Локальная сеть управляющих устройств АКПП

Введение 

   Одна из наиболее актуальных проблем современного автомобилестроения - упрощение и облегчение управления автомобилем не может быть решена без автоматизации управления трансмиссией. Как показывает более чем 50-летний опыт создания автоматических трансмиссий, их совершенствование идет по двум направлениям: автоматизация управления механическими трансмиссиями, состоящими из ступенчатой коробки передач и фрикционного сцепления (т.е. такими трансмиссиями, которыми оборудуется подавляющее большинство выпускаемых автомобилей), и оснащение автомобилей автоматическими специализированными трансмиссиями, обеспечивающими наиболее удобное, простое и легкое управление, высокую комфортабельность автомобиля. 

   По уровню автоматизации управления трансмиссии могут быть разделены на полуавтоматические, которые автоматизируют управление не целиком всей трансмиссией, а только отдельными ее узлами (например, сцеплением), и автоматические, управляемые без участия водителя. 

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

   Благодаря достижениям микроэлектроники решение проблемы автоматического управления обычными фрикционными сцеплениями обрело реальную базу, так как именно электроника способна сформировать необходимые режимы работы фрикционного сцепления: принудительное выключение на период переключения передач и при снижении частоты вращения коленчатого вала до уровня, соответствующего режиму холостого хода двигателя; принудительную блокировку, гарантирующую его работу без пробуксовки, после того как в процессе разгона автомобиля отпадает надобность в получении разности частот вращения коленчатого вала двигателя и ведущего вала коробки передач; регулирование момента трения по заданным законам во время разгона автомобиля с целью наименьшего буксования при одновременном сохранении высоких тягово-скоростных качеств автомобиля. 

   Первые два режима реализуются достаточно простыми средствами, поскольку для них необходимо только выработать команды либо полного включения, либо полного выключения сцепления. Последний режим, особенно с учетом того, что регулирование момента трения должно выполняться по законам, предусматривающим оптимальную работу сцепления при самых разнообразных условиях движения автомобиля, осуществить гораздо труднее. Но электронике это по силам, поскольку она может фотографически точно воспроизвести самые эффективные варианты действий водителя при обычном (неавтоматическом) управлении сцеплением. 

   Возьмем, к примеру, режимы трогания автомобиля с места и его разгон. При неавтоматизированном управлении передаваемый сцеплением крутящий момент в момент нажатия водителем на педаль подачи топлива (т.е. при увеличении частоты вращения коленчатого вала) и одновременном отпускании педали сцепления возрастает. Очевидно, что при переходе на автоматическое управление сцеплением такой закон регулирования крутящего момента должен быть сохранен. У водителя остается только одна функция - нажимать на педаль подачи топлива. 

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

1.Общее устройство и принцип действия АКПП планетарного типа с гидротрансформатором 

   Автоматическая коробка передач (сокращенное название АКПП, обиходное название – коробка-автомат) является самым распространенным устройством изменения крутящего момента, применяемым в автоматической трансмиссии автомобиля. Традиционно автоматической называют гидромеханическую коробку передач. 

   Автоматическая коробка передач имеет следующее устройство:  

• гидротрансформатор;

 

• механическая  коробка передач;

 

• насос рабочей  жидкости;

 

• система охлаждения рабочей жидкости;

 

• система управления.

 

   На коробках-автоматах, устанавливаемых на переднеприводные легковые автомобили, в конструкцию включены главная передача и дифференциал.  

   Гидротрансформатор предназначен для передачи и изменения крутящего момента от двигателя к механической коробке передач. Конструкция гидротрансформатора включает:  

• насосное колесо;

 

• турбинное колесо;

 

• реакторное  колесо;

 

• блокировочная муфта;

 

• муфта свободного хода;

 

• корпус  гидротрансформатора.

 
 

   Насосное колесо соединено с коленчатым валом двигателя. Турбинное колесо связано с механической коробкой передач. Между насосным и турбинным колесами располагается неподвижное реакторное колесо. Все колеса гидротрансформатора оснащены лопастями определенной формы, между которыми предусмотрены каналы для прохода рабочей жидкости.  

   Блокировочная муфта служит для блокировки гидротрансформатора в определенных режимах работы автомобиля. Муфта свободного хода (обгонная муфта) обеспечивает вращение жестко закрепленного реакторного колеса в противоположную сторону.  

   Все конструктивные элементы гидротрансформатора расположены в корпусе, который заполнен специальной рабочей жидкостью.  

   Работа гидротрансформатора осуществляется по замкнутому циклу. От насосного колеса поток жидкости передается на турбинное колесо, далее на реакторное колесо. За счет конструкции лопастей реактора скорость потока усиливается. Поток направляется на насосное колесо и заставляет его вращаться быстрее, тем самым увеличивается величина крутящего момента.    Максимальную величину крутящего момента гидротрансформатор развивает на минимальной скорости. С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя, угловые скорости насосного и турбинного колес выравниваются, а поток жидкости меняет свое направление. При этом срабатывает муфта свободного хода и реакторное колесо начинает вращаться. Гидротрансформатор работает в режиме гидромуфты (передает только крутящий момент).  

