гидротрансформатора,  данное устройство можно считать отдельным элементом АКПП, так как ГДТ ставится между мотором и коробкой, выполняя функции сцепления по аналогии с МКПП.

Также от гидротрансформатора приводится в действие масляный насос внутри коробки автомат. Указанный насос создает рабочее давление трансмиссионной жидкости, что, в свою очередь, позволяет реализовать управление коробкой. 

Напоследок отметим, что не следует  пытаться заводить машину с коробкой  «автомат» без стартера  (с разгона), как это часто практикуется на автомобилях с механической коробкой. Дело в том, что насос АКПП  приводится в действие от двигателя.

Получается, пока ДВС не работает, давления рабочей трансмиссионной жидкости в коробке  не будет.  Это значит, что без давления не удастся реализовать управление АКПП, причем независимо от того, в каком положении будет стоять селектор выбора режима работы. Более того, попытка заводить машину с автоматом «с толкача»  может привести к серьезным поломкам коробки передач.

Читайте также

Принцип работы автоматической коробки передач (АКПП)

04.09.2019 16:42

Подробности

Принцип работы автоматической коробки передач (АКПП)

Существует несколько типов автоматических коробок перемены передач, работа каждой из них имеет ряд особенностей. В общем виде принцип действия современной АКПП заключается в передаче крутящего момента от коленчатого вала двигателя на механизмы трансмиссии. При этом происходит изменение передаточного соотношения в зависимости от положения селектора и акселератора и условий движения автомобиля.

Рассмотрим принцип работы АКПП подробнее:

Двигатель раскручивает маховик, на котором жестко закреплена ведущая турбина. Она вызывает вихреобразное движение эксплуатационной жидкости в картере, что за счет вязкости и трения приводит в действие ведомую турбину. Отсутствие жесткой механической связи обеспечивает возможность вращения их с разной частотой. При больших оборотах гидротрансформатор блокируется для снижения потерь энергии. Усилие передается на первичный вал АКП, где через систему шестеренок происходит изменение передаточного числа. Фрикционные муфты позволяют задействовать нужные секции для обеспечения оптимального режима работы двигателя. Для снижения ударных нагрузок и рывков в машине применяются обгонные муфты, которые имеют свойство проскальзывать на обратном ходе. Управление работой фрикционов осуществляется при помощи гидравлической системы, состоящей из кольцевого исполнительного цилиндра. Гидропривод сжимает определенный пакет из фрикционов, которые приводят в действие соединенную с ними секцию из шестеренок. Давление масла в системе обеспечивает специальным гидронасосом. Управление гидроприводами осуществляется при помощи золотников, перемещение которых в современных коробках обеспечивается соленоидами. В классической АКП они имеют гидравлический привод. В таком варианте управлении осуществляется непосредственно акселератором и центробежным регулятором давления. Переключение передач в современных АКПП осуществляется при помощи селектора или кнопок, смонтированных на спице рулевого колеса. Водитель выбирает режим работы коробки, в электронном блоке управления активируется соответствующая программа. Соленоиды открывают нужные клапаны, и происходит передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии автомобиля. По мере необходимости подключаются ступени с оптимальным передаточным числом. Видео — устройство и работа автоматической коробки передач: Одной из важнейших технических характеристик АКПП является время переключения передачи. Для автомобилей разных классов этот параметр имеет свои значения, при этом разница между ними может быть значительной. Так для большинства массовых автомобилей время срабатывания находится в диапазоне от 130 до 150 мс. Суперкары могут похвастаться втрое меньшим показателем порядка 50 – 60 мс, у болидов он еще меньше – 25 мс. Режимы В настоящее время предусмотрен следующие стандартные режимы работы АКПП:

P (parking) — режим парковки, силовой агрегат и трансмиссия разобщены, селектор заблокирован. Стояночный тормоз используется также как и на машинах с механической коробкой.

R (reverse) — режим заднего хода, селектор невозможно перевести в данное положение при движении автомобиля вперед.

