Интеллектуальный полный привод что это?

Как работает система интеллектуального полного привода Honda Pilot

Все кроссоверы Honda Pilot, поставляемые на российский рынок, оснащены системой интеллектуального полного привода с управляемым вектором тяги iVTM-4 и системой ITM. Давайте рассмотрим эти системы подробней и выясним, какие преимущества они предоставляют кроссоверу на фоне конкурентов.

Основное отличие системы iVTM-4 (intelligent Variable Torque Management) от традиционных, где системы управляют передачей момента на заднюю ось целиком, состоит в том, что момент здесь передается на каждое из колес персонально. Это стало возможно благодаря отказу от заднего дифференциала как такового. Его роль в системе исполняет гипоидная передача, выполненная из высокопрочного алюминия. Передача момента от главной передачи левому и правому колесу осуществляется посредством левого и правого многодискового сцепления.

Каждое из сцеплений состоит из электромагнитной катушки, на которую подается электрический сигнал, кулачкового устройства и мокрых дисков сцепления, схожих с теми, что стоят в обычной автоматической коробке. Часть дисков жестко соединены с главной передачей, а часть с полуосью. Муфты абсолютно идентичны и расположены симметрично. Работает эта конструкция под управлением компьютера. Электронный блок управления, руководящий работой системы, подает на катушки сигнал, в результате чего магнитное поле перемещает вращающийся стальной диск к жестко зафиксированному диску кулачкового устройства. За счет трения, возникшего между диском и шариками кулачкового устройства, шарики начинают перемещаться по пазам с изменяемой глубиной, выкатываясь из них в сторону меньшей глубины и создавая давление на устройство сцепления. Это усилие как раз и сжимает мокрые диски сцепления, передавая тем самым вращение на соответствующую полуось.

Клавиша, переключающая режимы работы системы ITM, находится позади селектора выборов режимов работы трансмиссии.

Главное же отличие этой системы от механических, заключается в том, что система iVTM-4 постоянно следит за дорожными условиями и подстраивается под них. То есть, регулируя силу тока на катушках, система регулирует и передачу момента на каждое из задних колес. Какие же это дает преимущества? В первую очередь, задняя межколесная блокировка Honda Pilot работает полноценным образом, в отличие от систем, где блокировку имитируют тормозные механизмы, подтормаживающие пробуксовывающее колесо. Распределение момента при этой системе также осуществляется более честно, так как момент именно дозируется, а не отнимается посредством все той же тормозной системы.

Пропала необходимость в жесткой блокировке заднего дифференциала при выезде на бездорожье, потому как задние колеса постоянно находятся на связи с передними, и как только система понимает, что передние колеса начинают пробуксовывать, моментально посылает команду на задние. Плюс к этому автомобиль получил лучшую управляемость благодаря тому, что, из-за увеличения момента на заднем внешнем к повороту колесе, а система iVTM-4 позволяет это сделать с ювелирной точностью, существенно улучшается устойчивость в повороте на дороге с любым покрытием, будь то сухой или обледенелый асфальт.

При такой схеме задние колеса получают момент именно в том объеме, в котором он нужен в зависимости от дорожных условий.

Вторая система, о которой хотелось бы рассказать, отвечает за контроль тяги. В обычном режиме, когда автомобиль движется по асфальту, ITM (Intelligent Tration Management) практически не задействована, но как только вы решитесь выехать на бездорожье и активируете один из трех внедорожных режимов, она тут же вступит в работу. Так, в режиме «Снег» педаль акселератора станет менее чувствительной, большая часть тяги будет перекинута на заднюю ось, а система стабилизации будет предотвращать пробуксовку. В режиме «Грязь» коробка позволит удерживать более высокие обороты без переключения на высшую передачу, а система стабилизации разрешит частичную пробуксовку колес. И в режиме «Песок» ITM позволит более агрессивно управлять дроссельной заслонкой, а система стабилизации полностью разрешит пробуксовку колес. В итоге на бездорожье Honda Pilot чувствует себя если и не привольно, то, во всяком случае, относительно уверенно.

