Назначение, устройство трансмиссий полноприводных автомобилей

Назначение, устройство трансмиссий полноприводных автомобилей.

 

  Автомобили, у которых все колеса ведущие, называют полноприводными. Если крутящий момент передается на все колеса, улучшается способность автомобиля двигаться в плохих дорожных условиях. Это послужило толчком к созданию огромного семейства внедорожных автомобилей. Такие автомобили называют автомобилями повышенной проходимости. В некоторых странах легковые автомобили повышенной проходимости принято называть SUV (Sport Utility Vehicle – автомобили для спорта) или RV (Recreational Vehicle – автомобили для отдыха). Некоторые автомобили С приводом на четыре колеса обозначают AWD (All Wheel Drive – все колеса ведущие) или AD (4 Wheel Drive – привод на четыре колеса), а иногда просто 4×4. Сейчас имеется большой выбор полноприводных автомобилей, предназначенных для движения по дорогам с усовершенствованным покрытием. Большинство мировых производителей легковых автомобилей в своей номенклатуре серийных автомобилей имеют вариант с приводом на все колеса.

   Трансмиссия полноприводного автомобиля конструктивно сложнее, дороже и тяжелее, чем у автомобиля с двумя ведущими колесами. Кроме того, механические потери в такой трансмиссии выше. Дополнительная масса и потери мощности снижают общие показатели и ухудшают топливную экономичность автомобиля. В то же время сопротивление качению ведущих колес меньше, чем ведомых, что в некоторой степени (но не полностью) компенсирует потери. Несмотря на недостатки полного привода, его преимущества часто являются более важными. Очевидно, что помимо улучшения внедорожных свойств, полный привод мощного автомобиля дает преимущества при движении по скользкой дороге и обеспечивает более интенсивный разгон. Влияние полного привода на управляемость и устойчивость более сложное, но несомненно, что полный привод дает преимущество в устойчивости на скользких дорогах, а главное – он обеспечивает более легкое управление автомобилем в критических ситуациях. На сухих дорожных покрытиях с высоким сцеплением преимущества такого привода не столь очевидны. Для автомобилей повышенной проходимости важно не только обеспечить хорошее сцепление колес с опорной поверхностью, но и обеспечить большой дорожный просвет, чтобы автомобиль не застрял на неровностях дороги. Кроме того, внедорожные автомобили, как правило, оборудуются трансмиссиями с понижающей передачей, которая дает возможность увеличить крутящий момент, подводимый к ведущим колесам, и обеспечить уверенное движение на малых скоростях.

    Легковые автомобили с приводом на четыре колеса могут иметь или постоянный привод всех колес, или подключаемый ко всем колесам при необходимости. Существуют конструкции полноприводных трансмиссий, в которых обеспечивается постоянный привод на передние (автомобили Toyota RAV4, Honda CRV и др.) или задние колеса (автомобили Ford Explorer, Nissan Terrano и др.), а привод на другие два колеса включается при необходимости. Причем это включение может происходить автоматически, в зависимости от условий движения, или вручную по желанию водителя.В любом автомобиле, имеющем привод на четыре колеса, независимо от расположения двигателя, необходимо разделить крутящий момент, получаемый на ведомом вале коробки передач, на два направления и передать один к переднему мосту, а другой к заднему. Кроме того, требуются две главные передачи: одна для привода передних колес, а другая задних соответственно. При движении автомобиля по криволинейной траектории каждое из четырех колес автомобиля проходит различный путь. Следовательно, каждое колесо совершает при повороте разное число оборотов.

То же самое происходит при прямолинейном движении автомобиля, если диаметры колес отличаются (различный износ шин, разное давление в шинах). Как было показано выше, для уменьшения неизбежных потерь при движении автомобиля необходимо применять дифференциал. Автомобиль с четырьмя ведущими колесами должен иметь три дифференциала, по одному между колесами передней и задней осей   (межколесные   дифференциалы) и один между осями автомобиля (межосевой дифференциал).

Полноприводные версии легковых автомобилей, которые не предназначены для движения по бездорожью, имеют в своей основе стандартную версию легкового автомобиля. Некоторые легковые автомобили выпускаются только в полноприводном варианте и не имеют аналогов с приводом на одну ось. Примером могут послужить многие автомобили Subaru или автомобиль Jaguar типа X. Наиболее просто переоборудовать в полноприводный вариант переднеприводный автомобиль с продольным расположением двигателя и коробки передач (большинство автомобилей Audi). В таком варианте крутящий момент к задней оси поступает от коробки передач через карданную передачу. Задняя ось дополняется главной передачей, а межосевой дифференциал устанавливается в картере коробки передач.

Если базовый автомобиль имеет привод только на задние колеса, а двигатель расположен спереди, при его переоборудовании в полноприводный вариант не обойтись без раздаточной коробки с межосевым дифференциалом, которая может быть объединена с коробкой передач.