N (Neutral) — на советских автомобилях обозначалась русской буквой «Н», режим предназначен для остановок на срок не более пяти минут или для буксировки на сравнительно небольшие расстояния.

D (Drive) — на отечественных машинах «Д» движение вперед, при этом в действие поочередно приводятся все ступени, за исключением повышающей секции.

L (Low) – принудительная понижающая передача предназначена для обеспечения движения автомобиля в тяжелых дорожных условиях и в пробках малым ходом. Помимо вышеперечисленных существуют и дополнительные режимы АКПП: O/D (overdrive) режим, в котором возможно включение ступени с передаточным числом менее единицы, предназначен для движения по шоссе с постоянной скоростью.

D3 либо O/D OFF предполагает задействование только пониженных передач без овердрайва позволяет избегать частых блокировок гидротрансформатора АКПП. S (иная версия цифра 2) зимний режим для движения в тяжелых дорожных условиях на 1 и 2 передаче или на второй.

L (другой вариант цифра 1) другой диапазон, когда используется исключительно первая ступень для перемещения на стоянках, въезде в гараж и выезде из него. Автоматическая коробка не во всех режимах поддерживает торможение двигателем, что нужно учитывать при эксплуатации автомобиля. Использование обгонной муфты позволяет движение автомобиля накатом. В большинстве машин торможение двигателем возможно только при включении пониженного диапазона из положения P, переход во время движении невозможен. Кнопочные системы управления расположенные на спице руля обычно вводят еще ряд дополнительных режимов АКП: Power либо Sport обеспечивает лучшую динамику разгона автомобиля, с появление электронных контролеров может включаться резким нажатием на акселератор. Snow либо Winter для избегания проскальзывания колес начало движения осуществляется со второй или даже третьей передач.

Shift lock или Shift lock release позволяет разблокировать селектор при выключенном силовом агрегате.

Спортивный режим, включаемый автоматически, еще называют Kickdown, в большинстве моделей его использование возможно только на овердрайве. Для исключения ошибок водителя при переключениях селектора его рычаг блокируется разными способами. Это может быть и специальная кнопка на рычаге и необходимость его утопления вниз для перевода из одного положения в другое. В случае поломки механизмов трансмиссии или возникновения опасности для них АКПП переходит в аварийный режим, возникает вопрос — что это такое? На деле водитель при возникновении такой неисправности имеет возможность добраться до гаража или автосервиса своим ходом. Плюсы и минусы Как и всякое сложное устройство, АКП имеет ряд достоинств и недостатков. Каковы же плюсы и минусы у автоматической коробки передач? Начнем с преимуществ:

Водитель не отвлекается на манипуляции с механической коробкой передач, выбор режима может осуществляться в начале поездки. Это, безусловно, повышает безопасность движения.

Наличие гидротрансформатора обеспечивает более комфортные условия езды без рывков. Это положительно отражается на состоянии элементов трансмиссии и деталях двигателя.

Высокая надежность современных коробок и отсутствие необходимости в сервисном обслуживании весь период службы.

К числу недостатков таких коробок можно отнести более низкий КПД, что приводит к повышению расхода топлива.

Сложность конструкции определяет ее более высокую стоимость, что сказывается на цене транспортного средства.

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

Информация с сайта voditeliauto.ru

Автоматическая коробка передач — принцип работы для чайников

Автоликбез23 октября 2016

Автоматическая коробка передач автомобиля предназначена для передачи мощности двигателя на колеса. Она устанавливает именно ту передачу, которая лучше всего подходит для текущей скорости движения. Автоматическая трансмиссия избавляет водителя от необходимости переключения скорости вручную. Компьютер автомобиля при помощи датчиков определяет, в какой момент необходимо переключить скорость и посылает сигнал в электронном виде на включение или выключение передачи.

Основные элементы автоматической трансмиссии

Механизм автоматической коробки передач автомобиля представляет собой систему рычагов и шестеренок, передающих мощность на ведущие колеса, позволяя двигателю работать наиболее эффективно.