Какой тип полного привода выбрать

avtoventury

В прошлой публикации мы пытались расставить все точки над i в вопросе, все ли внедорожники годны для бездорожья. Теперь рассмотрим тему более детально.

С первого взгляда все просто: у полноприводной машины крутящий момент передается от двигателя сразу на все четыре колеса. Такой автомобиль удобен как минимум неприхотливостью к качеству дорожного покрытия — будь то грунтовка, гололедица, мокрая глинистая проселочная дорога или центральный проспект в сильный ливень. Из очевидных плюсов — хорошая проходимость вне дорог с твердым покрытием, а на асфальте — хорошая динамика и отличный старт со светофоров практически без пробуксовки!

Однако иногда случаются казусы — сидит человек во внушительном внедорожнике со стильным шильдом «4WD» на блестящем крыле, но и сам внедорожник «сидит». Конечно, причин тому может быть масса, и самая распространенная из них — сам водитель. Хотя нередко бывает и так, что трансмиссия автомобиля совсем не рассчитана на такие испытания.

Возникают логические вопросы: «Почему не рассчитана?», «А какая рассчитана?». Ответам на эти вопросы и посвящается наша статья.

Существует три типа полноприводных трансмиссий: part-time (подключаемый вручную), full-time (постоянный) и torque on-demand (подключаемый электроникой).

Part-time

Этот тип появился первым. Он представляет собой схему жесткого подключения переднего моста. То есть передние и задние колеса всегда крутятся с одинаковой скоростью. Межосевой дифференциал отсутствует.

Дифференциал — это механическое устройство, которое принимает крутящий момент с приводного вала и распределяет его между ведущими колесами пропорционально, автоматически компенсируя разницу в их скорости вращения. Можно сказать, что дифференциал направляет момент на ведущие колеса, позволяя им вращаться с разными/дифференцированными угловыми скоростями (отсюда само название — дифференциал).

Дифференциалы стоят в переднем и заднем мостах на всех автомобилях, оснащенных полным приводом. На некоторых машинах дифференциал применен и в раздаточной коробке (эта схема полного привода называется full-time, о ней речь пойдет чуть позже).

Попробуем разобраться, зачем нужен дифференциал. Колеса любой машины вращаются с одинаковой скоростью, только когда машина едет прямо. Стоит ей начать поворот, как каждое из колес начинает жить своей жизнью. Одно из колес каждого моста начинает крутиться быстрее, чем второе, а сами мосты соревнуются друг с другом в скорости. Происходит это из-за того, что колеса идут по разным траекториям. То, которое снаружи поворота, проходит больший путь, чем то, которое внутри. Так же и мосты. Соответственно, внутреннее колесо (или ось, к которой оно относится), если бы не дифференциал, просто проворачивалось бы на месте, компенсируя движение наружного колеса.

Понятно, что ни о какой езде с большими скоростями в таком случае говорить нельзя. Не позволит этого отсутствие управляемости, да и нагрузки на трансмиссию быстро выведут ее из строя, не говоря уже о преждевременно стертых шинах. Дифференциал как раз и позволяет одной оси обгонять другую при возникновении разницы их скоростей.

Межосевого дифференциала нет у part-time, момент на оси передается поровну, вращение осей с разными скоростями невозможно, поэтому езда с подключенным «передком» на дорогах с твердым покрытием крайне не рекомендуется. При коротком прямолинейном движении даже на пониженной передаче ничего плохого не случится (вытащить телегу с катером из озера вы сможете). Но при попытке совершить поворот возникает та самая разница в длинах путей мостов. Помним, что момент передается одинаково — 50/50, и выход его излишка только один: проскальзывание колес передней либо задней оси на одной из них.

В грязи, на песке или гравии ничто не мешает колесам при необходимости проскальзывать благодаря слабому сцеплению колес с грунтом. Но на асфальте в сухую погоду выход этой мощности реализуется точно таким же образом, что влечет повышенную нагрузку на трансмиссию, быстрый износ резины, ухудшение управляемости и курсовой устойчивости на высоких скоростях.

Читайте также  Как сделать моргающий стоп сигнал своими руками?