Переднеприводные автомобили с поперечным расположением двигателя гораздо труднее переделать в полноприводный вариант. Обычно картер главной передачи располагают за двигателем и используют карданную передачу, соединяющую переднюю главную передачу с дополнительной главной передачей задней оси. Для любого автомобиля с четырьмя ведущими колесами важно обеспечить движение автомобиля в случае, если одно из колес теряет сцепление с дорогой. Если одно из колес на оси буксует, то дифференциал передает на другое крутящий момент, недостаточный для движения. Если автомобиль имеет привод на четыре колеса и три дифференциала, то достаточно попасть одним колесом на скользкую поверхность, чтобы лишить автомобиль способности тронуться с места. Существуют различные способы борьбы с этим нежелательным свойством. Один из таких способов  это блокировка дифференциала. При заблокированном дифференциале крутящий момент, подводимый к колесам с лучшим сцеплением, увеличивается. Необходимо учитывать, что, если вся величина крутящего момента передается в одном направлении, карданный вал и полуоси должны быть сделаны более прочными, чтобы исключить возможность их поломки. Внедорожные автомобили, работающие в сложных условиях, могут иметь устройства, блокирующие как межосевой, так и задний межколесный дифференциалы. Блокировка дифференциала передней оси обычно не предусматривается из-за негативного воздействия на управляемость автомобиля.

Другим распространенным способом улучшения характеристик трансмиссий современных полноприводных автомобилей является применение различных устройств повышенного трения, применяющихся в качестве межосевых и задних дифференциалов. Самый простой способ заключается в создании дополнительного трения при проскальзывании деталей в дифференциале. Здесь, однако, требуется ограничить величину проскальзывания таким образом, чтобы оно не оказывало чрезмерного влияния на возможность движения колес автомобиля с небольшой разницей в угловых скоростях при обычном повороте. Таким образом, дифференциалы повышенного трения должны быть такими, чтобы передавать только часть крутящего момента на колесо с хорошим сцеплением.

Следует помнить что любой дифференциал повышенного трения, независимо от места его расположения (в раздаточной коробке или ведущих мостах) отнимает часть механической энергии переводя ее в тепло, а значит увеличивает расход топлива. Повышается также изнашивание шин и трансмиссии в целом. Гораздо лучше, если дифференциал сможет «почувствовать» момент начала проскальзывания колеса и сумеет перераспределить крутящий момент на отстающее колесо. Другими словами, желательно использовать самоблокирующийся дифференциал.

 

 

Устройство и принцип работы контактно-транзисторной системы зажигания.

 

 

Схема включения. Основной отличительной особенностью схемы контактно-транзисторной системы зажигания от классической является наличие транзисторного коммутатора. Поэтому особенности схемы и работы контактно-транзисторной системы определяются схемным решением коммутатора.

На отечественных автомобилях применяют контактно-транзисторную систему (рис. 52) с коммутатором ТКЮ2, добавочным резистором СЭ107, катушкой зажигания Б314 и распределителями ряда типов (Р4-Д, Р13-Д, Р133, Р137 — все 8-искровые).

Основным элементом транзисторного коммутатора ТК102 является мощный германиевый транзистор Т(ГТ701А), эмиттерно-коллекторный переход которого включен в цепь первичной обмотки катушки зажиганияБ114. База транзистора через первичную обмотку импульсного трансформатора ИТ соединена с прерывателем распределителя, а через вторичную — с эмиттером.

При включенном выключателе Вз транзистор коммутатора может находиться в открытом или закрытом состоянии в зависимости от того, замкнуты или разомкнуты контакты прерывателя. Если    контакты     прерывателя разомкнуты, транзистор находится в закрытом состоянии, так как потенциалы базы   и эмиттера одинаковы. Сопротивление   транзистора при этом составляет   сотни   Ом и тока в первичной обмотке катушки зажигания не будет.

Если    контакты    прерывателя замкнуты, в схеме ток идет по цепи: положительный вывод аккумуляторной батареи - амперметр — контакты выключателя зажигания — добавочный  резистор — первичная обмотка   катушки  зажигания — резистор  R  коммутатора — первичная обмотка импульсного трансформатора — контакты прерывателя — корпус автомобиля — отрицательный вывод аккумуляторной батареи. В результате падения напряжения на резисторе R потенциал базы стареет меньше потенциала эмиттера и транзистор откроется. При этом сопротивление транзистора составляет доли Ома, благодаря чему ток, протекающий через первичную  обмотку   катушки  зажигания,  достигает максимальной величины (около 8А).

С возрастанием частоты вращения коленчатого вала из-за уменьшения   времени   замкнутого  состояния   контактов   прерывателя ток уменьшается до ЗА. Через контакты прерывателя проходит лишь ток базы транзистора, не превышающий 0,9 А при неработающем двигателе и уменьшающийся до 0,3 А с увеличением частоты вращения.

При размыкании контактов прерывателя исчезает ток в первичной обмотке импульсного трансформатора ИТ,что приводит к резкому уменьшению магнитного потока в его сердечнике. В результате во вторичной обмотке этого трансформатора индуктируется э. д. с., приложенная к переходу эмиттер—база в обратном направлении, т. е. потенциал базы становится больше потенциала эмиттера, и транзистор закрывается. Применение импульсного трансформатора обеспечивает так называемое активное запирание транзистора, благодаря чему ускоряется процесс переключения транзистора.