Собирается коробка в алюминиевом кожухе, называемом картером. В нем располагаются главные компоненты автоматической трансмиссии:

1. Гидротрансформатор, выполняющий роль сцепления, но не требующий со стороны водителя производить непосредственное им управление.
2. Планетарный ряд, изменяющий передаточное отношение при переключении.
3. Задний, передний фрикционы, тормозная лента, непосредственно осуществляющие переключение передач.
4. Устройство управления.

Как работает гидротрансформатор?

Гидротрансформатор состоит из следующих основных элементов:

• насоса или насосного колеса;
• турбинного колеса;
• плиты блокировки;
• статора;
• обгонной муфты.

Чтобы понять, как работает автоматическая коробка передач, нужно в целом представлять ее устройство. Так, насос механическим соединением связан с двигателем. Турбинное колесо соединяется с валом КПП при помощи шлицов. При вращении насосного колеса при работающем двигателе создается поток масла, который вращает турбинное колесо гидротрансформатора.

Не помешает знать когда менять масло в автоматической коробе передач.

В этом случае гидротрансформатор выполняет роль обычный гидромуфты, посредством жидкости лишь передавая от двигателя на вал автоматической коробки крутящий момент. При увеличении оборотов двигателя сколь-нибудь существенного увеличения крутящего момента не происходит.

Для преобразования крутящего момента схема автоматической коробки включает статор. Принцип работы заключается в том, что он перенаправляет поток масла обратно на крыльчатку насоса, заставляя ее быстрей вращаться, увеличивая крутящий момент. Чем скорость вращения турбинного колеса по отношению к насосу меньше, тем большая остаточная энергия передается статором посредством возвращаемого масла на насос. Соответственно крутящий момент увеличивается.

Основы работы турбины и насоса АКПП

Турбина всегда вращается медленнее, чем насос. Максимальное соотношение скоростей вращения насоса и турбины достигается при неподвижном автомобиле, уменьшаясь при увеличении скорости транспортного средства (ТС). Связь статора с гидротрансформатором осуществляется через обгонную муфту, способную вращаться лишь в одном направлении.

Лопатки турбины и статора имеют особую форму, за счет чего поток масла перенаправляется на обратную сторону лопаток статора. При этом статор заклинивает и, оставаясь неподвижным, он передает на вход насоса наибольшую энергию масла.

За счет такого режима работы гидротрансформатора обеспечивается максимальная передача крутящего момента. Он увеличивается почти в три раза при трогании автомобиля с места.

При разгоне ТС турбина относительно насоса проскальзывает все меньше до наступления момента, когда колесо статора подхватывается потоком масла, начиная вращаться в направлении свободного хода обгонной муфты. Устройство при этом начинает работать как обычная гидромуфта, не увеличивает крутящий момент. В этом режиме КПД гидротрансформатора не превышает 85%. Такой режим работы сопровождается выделением избытка тепла и повышением расхода топлива.

Назначение блокировочной плиты

Этот недостаток устраняется при помощи специального устройства — блокировочной плиты. Несмотря на механическую связь с турбиной, конструктивно она выполнена так, что может перемещаться вправо и влево. Это устройство включается в работу при достижении автомобилем высокой скорости. По команде устройство управления поток масла меняется таким образом, чтобы он прижимал блокировочного плиту к корпусу гидротрансформатора справа.

При этом турбина и насос связываются друг с другом механически. Для повышения сцепления на внутреннюю сторону корпуса гидротрансформатора наносится специальный фрикционный слой. Таким образом двигатель связывается с выходным валом автоматической коробки. Естественно такая блокировка сразу выключается даже при незначительном торможении автомобиля.

Выше был описан лишь один из способов блокировки гидротрансформатора. Однако любой другой способ преследует ту же самую цель — предотвратить проскальзывание турбины по отношению к колесу насоса. Обычно описанный режим действия в различных источниках называется Lock-Up.

Работу гидротрансформатора для чайников будет проще понять, если вместо турбины и насоса представить два простых вентилятора, один из которых работает от сети, а другой вращается за счет создаваемого первым вентилятором потока воздуха. Только вместо воздуха здесь выступает масло, а лопасти первого вентилятора (насоса в случае АКПП) приводятся в движение не за счет электричества, а за счет механического соединения с валом двигателя автомобиля.