Если машина нужна в основном для бездорожья, а на асфальте полный привод использовать не планируется, part-time вполне себя оправдает, так как один из мостов подключается сразу жестко, блокировать ничего не нужно. Да и конструкция проще и надежнее: нет дифференциала и блокировок, нет механических или электрических приводов к этим блокировкам, нет лишней пневматики или гидравлики.

А вот если вы просто хотите преспокойно кататься по асфальту в любое ненастье и не переживать по поводу чередующихся обледенелых и чистых асфальтовых участков, снежных заносов, залитых водой полос или любых других скользко-рыхло-неприятных участков, part-time не лучший вариант: если ехать с постоянно включенным передним мостом, то это грозит повреждениями или износом, включать-выключать мост не очень удобно, да и можно не успеть его включить.

Автомобили с таким типом полного привода: Toyota Land Cruiser 70, Nissan Patrol, Nissan Navara, Ford Ranger, Mazda BT-50, Nissan NP300, Suzuki Vitara, Suzuki Jimni, Great Wall Hover, Jeep Wrangler, UAZ.

Expedition

Full-time

Имеющиеся недостатки подключаемого полного привода привели к созданию постоянного полного привода, лишенного этих проблем. Это то самое заветное «4WD» безо всяких «если»: четыре ведущих колеса со свободным межосевым дифференциалом, который позволяет образовавшейся лишней мощности выходить за счет прокручивания одного из внутренних сателлитов в редукторе, и машина всегда едет на полном приводе.

Основной нюанс этого типа полного привода состоит в том, что пробуксовка одной оси автоматически отключает вторую ось, и машина превращается в недвижимость. Как это понимать? В целом ситуация такова: одно колесо забуксовало, межколесный дифференциал отключил второе колесо оси. Соответственно, вторая ось тоже автоматически отключается межосевым дифференциалом. Конечно, в реальной жизни так молниеносно остановка не происходит. Движение — это динамика, а значит есть какой-то запас хода, инерция, колесо на миг отключается, проскакивает пару метров по инерции и опять включается. Но в результате машина все равно где-то встанет.

Поэтому, чтобы проходимость внедорожника не ухудшалась, у таких автомобилей зачастую имеется как минимум одна принудительная блокировка (межосевого дифференциала), а как максимум — две. Блокировка в передний дифференциал штатно устанавливается достаточно редко. Но при желании ее чаще всего можно установить отдельно.

В отдельную категорию можно выделить автомобили Mitsubishi Pajero (трансмиссия Super Select 4WD), Jeep Grand Cherokee (SelecTrac), Nissan Pathfinder (All-mode 4WD), Land Rover (Terrain Responce). Их селективную трансмиссию можно назвать системой постоянного полного привода (автоматически подключаемого в случае с Nissan Pathfinder) с возможностью принудительного отключения переднего моста. То есть на этих машинах трансмиссия, скажем так, сочетает в себе part-time и full-time.

К автомобилям с постоянным полным приводом относятся Toyota Land Cruiser 100, 105, Land Cruiser Prado, Land Rover Discovery, Land Rover Defender, Lada 4×4.

Постоянный полный привод в своем классическом исполнении тоже не лишен недостатков при езде на асфальте. Управляемость таких машин оставляет желать лучшего. При возникновении критических ситуаций внедорожник стремится соскользнуть наружу поворота, вяло реагируя на работу рулем и газом. От водителя внедорожника с постоянным полным приводом требуют некоторых навыков и хорошего чувства машины.

Для улучшения управляемости со временем стали применять межосевые дифференциалы, имеющие кроме принудительной блокировки еще и механизм самоблокирования. Разные производители использовали разные решения: кто-то дифференциал типа Torsen, кто-то вискомуфту, но задача у них была одна — частичная блокировка межосевого дифференциала для лучшей управляемости.

В момент пробуксовки одной из осей самоблок срабатывает и не позволяет дифференциалу отключить вторую ось, поэтому момент на нее все равно продолжал поступать. На ряде машин самоблокирующийся дифференциал ставился еще и на заднем мосту, что делало машину более острой на руль (например, Mitsubishi Pajero).