Когда транзистор переходит в закрытое состояние, прерывается ток первичной обмотке катушки зажигания, а во вторичной обмотке индуктируется э. д. с. от 17 до 30 кВ. Высокое напряжение от вторичной обмотки катушки зажигания подается через распределитель к очередной свече.

При прерывании тока в первичной обмотке катушки зажигания индуктируется э. д. с. самоиндукции величиной до 100 В. При низкой частое вращения коленчатого вала или при обрыве цепи высокого напряжения величина э. д. о. самоиндукции значительно возрастает, что может привести к пробою эмнгтерио-коллекторного перевода транзистора. Для предохранения транзистора от пробоя параллельно первичной обмотке катушки зажигания включен стабилитрон Д2 (Д817В), напряжение стабилизации которого составляет около 80 В. Если 9. д. с. самоиндукции превысит указанное значение, стабилитрон пробивается и ток, вызнанный э. д. с. самоиндукции, замыкается через стабилитрон Д2 г диод Д/. Диод Д1 (Д220) препятствует прохождению через стабилитрон тока от аккумуляторной батареи.

При величине э. д. с. самоиндукции, меньшей напряжения пробоя стабилитрона Д2, ток, ею вызванный, идет на заряд конденсатора С1. В результате этого резко уменьшается выделяемая на транзисторе мощность в момент его запирания, а следовательно, и его нагрев.

Электролитический конденсатор С2 служит для сглаживания импульсов, возникающих в источниках питания, и тем самым защищает схему от перенапряжений. Такие импульсные перенапряжения могут достигать значительных величин при неисправности генераторной установки переменного тока.

Добавочный резистор СЭЮ7 выполнен из двух секций RД1 и RД2. Секция RД2 включена в цепь первичной обмотки катушки зажигания постоянно. Секция ЯД1 при пуске закорачивается контактами реле стартера или дополнительного реле. Таким образом компенсируется (как и в классической системе зажигания) уменьшение напряжения аккумуляторной батареи при питании стартера. В наконечниках, соединяющих высоковольтные провода со свечами, устанавливают подавительные резисторы.

Недостатки контактно-транзисторной системы зажигания

Малая сила тока в цепи управления транзистора (0,3— 0,8 А) предъявляет особые требования к чистоте поверхности контактов прерывателя. При незначительном увеличении сопротивления контактов прерывателя из-за окисления, загрязнения, замасливания и т. п, сила тока управления транзистором снижается, транзистор не открывается и двигатель не запускается.

 

Уравнения расхода топлива при эксплуатации автомобиля.

 

Совокупность свойств определяющие расходы топлива при эксплуатации автотранспортного средства в конкретных дорожных условиях, называется топливной экономичностью. Зачастую расход топлива измеряется в литрах на единицу пробега автомобиля и называется путевой расход, (qп).

qп=100×Q/Sа

Q – общий расход топлива, литры;

Sa – пробег автомобиля, километры;

Так как путевой расход топлива (qп) не учитывает полезную работу совершаемую автомобилем (груженый автомобиль тратит больше топлива, чем не груженный), имеется более объективное измерение – расхода топлива в граммах на единицу транспортной работы (qр).

 

qр=1000×(Q×ρт)/(m тр×S гр )

 

mтр – масса перевезенного груза (число пассажиров), [кг] (пассажиры);

Sгр – пробег автомобиля  с грузом, [км];

ρт – плотность топлива, [кг/л];

Таким образом, данное измерение расхода топлива является более правильным, но не практичным в связи с трудностями измерения транспортной работы выполненной автомобилем.

Оценка топливной экономичности

Для исследования топливной экономичности установлены следующие показатели: Контрольный расход топлива (КРТ) – данный показатель устанавливается при движении автомобиля с постоянной скоростью на высшей передаче на специальном испытуемом участке (длинной 4000 м).

Скорость, при которой устанавливается (Vкрт) для автомобилей массой ≤ 3,5 т:

 

При максимальной скорости (Vmax) более 120 км/ч → Vкрт = 120 км/ч;

При максимальной скорости (Vmax) менее 120 км/ч, но больше 90 км/ч → Vкрт = 90 км/ч;

При максимальной скорости (Vmax) менее 90 км/ч → Vкрт = 0,9 · Vmax;

Скорость, при которой устанавливается (Vкрт) для грузовых автомобилей и междугородних автобусов:

 

При максимальной скорости (Vmax) более 80 км/ч → Vкрт = 60, 80 км/ч;

При максимальной скорости (Vmax) менее 80 км/ч → Vкрт = 40, 60 км/ч;

Обобщая эти данные, КРТ определяется при нормировании скорости движения.

 

Расход топлива в магистрально-ездовом цикле на дороге (РТМЦд) – этой оценке подвергаются все автомобили, кроме городского транспорта.

 

При движении по магистральному циклу, режимы движения задаются картой и схемой цикла. Максимальная скорость движения не должна превышать 60, 90 и 120 км/ч в зависимости от технической характеристики автомобиля.