Планетарные ряды

Гидротрансформатор может увеличивать крутящий момент, но лишь до определенного предела. Устройство автоматической коробки передач для более значимого увеличения момента, например, при преодолении подъемов, а также для движения задним ходом предусматривает планетарные ряды. Планетарная передача также обеспечивает ровное переключения скоростей при движении без потери мощности мотора. Благодаря ей переключение происходит без толчков, случающихся при работе обычной трансмиссии.

Планетарный ряд включает следующие элементы:

• солнечную шестерню;
• сателлиты;
• эпицикл;
• водило.

Планетарным ряд называются из-за того, что фрикционные колеса, вращающиеся одновременно вокруг своих осей и перемещающиеся вместе с этими осями, очень напоминают планеты солнечной системы. От их взаимного положения зависит, какая в данный момент включена передача.

Как переключаются передачи в АКПП?

Переключение передач или изменение в планетарном редукторе передаточного числа осуществляется блокировкой и разблокировкой элементов планетарного ряда посредством тормозных лент и фрикционов. В гидравлической системе автоматической коробки передач автомобиля непосредственно переключение передач осуществляется клапаном. Трехскоростная коробка имеет два таких клапана, один из которых осуществляет переключение с первой передачи на вторую, другой — со второй на третью. Четырехскоростная коробка имеет уже три клапана.

Другие виды АКПП

Помимо рассмотренной гидравлической трансмиссии сегодня широко распространены другие типы автоматических коробок:

1. Вариаторная АКПП. В этом типе трансмиссии фиксированного передаточного числа для передач не существует. Поэтому такая АКПП называется бесступенчатой. Принцип работы в том, что в отличие от других «автоматов» она более эффективно использует мощность двигателя. Вследствие этого автомобили, оснащенные данным типом трансмиссии являются более экономичными и комфортными.
2. Роботизированная КПП. Автоматической такую коробку можно назвать условно, так как по сути она является обычной «механикой», где функция педали сцепления возложена на электронный блок. Автомобили с какими коробками также являются довольно экономичными, но менее комфортными, так как зачастую переключение передач в автоматическом режиме сопровождается рывками.

Таким образом, помимо наиболее распространенной гидравлической АКПП существует еще несколько видов автоматических коробок, различающихся своей конструкцией. Отличаются они ценой, экономичностью, комфортом управления авто. Общее же то, что водитель избавлен от необходимости самостоятельного выбора и переключения передач.

Что такое автоматическая коробка передач: принцип и работа

Сегодня мы поговорим об автоматической коробке передач. Все мы пользуемся велосипедами и автомобилями. Все мы знаем, что нам нужна коробка передач или коробка передач, чтобы изменять крутящий момент в зависимости от условий движения. Раньше мы использовали ручную коробку передач, в которой есть рычаг с ручным или ножным управлением и сцепление, через которое мы переключаем передачу в соответствии с условиями движения. Но знайте, что торговля меняется, и автомобиль переходит на автоматическую коробку передач.В наши дни многие автомобили и скутеры используют автоматическую коробку передач, которая проста в обращении и удобна в использовании. Но возникает вопрос, как работает АКПП? Используем ли мы обычную коробку передач в автоматической коробке передач или есть другое устройство? Изменим ли мы наш автомобиль с механической коробкой передач на автоматическую коробку передач без замены коробки передач? Сегодня я буду обсуждать эту тему, и если у вас возникнут какие-либо вопросы, пожалуйста, оставьте их в поле для комментариев. Я скоро вернусь к вам.Перед тем, как начать этот пост, прочтите следующий пост.