Torque on-demand (AWD)

Дальнейшее совершенствование постоянного полного привода привело к появлению электронно-управляемых систем с переброской и перераспределением крутящего момента.

Итогом всей этой эволюции стали системы курсовой устойчивости, стабилизации, противобуксовочные и системы распределения крутящего момента, которые реализуются с помощью электроники. Эти системы получают сигналы с датчиков ABS, которые контролируют скорость каждого конкретного колеса. Чем дороже и современней машина, тем более сложные схемы на ней могут применяться: отслеживания угла поворота руля, кренов кузова машины, ее скорости, вплоть до частоты колебаний колес. Машина полностью собирает всю информацию о своем поведении на дороге, а компьютер ее обрабатывает и, исходя из этого, регулирует передачу крутящего момента на ту или иную ось посредством электронно-управляемой муфты, пришедшей на смену дифференциалу.

Такие полноприводные трансмиссии получили название torque on-demand (дословно — крутящий момент по требованию). На современных скоростных машинах это изобретение, весьма заслуживающее внимания.

Ранние схемы (двадцатилетней давности) иногда могли вести себя не совсем адекватно, бывали случаи с сильным запаздыванием срабатывания муфт (когда уже в повороте вдруг резко подключался второй мост), поскольку на первом этапе развития муфты работали по факту. Скорость обработки сигналов с датчиков и перераспределение момента зависели от времени прохода этих сигналов до мозга машины. Современные технологии передачи данных, оптоволокно и мощные процессоры, которые мгновенно обрабатывают информацию — все это свело на нет первоначальные недостатки. Сейчас электронные системы практически не имеют серьезных изъянов в поведении, с добавлением новых датчиков и новых параметров практически всегда они работают на опережение.

Но есть одно «но»: такой тип полноприводной трансмиссии годится только для эксплуатации на асфальте с эпизодическим минимальным бездорожьем наподобие в меру разбитой грунтовки.

Большая часть электронных муфт не рассчитаны на бездорожье, при пробуксовке они перегреваются и просто перестают работать. Причем для этого не надо полдня месить колею, может хватить и десяти минут любимого многими ледового дрифта. А если перегревать ее регулярно, она может и вовсе выйти из строя.

Практически все системы используют тормозные механизмы машины для подтормаживания буксующих колес, а грязь и песок, неизбежные на бездорожье, очень способствуют быстрому износу колодок и тормозных дисков, что помимо стоимости новых запчастей плохо сказывается и на самих тормозах.

Чем более наворочена система, тем она более уязвима, так что выбирать машину надо с умом, отдавая себе отчет, что даже сугубо городские автомобили, созданные для асфальта, вполне допускают съезды на проселки. Но надо понимать, на какие именно. Случайный обрыв одного проводочка датчика ABS выведет систему из строя, потому что она перестанет получать информацию извне. Или топливо не очень качественное попадется — тоже поездка в сервис, ведь «понижайка» уже может не включиться. Иные «электронные мозги» могут вообще отключить машину и поставить ее в сервисный режим.

Автомобили с torque on-demand — Cadillac Escalade, Ford Explorer, Land Rover Freelander, Toyota RAV4 (после 2006 г.в.), Kia Sportage (после 2004 г.в.), Mitsubishi Outlander XL, Nissan Murano, Nissan X-Trail.

Интеллектуальная система xDrive

Немецкий концерн BMW разработал собственную систему полного постоянного привода xdrive еще в прошлом веке, но система постоянно совершенствуется и по сегодняшний день устанавливается на многие модели концерна. Максимально эффективно оптимизировать управление автомобилем и при этом удерживать под контролем все показатели, доверено именно этой системе. Сегодня система xDrive полного привода xdrive устанавливается на внедорожники нового поколения BMW:

  • Sports Activity Vehicle х1;
  • Sports Activity Vehicle х3;
  • Sports Activity Vehicle х5;
  • Sports Activity Vehicle х 6.

Кроме того, системы этой разработки также устанавливаются и на легковые модели BMW, на 3-ю, 5-ю и 7-ю серию. Система хорошо зарекомендовала себя за двадцать пять лет своего существования и поэтому концерн не планирует отказываться от ее применения.