   Блокировка гидротрансформатора происходит с дальнейшим ростом скорости, при этом замыкается блокирующая муфта, и передача крутящего момента от двигателя к механической коробке передач происходит напрямую.  
 

   Механическая коробка передач в составе АКПП служит для ступенчатого изменения крутящего момента, а также обеспечивает движение автомобиля задним ходом. На автоматических коробках, как правило, применяются планетарные редукторы, отличающиеся компактностью и возможностью соосной работы. Механическая коробка передач состоит из нескольких (обычно двух) планетарных редукторов, соединенных последовательно для совместной работы. Объединение планетарных редукторов позволяет обеспечить необходимое число ступеней работы. Современные автоматические коробки выполняются шестиступенчатыми, семиступенчатыми (Mercedes) и даже восьмиступенчатыми (Lexys).  

  

Планетарный редуктор в коробке передач имеет название планетарный ряд. 

    Планетарный ряд имеет следующее устройство:  

солнечная шестерня;  

сателлиты;  

коронная шестерня;  

водило.  
 
 
 
 

                                                             Схема автоматической коробки передач 

  

   Передача вращения производится при условии блокировки одного или двух элементов планетарного ряда (солнечной шестерни, коронной шестерни, водила). Блокировку осуществляют соответствующие фрикционные муфты и тормоза. Муфта блокирует элементы планетарного ряда между собой и, тем самым, обеспечивает передачу крутящего момента. Тормоз удерживает конкретные элементы за счет соединения с корпусом коробки. Муфты и тормоза приводятся в действие с помощью гидроцилиндров, которые управляются из распределительного модуля. В конструкции коробки может применяться обгонная муфта, которая удерживает водило от вращения в противоположную сторону.  

   Таким образом, механизмами переключения передач в автоматической коробке являются фрикционные муфты и тормоза. Работа АКПП заключается в выполнении определенного алгоритма включения и выключения муфт и тормозов.  

   Циркуляцию рабочей жидкости в автоматической коробке передач осуществляет шестеренный насос. Насос приводится в действие от ступицы гидротрансформатора.  

    
 
 
 
 

1-Планетарные передачи 

2-Гидротрансформатор 

3-Фрикционные  пакеты 

4-Демпфер крутильных  колебаний 

5-Фланец ведомого  вала 

6-Масляный фильтр  
 
 

АКПП, устанавливающаяся  на автобусы SCANIA  
 

  Охлаждение рабочей жидкости в АКПП производит соответствующая система. Рабочая жидкость может охлаждаться в охладителе (теплообменнике), включенном в систему охлаждения двигателя. Ряд конструкций коробок имеет отдельный радиатор рабочей жидкости.  

   Непосредственное управление АКПП осуществляется рычагом селектора.      Выбор нужного режима работы коробки производится перемещением рычага в определенное положение:  

Р – режим  парковки;  

R – режим  заднего хода;  

N – нейтральный  режим;  

D – движение  вперед в режиме автоматического  переключения передач;  

S – спортивный  режим. 
 
 
 
 
 
 
 

2. Электронная система управления АКПП

 

   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Схема электронной системы управления АКПП: 1- рычаг переключения передач; 2 – переключатель программ; 3 – принудительное включение пониженной передачи; 4 – датчик угла поворота дроссельной заслонки;

5 – крутящий  момент двигателя (сигнал 1); 6 –  частота вращения коленчатого  вала двигателя (сигнал зажигания); 7 – коробка передач; 8 – датчик  частоты вращения ведомого вала (мин^-1); 9 – регулятор давления; 10 – соленоидные клапаны; 11 – электронный блок управления (ECU); 12 – индикатор отказов; 13 – уменьшение крутящего момента двигателя регулированием зажигания; 14 – блок диагностики. 

   В автоматических трансмиссиях первого поколения системы управления были целиком гидравлическими. В них формировались сигналы, пропорциональные скорости движения автомобиля (давление скоростного регулятора) и загруженности двигателя (давление клапана-дросселя). В зависимости от соотношения этих двух сигналов в коробке передач и происходили соответствующие переключения. В дальнейшем гидравлику стали использовать только в качестве исполнительной части системы управления. Все остальные функции на современных автомобилях переданы компьютерному блоку управления, который, получая информацию в виде сигналов от многочисленных датчиков, обрабатывает и анализирует ее и принимает решение о переключении передач, обеспечивая при этом и соответствующее качество переключения. Кроме того, электронный блок управления постоянно контролирует исправность системы, записывая в свою память коды неисправностей тех элементов, в которых происходили сбои в процессе работы. Эту способность блока управления называют функцией самодиагностики.  

   На современных автоматических коробках передач применяется электронная система управления, которая включает следующие конструктивные элементы: