Автомат» или «робот»?

1 / 15 Устройство гидромеханической коробки передач Устройство гидромеханической коробки передачShowing image 1 of 15

«Автомат» или «робот»?

Валерий Васильев

 

Последние десятилетия на коммерческом автотранспорте все более  активно внедряются трансмиссии, значительно облегчающие труд водителя. В нашем обзоре речь пойдет об автоматических или роботизированных агрегатах.

 

 

Классика жанра

Классическая автоматическая коробка передач (АКП) включает гидротрансформатор, механическую часть, систему управления и вспомогательные механизмы. Гидротрансформатор исполняет роль гидравлической передачи, в которой энергия передается потоком циркулирующей жидкости. Он состоит из насосного и турбинного колес, а также статора. Устройство блокировки обеспечивает экономию топлива. Гидротрансформатор обеспечивает эластичную связь двигателя с коробкой передач, снижает динамические нагрузки, предотвращает остановку двигателя при перегрузках и увеличивает крутящий момент от двигателя при старте и в сложных дорожных условиях.

 

Механическая передача – основная часть «автомата», состоящая из трех планетарных рядов и фрикционных муфт, обеспечивающих переход с одной скорости на другую. Это устройство обеспечивает ступенчатое изменение передаточного числа без разрыва потока мощности. Управление переключением производится системой управления в автоматическом режиме.

 

Многие модели «автоматов» снабжают гидродинамическим замедлителем (ретардером), который служит для замедления транспортного средства и снижения износа тормозных колодок. Усилие торможения сравнимо с мощностью двигателя. Таким агрегатом комплектуются автобусы и техника, работающая в горных условиях.

 

Электронные системы управления последнего поколения обеспечивают высокую адаптивность к дорожным условиям и стилю вождения, а также позволяют реализовать дополнительные функции и блокировки, исключающие движение в опасном режиме. По желанию заказчика «автомат» оснащается кнопочным или рычажным переключателем передач.

 

Крупнейший в мире производитель АКП компания Alison Transmission оснащает свои агрегаты системой диагностики Prognostics, позволяющая водителю следить за состоянием основных узлов и агрегатов машины. Функция Oil Iife Filter контролирует расход топлива, экономя его во время движения и на холостом ходу двигателя. Функция Filter Life Monitor информирует о необходимости замены фильтра. Transmission Health Monitor следит за состоянием цепей управления трансмиссии и предупреждает о своевременном проведении технического обслуживания или перенастройки.

 

Сегодня Allison Transmission предлагает «автоматы» нескольких семейств. Дорожные автомобили комплектуются моделями серии 1000,  2000, 3000 и 4000, а специально для автобусов созданы «автоматы» Torqmatic. Внедорожники оснащаются коробками серий  5000, 6000, 8000 и 9000.

 

Несколько по иному создают АКП на фирме Voith, которая  выпускает оригинальные гидромеханические передачи (ГМП) семейства DIWA для использования на городских и пригородных автобусах. Их особенность заключается в том, что усилие двигателя передается механическим и гидравлическим путем. Причем трогание с места выполняется полностью гидравлически, а по мере увеличения скорости движения гидравлическая доля постоянно уменьшается и все более компенсируется за счет механической части. Важным здесь является разделение мощности двигателя перед гидротрансформатором и объединение двух потоков мощностей за ним. Таким образом, гидротрансформатор и две планетарные передачи образуют смешанную первую гидромеханическую передачу.

 

Благодаря этому DIWA работает с высоким КПД в широком диапазоне скоростей (до 40% максимальной скорости движения), обеспечивая динамичное, плавное трогание с места и равномерное ускорение. Затем автоматика включает чисто механическую передачу крутящего момента, работающую с меньшими потерями. Гидротрансформатор является одновременно и гидрозамедлителем, что обеспечивает немедленное включение режима гидротормоза в полном диапазоне движения скоростей, независимо от включенной передачи.

 

Высокий КПД достигается за счет симбиоза «дифференциал-гидротрансформатор». Пока обычная ГМП при старте переключается два, а то и три раза, Voith DIWA продолжает «тянуть» автобус на первой передаче – но одновременно работают и гидротрансформатор, и механическая часть АКП. Тем самым меньшее число переключений делает движение более плавным и уменьшает износ фрикционных дисков. У АКП DIWA гидротрансформатор расположен необычно, то есть посередине коробки, а масляный радиатор встроен в ГМП – за счет этого удалось избавиться от лишних трубок и штуцеров.

 

Заслуживает внимания 6-ступенчатая АКП ZF EcoLife для  грузовиков и автобусов. Здесь использована эффективная система охлаждения, позволяющая работать в более жестких температурных условиях при температуре масла в теплообменнике до 120° C. Кроме того, используется гидротрансформатор, с более высокими показателями ускорения при работе двигателя на низких оборотах. Встроенный гаситель крутильных колебаний снижает расход топлива при начале движения за счет быстрого отключения блокировки гидротрансформатора.

 

В свою очередь 6-ступенчатый «автомат» ZF-PowerLine экономичнее имеющихся на рынке благодаря использованию инновационного гидротрансформатора. Надо сказать, что в коробках ZF гидротрансформатор используется только при начале движения и работает лишь до скорости 10-15 км/ч, а потом отключается. В этом случае нет необходимости использовать «длинную» первую передачу.

  

«Роботы» наступают

Автоматизированная или так называемая роботизированная КП представляет собой механическую коробку передач, только в ее конструкцию входят сервоприводы или гидроприводы, которые управляют процессом работы сцепления и переключением передач. Достоинствами «робота» является высокая эффективность, низкие расходы при обслуживании и ремонте, а расход топлива не отличается от такового у механической коробки передач, часто они бывают даже более экономны в использовании.

 

В конструкции ряда роботизированных КП не используются синхронизаторы, но переключение происходит быстро и плавно благодаря совершенному программному управлению. За счет этого агрегат получается компактным даже для передачи высоких крутящих моментов. Для заправки такого агрегата требуется гораздо меньше масла, что удешевляет эксплуатацию. Масса и цена «робота» ниже, чем «автомата»

 

Однако применение сцепления в «роботе» приводит к разрыву потока мощности при переключении передач. В момент выключения сцепления обороты двигателя падают, автомобиль идет накатом, и скорость его замедляется. Дело в том, что, для того чтобы избежать рывков и повышенного износа сцепления, «робот» выключает сцепление на сравнительно длительный период. После включения более высокой передачи обороты мотора за счет электронного управления надо увеличить до рабочего значения и вновь разогнать машину. Такой режим движения увеличивает расход топлива, а провалы при разгоне создают дискомфорт.

 

Роботизированные агрегаты для коммерческого автотранспорта выпускает целый ряд фирм: ZF, Volvo, Daimler AG, Eaton, Renault, Detroit Diesel, Zeroshift Ltd и др.

 

По заключению концерна ZF, наиболее экономичными являются автоматизированные КП семейства АS Tronic для коммерческого транспорта: при передаче крутящего момента частота вращения двигателя находится в экономичной области, что снижает расход топлива. ZF выпускает модификацию семейства AS Tronic – 6-ступенчатую AS Tronic lite с электрогидравлическим приводом переключения, предназначенную для городских и пригородных автобусов малого и среднего классов. Благодаря подбору передаточных чисел шести передач в АКП автобуса двигатель работает в диапазоне низких частот вращения, что уменьшает расход топлива. Шестая передача включается уже на скорости 50-60 км/ч, что оптимально для движения по городу.

 

Volvo Trucks предлагает 6-ступенчатую автоматизированную КП I-Sync, предназначенную для автомобилей Volvo FL.  Этот образец специально разработан для двигателя D7 и режимов движения на городских улицах и в пригородной зоне, электрогидравлический привод обеспечивает плавное переключение передач при движении в плотном городском потоке с частыми остановками. Для удобства управление АКП вынесено на правый подрулевой переключатель. I-Sync с электронной системой переключения передач, которая значительно увеличивает ресурс сцепления.

 

Для грузовиков компания Renault Trucks выпускает роботизированные КП Optitronic. Эти 6-ступенчатые агрегаты имеют несколько режимов переключения: «экономичный», «маневрирование», «kick-down», при котором вся мощность двигателя используется для интенсивного разгона автомобиля, и «кратковременный режим ручного переключения» для ситуаций, когда водителю необходимо вручную переключать передачи. Для управления служат клавиши на рулевом колесе, информация о включенном режиме и передаче высвечивается на цифровой панели.

 

Фирма Detroit Diesel разработала для тяжелых грузовиков роботизированную КП AGS с блоком управления TCU. В состав системы входит ряд датчиков, отслеживающих нагрузку на автомобиль, уклон дороги, радиус поворота, проскальзывание колес и др. В AGS имеются режимы ручного и автоматического управления, возможно переключение через несколько передач.

 

Компания Zeroshift разработала «робот», у которого длительность переключения передач не более 30 мс. Благодаря этому улучшаются динамика и топливная экономичность автомобиля. Главная изюминка Zeroshift – традиционные синхронизаторы в конструкции КП заменяются парами «ведущих» колец, соединенных втулкой, которые позволяют автоматическим актуаторам переключать передачи без разрыва потока мощности. Благодаря усовершенствованной системе управления, экономия топлива составляет по сравнению с механической КП 2% и по сравнению с 6-ступенчатой АКП с планетарными передачами 7%. На тяжелых грузовиках, оснащенных пневмосистемой, используются пневматические актуаторы, на более легких автомобилях – электрогидравлические.

 

Семейство «роботов» Mercedes-Benz PowerShift насчитывает несколько моделей и продолжает увеличиваться и совершенствоваться. Переключение передач в 12-ступенчатой КП PowerShift происходит быстро и плавно. Имеется «маневровый» режим, а также передачи для движения по магистрали с высокой скоростью при низких оборотах двигателя.

 

Для магистральных грузовиков Mercedes-Benz Actros  выпускается модернизированная версия КП PowerShift 2. Благодаря использованию усовершенствованной системы датчиков, передачи переключаются более быстро и плавно. В режиме «маневрирование» движение происходит на низшей передаче, и частота вращения двигателя ограничена 1000 мин-1. Высшая передача во всех вариантах PowerShift 2 – прямая, поскольку она обеспечивает наибольший КПД и топливную экономичность. Также имеются режимы «раскачки», «экономичный», с расширенной зоной круиз-контроля и «мощностной».

 

Строительные грузовики Mercedes-Benz Actros оснащаются 12-ступенчатым «роботом» PowerShift Off-road, в котором имеются режимы работы «маневрирование», «раскачка» и четыре передачи заднего хода. В конструкцию также включены датчик наклона и усовершенствованная система плавного начала движения.

 

Автоматизированная 8-ступенчатая КП PowerShift GO 240-8 устанавливается на туристических автобусах Mercedes-Benz Travego и Tourismo. Диапазон передач включает в себя медленную скорость для маневрирования и высокие скорости для движения по магистралям при низкой частоте вращения двигателя.

 

MAN Nutzfahrzeuge Gruppe выпускает автоматизированные КП TipMatic. Для строительных моделей TGX и TGS создан вариант 12-ступенчатой КП TipMatic с режимом «внедорожный» с двумя передачами заднего хода. «Робот» может иметь прямую или повышающую передачу. Выбор режимов осуществляется с помощью переключателя на центральной консоли, а выбор передач – подрулевым переключателем. Возможна комплектация ретардером MAN PriTarder или интардером ZF. По заказу TipMatic оснащается специальными программами управления: Profi (ручной режим переключения kick-down), Fleet (для неопытных водителей). Режим Offroad – режим плавного движения по бездорожью предназначен для полноприводных двух-, трех- и четырехосных моделей TGX и TGS, при застревании возможно движение «враскачку». В режиме Dx происходит ускоренный переход с одной ступени на другую при более высоких оборотах двигателя и т.д.

Опубликовано: 06.08.2013, Автор: Валерий Васильев