Читайте также  Стучат тормозные колодки что делать?

  1. Основные характеристики системы
  2. Полный привод
  3. Чем обеспечивается эффективность системы
  4. Прохождение поворотных моментов

Основные характеристики системы

Интеллектуальная система полного привода xdrive контролирует действие всех сил в автомобиле, как действующих на него извне, так и его собственных. Тяга и динамичность распределяются совершенно по новому благодаря действию этой разработке. Чтобы было понятно, о чем идет речь следует привести некоторые характеристики системы:

  • Она обеспечивает переменное распределение крутящего момента бесступенчатого характера. Благодаря этому крутящий момент распределяется равномерно между задними и передними колесами, увеличивая их скорость многократно;
  • Система на интеллектуальном уровне распознает изменение ситуации и при необходимости невероятно быстро перераспределяет крутящий момент;
  • xDrive обеспечивает невероятно чувствительное рулевое управление, поэтому водителю не приходится предпринимать ни каких усилий при вождении автомобилем;
  • Система очень точно дозирует и регулирует торможение, благодаря чему эксплуатация автомобилей концерна стала еще более безопасной;
  • В систему входят упругие амортизаторы и элементы, которые благодаря своей чувствительности оптимизируют и контролируют вертикальные и продольные динамические силовые моменты;
  • Система обеспечивает невероятную устойчивость и динамичное движение на любом дорожном покрытии.

Из этих характеристик становится понятно, что BMW сделал все, что управление полноприводным автомобилем стало полностью безопасным и приносило удовольствие водителю. Машина, обеспеченная системой xDrive обладает огромной мощностью, но при этом показывает невероятно интеллектуальное послушание управлению. Годы работы и постоянное совершенствование технологий концерн добился того, что автомобиль оснащенный системой xDrive обрел невероятную вариабельность и точность реакции на посыл управления. Система в любых условиях преобразует приводные усилия, оптимально адаптируя их к ситуации, и эффективно улучшает динамику движения.

Если говорить простыми словами, то система xDrive интеллектуально адаптирует полноприводный автомобиль под потребности водителя.

Полный привод

Полным приводом оснащаются автомобили многих производителей, но система xDrive есть только у BMW. Традиционно, полный привод направлен главным образом на то, чтобы минимизировать неудобства доставляемые покрытием дороги, неровностями, грунтом или гололедом. Но если усилия распределяются по осям неравномерно или неэффективно, то полный привод не будет приносить удовольствия от вождения. Характерными для такого неэффективного распределения будут следующие недостатки управления:

  • Ограничивается чувствительность к поворотам руля;
  • Становятся недостаточными ходовые качества;
  • Прямолинейное движение становится неустойчивым;
  • Теряется комфорт при маневре.

Но в концерне BMW к вопросу создания полного привода нового поколения подошли совершенно иначе. За основу производители взяли проверенный и прекрасно зарекомендовавший себя задний привод автомобилей концерна. Оптимизировав и усовершенствовав его характеристики, их распределили на все четыре колеса.

И вот уже четверть века полный привод BMW показывает невероятную динамику и полную безопасность на дорогах по всему миру.

Чем обеспечивается эффективность системы

Как было сказано выше, основной принцип системы xDrive заключается в равномерном распространении крутящего момента на обе автомобильные оси. Такое эффективное и точное распределение становится возможным при помощи коробки раздаточного характера, она имеет вид зубчатой передачи привода передней оси. Управляется коробка при работе фрикционной муфты. Если система xDrive устанавливается на спортивный внедорожник BMW, то в трансмиссии передачу зубчатого типа заменяют на цепную.

Кроме того, значительно повышают эффективность системы и дополнительные опции, которые внедряются в трансмиссию наряду с ней:

  • Динамическая система контроля курсового управления;
  • Электронная блокировка дифференциального момента;
  • Контрольная система тяги;
  • Система помощи на спуске;
  • Система интегрального управления ходовым отделом;
  • Активная система рулевого управления;
  • Основные принципы работы системы.

Интеллектуальная система BMW имеет собственные характерные режимы, которые определяет муфта фрикционного характера:

  • Плавное трогание с места;
  • Преодоление поворотов с поврочиваемостью избыточного типа;
  • Преодоление поворотов с поворачиваемостью недостаточного типа;
  • Передвижение по скользкому покрытию;
  • Оптимизированная парковка.

Когда автомобиль трогается в условиях нормального места и качественных дорожных показателях муфта фрикционного характера имеет замкнутый вид и крутящий момент в этом случае имеет распределение по осям 40:60, это приводит к максимально эффективной тяге при разгоне. После того, как автомобиль набирает скорость 20 км/ч, происходит перераспределение крутящего момента в зависимости от покрытия полотна дороги и моментов управления.

Прохождение поворотных моментов

Во время осуществления маневров на поворотах с поворачиваемостью избыточного типа заднюю ось автомобиля BMW может заносить к наружной части поворота. Чтобы этого избежать муфта фрикционного характера проводит замыкание с большей силой, тогда как передняя ось принимает на себя крутящий момент. Если машина проходит очень крутой поворот угол, которого недостаточно стандартный то на помощь приходит система динамического контроля и стабилизирует движение с помощью некоторого подтормаживания колес.

Если автомобиль проходит поворот с поворачиваемостью недостаточного характера, когда переднюю ось может занести к наружной части поворота, муфта фрикционного характера совершает размыкание. В этой ситуации сто процентов крутящего момента распределяются на заднюю ось. Если возникает нестандартная ситуации, то в процесс вступает система стабилизации движения.

Когда автомобиль проходит поворот с поворачиваемостью нестандартного характера, передняя ось машины заносится к наружной части поворота. В этом случае муфта фрикционного типа проводит размыкание и 100 % крутящего момента распределяются на заднюю ось. Если автомобиль не выравнивается, то в работу вступает система курсовой устойчивости.

Когда автомобиль совершает движение на скользком дорожном полотне, покрытом водой, людом или снегом может произойти пробуксовка отдельных колес и машину занесет. Чтобы этого не случилось фрикционная муфта блокируется и если ситуация не приходит к стабильности, то в работу входит вспомогательная системная установка курсовой устойчивости динамического характера.

Парковка автомобиля, оснащенного системной концепцией xDrive происходит с полным размыканием муфты фрикционного типа. В этом случае автомобиль полностью переходит в заднеприводное состояние и тем самым эффективно достигается понижение нагрузок трансмиссионного характера при рулевом управлении. Обоснованное и интеллектуальное вмешательство вспомогательных систем при управлении автомобиля создает оптимально комфортные условия вождения и повышает безопасность управления многократно.

Интеллектуальная система управления полным приводом автомобиля

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 01.06.2020 2020-06-01

Статья просмотрена: 32 раза

Библиографическое описание:

Хамадеев, Р. Р. Интеллектуальная система управления полным приводом автомобиля / Р. Р. Хамадеев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 23 (313). — С. 143-145. — URL: https://moluch.ru/archive/313/71027/ (дата обращения: 18.10.2021).

В данной статье рассматривается интеллектуальная система управления полным приводом, приводятся структурные схемы аппаратной и программной части системы управления.

Ключевые слова: автомобиль, интеллектуальная система, система управления, полный привод.

Большую часть времени современные автомобили проводят в городских условиях и на дорогах с хорошим дорожным покрытием. При движении в таких условиях, постоянный полный привод не дает никаких преимуществ, а лишь увеличивает расход топлива. Гораздо более рационально в таких условиях иметь систему интеллектуального полного привода, которая будет перераспределять крутящий момент на заднюю ось, только при необходимости. Такая система позволяет снизить расход топлива до 20 %, не сильно снижая при этом проходимость автомобиля. Ведущие автомобильные концерны тратят большие средства на их разработку. Они существенно повышают безопасность, удобство и скорость вождения. [1]

Интеллектуальная система полного привода — это совокупность программных и технических средств для решения задачи по распределению крутящего момента по осям автомобиля. Одной из важнейших составляющих интеллектуальной системы полного привода автомобиля является система управления. Для разработки такой системы в первую очередь нужно составить структурную схему системы. Разрабатываемая система физически состоит из датчиков, микроконтроллера, исполнительного устройства и жидкокристаллического индикатора. Структурная схема аппаратной части представлена на рисунке 1. Датчики собирают информацию о параметрах движения автомобиля и передают ее микроконтроллеру. Для правильной работы системы управления интеллектуального полного привода необходимо наличие следующих датчиков:

– Датчик частоты вращения колес автомобиля;

– Датчик бокового ускорения;

– Датчик угла поворота руля;

Читайте также  Сапун двигателя что это такое?

– Датчик температуры муфты;

– Датчик включения стоп-сигналов.

Микроконтроллер служит для обработки данных, поступающих с датчиков, и посылает управляющие сигналы исполнительному устройству. Исполнительное устройство согласно сигналам, получаемым с микроконтроллера, передает крутящий момент на задний мост автомобиля. На жидкокристаллическом индикаторе выводится информация о режиме работы системы интеллектуального полного привода, которую подает микроконтроллер.

Рис. 1. Структурная схема аппаратной части

С программной точкой зрения, разрабатываемая система управления содержит модуль обработки сигналов, модуль фильтрации данных, алгоритм работы, модуль отправки сигналов, модуль вывода информации на жидкокристаллический дисплей. Модуль обработки сигналов получает данные с датчиков, затем эти сигналы фильтруются. Далее в соответствии с алгоритмом работы происходит передача сигналов на исполнительное устройство. В конце производится вывод информации о режиме работы системы интеллектуального полного привода на жидкокристаллический индикатор. Структурная схема программной части системы управления представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Структурная схема программной части системы управления

Входными сигналами в систему управления являются электрические сигналы, приходящие с датчиков, а выходными — сигналы, поступающие с микроконтроллера на жидкокристаллический индикатор. Механизмом в большей части является микроконтроллер, который обрабатывает данные и формирует управляющие сигналы.

В настоящее время, на рынке существует большое количество компаний, производящих микроконтроллеры. Для разрабатываемой системы управления необходимо подобрать такой микроконтроллер, количество портов ввода которого соответствовал бы количеству подключаемых датчиков и вспомогательных микросхем. Так же важной, чтобы разрядность микроконтроллера соответствовала решаемой задачи [2]. Под данные требования подходит микроконтроллер фирмы Texas Instruments TMS320F28335. Также можно использовать уже готовый модуль TE-TMS320F28335 на основе данного микроконтроллера.

Большую роль также играет программное обеспечение, записанное в микроконтроллер. От программного обеспечения зависит работоспособность всей системы интеллектуального полного привода, и его разработка является одной из важнейших задач, которой следует посвятить особое внимание.

  1. Омеличев А. В. Учебник по устройству автомобиля. Издание второе. Исправленное и дополненное— М.: МОНОЛИТ, 288 стр.-2017.
  2. Остроух А. В., Николаев А. Б., Сальный А. Г., Кухаренко В. Н. Общие принципы построения SCADA-систем // Автоматизация и управление в технических системах. — 2013. — № 2(4). — С. 8–12.

Система полного привода xDrive

xDrive – оригинальная система интеллектуального полного привода, разработанная компанией BMW. Несмотря на то, что данная система относится к постоянному полному приводу, в своей основе она сохраняет классическую для BMW заднеприводную схему трансмиссии, т.е. при нормальных условиях движения и состоянии дорожного покрытия автомобиль ведет себя преимущественно как заднеприводный. Но при необходимости часть крутящего момента мгновенно перебрасывается на передние колеса. Таким образом система постоянно контролирует состояние движения автомобиля, непрерывно распределяя мощность между осями в оптимальном соотношении. За счет этого система xDrive обеспечивает исключительную управляемость и динамику при прохождении поворотов и движении по скользкой дороге.

