Электронное управление в трансмиссии

При трогании на скользкой дороге многие автомобили автома­тически предотвращают проскальзывание колес благодаря противобуксовочным системам (ПБС). Принцип действия ПБС на автомобиле с двумя ведущи­ми колесами заключается в том, что определяется момент начала пробуксовывания ведущего колеса (если скорость колеса начинает увеличи­ваться в сравнении со скоростью ведомого колеса, началось скольжение), затем момент на колесе уменьшается до момента, пока не прекратится бук­сование, момент на колесе опять увеличивается до момента начала проскальзывания.

В зависимости от вре­мени реагирования системы сила тяги, прикладываемая к ведущему колесу, может подойти очень близко к максималь­ной силе сцепления с дорогой. При установке ПБС на полноприводные авто­мобили возникают трудности в определе­нии момента начала буксования (трудно срав­нивать скорости колес, если все они ведущие).

Уменьшение крутящего момента дви­гателя при обнаружении начала проскальзывания ко­леса легче всего сделать «уп­равлением по проводам» (акселератор имеет элек­тронный привод). При механическом приводе для работы ПБС должны использоваться дополнительные устройства, например, второй корпус дроссельной заслонки. Однако сбрасывание оборотов двигателя может не обес­печить достаточно быстрой реакции системы, особенно на небольших скоростях. Поэтому большинство ПБС также автоматически слегка притормаживают колесо, на­чинающее проскальзывать, с помощью ан­тиблокировочной системы (АБС).

Во многих отноше­ниях ПБС и АБС дополняют друг друга. АБС автоматичес­ки растормаживает тормоз за доли секунды, когда колесо замедляется и грозит скольжение, ПБС автоматически вклю­чает тормоз за доли секунды, когда скорость колеса увели­чивается и грозит скольжение. Обе системы зависят от точности изме­рения скорости колес с помощью ус­тановленных на ступицах колес общих дат­чиков. ПБС объединяет контроль за торможением отдельных ко­лес (на скорости 15 км/час) с контролем за выходными показате­лями двигателя (на скоро­сти 50 км/час). Эффектив­ность систем ПБС показала преимущества перед легковыми полнопри­водными автомобилями, обеспечивая гарантированное сцепление в со­отношении к весу, стоимости и сложности последних, а также основу для системы «улучшения устойчивос­ти».

В течение конца 1990-х годов концепция активной трансмис­сии выросла из дифференциала повышенного трения с до­полнением некоторых средств положительного и непрерыв­ного изменения степени скольжения за счет широкого применения улучшенных систем повышен­ного трения, которые могли изменять устойчивость и управ­ляемость автомобиля путем управления распределением крутящего момента по бортам автомобиля, а, в случае пол­ноприводного, также и между передним и задним мостами.

Управление распреде­лением момента может быть достигнуто с помощью «мок­рой» многодисковой сервоуправляемой муфты, работающей согласно коман­дам электронного контрольного модуля, собирающего информацию от разнообразных датчиков. Распределение крутящего момента варьируется в зависимости от степени проскальзывания муфты; управление осуществляется гид­равликой, которая сжимает диски муфты с разной силой, уменьшая или увеличивая величину передаваемого момен­та на ту или другую сторону. Когда такое устройство исполь­зуется между двумя колесами одной оси, оно заменяет обыч­ный дифференциал и действует, как дифференциал повы­шенного трения при полном контроле за распределением момента с одного колеса на другое.

При контроле бокового распределения момента большая часть возможной вели­чины крутящего момента должна передаваться на внешнее, более нагруженное колесо, относительно центра поворота. В полноприводном автомобиле (используется три дифференциала) распределение крутящего момента осуществляется в соответствии с на­грузкой на каждое отдельное колесо (чем больше нагрузка на колесо, тем больший момент оно может реализовать без про­скальзывания).

Такой тип управления требует для измерения угла поворота руля и скорости двух датчиков: первого - для измерения боковых ускорений или силы действующей в повороте, второго - для измерения ско­рости изменения курсового угла автомобиля. Те же результаты могут быть получены применением двух акселе­рометров, спереди и сзади автомобиля. Боль­шое значение имеет создание программного обеспечения для такой системы.

При наличии точной информации от датчиков производится корректировка траекто­рии автомобиля в случае сноса (движение в повороте по более широкой траектории) или заноса с помощью дифференциала или тормозов, а, со временем, и с помощью рулевого управле­ния.

При сносе автомобиля с двумя ведущими колесами система передает дополнительный крутящий момент на внешнее колесо при снижении оборотов дви­гателя, уменьшая радиус поворота и снижая скорость.

Большой интерес к активным системам проявлен в Японии. В 1996 году Honda представила систему ATTS (Automatic Torque Transfer System - система автоматического распределения крутящего момента) для переднеприводного автомобиля, от­личительной особенностью которой является оценка всей информации о поведении автомобиля с помощью одного датчика, установленного за цент­ром тяжести автомобиля. Honda также адаптировала ATTS для использования в главной передаче заднего мо­ста полноприводного автомобиля.

В 1988 году Audi установила устрой­ство, управляющее распределением крутящего момента, в качестве межосевого дифференциала на Audi А 8.

В автомобиле 4 WD Volkswagen Passat G60 Syncro 1989 года узел был установлен поперек переднего дифференциала и конт­ролировался программой, использовавшей сигналы угловой скорости колес, полученные от компьютера АБС. В Японии Mitsubishi и Subaru показали системы, которые управляли трансмиссией, изменяя курсовой угол автомобиля. К концу 2000 года британские специалисты компании Prodrive представили систему Active Torque Dinamic - ATD (активная динамика крутящего мо­мента) для полно­приводных автомобилей, применяемую с различными уровнями сложности в зависимости от поставленной зада­чи. На простейшем уровне ATD блокирует задний дифференциал для предотвращения развития заноса; блокировка распределяет большую величину момента на внутреннее колесо, и автомобиль стремится к выравниванию. На более высоком уровне управления ATD «выкраивает» моменты, направляемые к каждому отдельному колесу. Система активной трансмиссии дей­ствует более быстро, чем тормозные механизмы колес, и вос­принимается более естественно водителем.