Принцип автоматической трансмиссии:

В механической трансмиссии мы использовали скользящую сетчатую или синхронизирующую коробку передач, а в автоматической трансмиссии мы использовали эпициклическую коробку передач. В этом типе коробки передач не используются скользящие кулачки или шестерни для включения, но разные скорости передачи достигаются путем простого затягивания тормозных лент на зубчатом барабане. Он состоит из солнечной шестерни, шестерни или планетарной шестерни и зубчатого венца. Кольцевая шестерня содержит зубья на своей внутренней окружности и окружена тормозной лентой.Тормозная лента приводится в действие гидравлическим давлением гидравлического масла. Это контролируется электронным датчиком или движением к скорости автомобиля, нагрузкой и открытием клапана акселератора. Планетарные шестерни находятся в постоянном зацеплении как с солнечной шестерней, так и с коронной шестерней, и могут свободно вращаться на своих осях, поддерживаемых несущей рамой, которая, в свою очередь, соединена с приводным валом. Когда коронная шестерня блокируется тормозной лентой, вращающаяся солнечная шестерня заставляет вращаться планетарные шестерни. Поскольку коронная шестерня не может двигаться.Планетарные передачи вынуждены перебираться через нее. В этом положении коронная шестерня действует как направляющая для перемещения планетарных шестерен. Таким образом, ведомый вал, соединенный с водилом планетарной шестерни, вращается. Когда коронная шестерня отпущена, она может свободно перемещаться вследствие вращения планетарных шестерен, которые вращаются вокруг своей оси. В этом положении сателлиты не двигаются, и, следовательно, ведомый вал остается неподвижным. Планетарный редуктор содержит ряд таких узлов для получения различных понижений скорости.

Компонент автоматической трансмиссии:

Основным компонентом автоматической трансмиссии является корпус гидротрансформатора, масляный поддон и удлинительный корпус. В корпусе преобразователя находится преобразователь крутящего момента, в корпусе находится эпициклическая зубчатая передача, а в корпусе расширения находится выходной вал. Масляный поддон прикручен к корпусу болтами. Вся трансмиссия крепится к блоку двигателя с помощью болтов через отверстия во фланце корпуса гидротрансформатора.

Работа автоматической коробки передач:

Работа автоматической коробки передач такая же, как и у механической коробки передач, за исключением того, что она управляется гидравлически управляемой тормозной системой. В автоматической коробке передач вал двигателя соединен со сцеплением, а затем — с турбиной гидротрансформатора. Гидротрансформатор приводит в движение коронную шестерню первой зубчатой ​​передачи через свободное колесо. Привод коронной шестерни второй зубчатой ​​передачи затем берется из водила планетарной передачи первой зубчатой ​​передачи, так что они действуют последовательно.Это устройство обеспечивает три скорости движения вперед и одну скорость назад за счет последовательного применения тормоза.

Сегодня мы обсудили автоматическую коробку передач: принцип и работу.Если у вас есть какие-либо вопросы, просьба комментировать. Если у вас есть какие-либо вопросы по этой статье, не забудьте поделиться ею в социальных сетях. Подпишитесь на наш сайт для получения более информативных статей. Спасибо, что прочитали.

Конструкция автоматической трансмиссии | Строительство автомобилей

Изобретение автоматической трансмиссии — впечатляющий шаг к совершенствованию трансмиссии автомобиля. Использование автоматических трансмиссий в легковых автомобилях значительно облегчило управление автомобилем, и водитель перестал обращать внимание на переключение передач.

Полезную информацию о конструкции АКПП вы можете прочитать ниже. Кроме того, вы узнаете, как работает автоматическая коробка передач и основные различия между механической и автоматической коробками передач.

Преимущество автоматической коробки передач в том, что водителю не нужно постоянно следить за переключением передач. Необходимая скорость включается автоматически в зависимости от нагрузки двигателя и скорости движения.

• Повышенный комфорт езды за счет освобождения водителя;
• Автоматическое переключение передач в зависимости от нагрузки двигателя, скорости движения;
• Защита двигателя и шасси автомобиля от перегрузки;
• Выбор между ручным и автоматическим переключением передач.

Автоматические коробки передач делятся на два типа в зависимости от системы управления и контроля трансмиссии.

1. Коробка автоматическая с гидравлическим устройством;
2. Коробка автоматическая с электронным устройством управления .

Автоматические трансмиссии могут отличаться конструктивными особенностями в зависимости от привода автомобиля: передний или задний.

Автоматическая коробка передач переднеприводных автомобилей оборудована главным редуктором — дифференциалом.

Принцип работы АКПП практически такой же, и для выполнения своих функций АКПП оснащена гидротрансформатором, механизмом выбора режима движения, блоком управления и контроля.

Гидротрансформатор представляет собой муфту в механической коробке передач, но не требует прямого управления со стороны водителя и выполняет все операции автоматически.

Планетарная передача — блок шестерен, служащий для изменения передаточного числа при переключении передач.

Лента тормозная, передняя и задняя муфты являются вспомогательными элементами, благодаря которым осуществляется переключение передач.

Устройство управления автоматической коробкой передач — это узел, отвечающий за управление и состоящий из поддона автоматической коробки передач, шестеренчатого насоса и клапанной коробки.

Гидротрансформатор для передачи крутящего момента двигателя на элемент автоматической коробки передач, сглаживания вибрации двигателя, привода масляного насоса. Масляный насос создает рабочее давление трансмиссионной жидкости в гидротрансформаторе и системе управления и контроля. Устанавливается в корпусе между двигателем и коробкой передач и управляет функцией сцепления.Гидротрансформатор в процессе эксплуатации подвергается высоким нагрузкам, поэтому его детали не изнашивались, он заполнен трансмиссионной жидкостью.

Planetary Gear — В автоматических трансмиссиях используются планетарные передачи. В корпусе АКПП присутствует несколько планетарных механизмов, обеспечивающих необходимые передаточные числа. Передача крутящего момента от двигателя к колесам происходит с помощью фрикционных дисков через планетарные передачи, дифференциал и другие устройства. Управление устройствами осуществляется системой управления и контроля с помощью трансмиссионной жидкости.

Лента тормозная — устройство, предназначенное для блокировки элементов планетарной передачи.

Коробка клапанов — система каналов с клапанами и плунжерами, функция которых — контроль и управление. Основная функция корпуса клапана — определять и преобразовывать скорость движения, нагрузку двигателя и давление на педаль газа в гидравлические сигналы. Благодаря этим сигналам фрикционные блоки вступают в работу, последовательно включаясь и выходя из рабочего состояния, тем самым изменяя передаточное число в АКПП АКПП.

| Mister Transmission

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

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

Первые автоматические трансмиссии

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

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

Трансмиссия Hydra-Matic

Оригинальная трансмиссия Hydra-Matic была одной из самых важных инноваций в истории автомобиль. Это была не первая автоматическая коробка передач, но она была первой, которая действительно работала, и ее оглушительный коммерческий успех проложил путь для каждой последующей автоматической коробки передач.

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

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

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

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

1. Введение

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

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

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

2. Определение обобщенной нагрузки транспортного средства

2.1. Определение

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

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

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

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

2.2. Преобразование формулы нагрузки транспортного средства

Уравнение (1) получается прямым транспонированием уравнения динамики транспортного средства, которое имеет легко понятную форму.Однако уравнение дополнительно преобразуется, чтобы облегчить следующую операцию распознавания условий движения.

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

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

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

Второй член — это аэродинамическое сопротивление, где — коэффициент аэродинамического сопротивления, — площадь лобовой поверхности и — скорость транспортного средства в единицах км / ч.

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

Затем члены перемещаются в правую часть (2). Член слева — это текущий выходной крутящий момент редуктора, а член справа — это сумма всех типов моментов сопротивления в условиях нулевой нагрузки. На основе (1) нагрузка транспортного средства может быть переопределена следующим образом:

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

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

2.3. Принцип распознавания условий движения на основе нагрузки транспортного средства

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

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

3. Анализ факторов влияния обобщенного распознавания нагрузки транспортного средства

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

3.1. Распознавание нагрузки транспортного средства в состоянии нулевой нагрузки

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

3.2. Фактор сорта

3.2.1. Подъем на гору

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

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

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

3.2.2. Состояние на спуске

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

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

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

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

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

3.3. Массовый коэффициент нагрузки

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

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

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