  1. История создания и развития системы
  2. I поколение
  3. II поколение
  4. III поколение
  5. IV поколение
  6. Элементы системы
  7. Многодисковая фрикционная муфта
  8. Принцип работы системы
  9. Режимы работы системы

История создания и развития системы

Фирменная система полного привода BMW xDrive была официально представлена в 2003 году. До этого момента ее предшественником была схема с постоянным распределением момента между осями в фиксированном соотношении. Первоначально полный привод предлагался опционально для заднеприводных моделей BMW 3-й и 5-й серий 80-х годов. История развития и совершенствования систем полного привода BMW насчитывает четыре генерации.

Полноприводная модель BMW iX325 1985 года выпуска

I поколение

1985 год – система полного привода, распределяющая крутящий момент постоянно в соотношении 37:63 для передней и задней осей соответственно. Задний и межосевой дифференциалы жестко блокировались при проскальзывании вязкостными муфтами, передний дифференциал – свободного типа. Применялась на модели 325iX.

II поколение

1991 год – постоянный привод с соотношением мощности между осями 36:64, с возможностью перераспределения на любую ось до 100% крутящего момента. Блокировка межосевого дифференциала осуществлялась с помощью электромагнитной многодисковой муфты, задний дифференциал блокировался муфтой с электрогидравлическим приводом, передний – свободный. В своей работе система учитывала показания колесных датчиков скорости, текущие обороты двигателя и положение педали тормоза. Применялась на модели 525iX.

III поколение

1999 год – полный привод с постоянным распределением мощности в отношении 38:62, все дифференциалы – свободные с электронной блокировкой. Система функционировала совместно с динамической системой курсовой устойчивости. Данная схема полного привода была применена на кроссовере Х5 первого поколения и показала отличные результаты как при движении по асфальту, так и в условиях легкого бездорожья.

IV поколение

2003 – интеллектуальная система полного привода xDrive была представлена в составе стандартной комплектации новой модели Х3 и обновленной модели 3-й серии Е46. На сегодняшний день xDrive устанавливается на все модели серии Х, опционально – для всех остальных моделей BMW, кроме 2-й серии.

Элементы системы

  • Автоматическая КПП.
  • Раздаточная коробка в корпусе с многодисковой муфтой, выполняющей функцию межосевого дифференциала.
  • Карданные передачи (передняя и задняя).
  • Межколесные дифференциалы (передний и задний).

Схема системы полного привода BMW xDrive

Многодисковая фрикционная муфта

Функцию распределения мощности между осями выполняет расположенная в корпусе раздаточной коробки многодисковая фрикционная муфта с приводом от сервомотора. В зависимости от модели автомобиля BMW может применяться цепной или шестеренчатый тип привода карданной передачи передней оси. Муфта срабатывает по команде блока управления и за доли секунды изменяет соотношение передачи крутящего момента по осям.

Принцип работы системы

В своей основе система xDrive использует заднеприводную схему трансмиссии. Движение в обычном режиме предусматривает распределение крутящего момента в соотношении 40:60 (для передней и задней осей). При необходимости на ось с лучшим сцеплением с дорожной поверхностью может передаваться весь потенциал мощности. xDrive работает в согласовании со всеми интегрированными системами активной безопасности, включая систему активного рулевого управления и систему курсовой устойчивости автомобиля.

Режимы работы системы

  • Начало движения : дифференциал заблокирован, мощность между осями распределяется в оптимальном соотношении 40:60, на скорости свыше 20 км/ч соотношение крутящего момента определяется системой, исходя из текущих условий движения и дорожной поверхности.
  • Избыточная поворачиваемость : при обнаружении системой xDrive признаков смещения задней оси наружу от центра поворота бОльшая мощность перенаправляется на переднюю ось; при необходимости подключается динамическая система курсовой устойчивости, притормаживая нужные колеса и выравнивая автомобиль.
  • Недостаточная поворачиваемость : при регистрации системой увода передней оси от центра поворота на заднюю ось подается до 100% крутящего момента, а система курсовой устойчивости помогает при необходимости стабилизировать автомобиль.
  • Движение по скользкой дороге : крутящий момент распределяется электроникой на ось с лучшим сцеплением колес, предотвращая пробуксовку.
  • Парковка автомобиля : вся мощность перенаправляется на заднюю ось, облегчая управление водителю и снижая нагрузку на элементы трансмиссии.

Схема работы системы xDrive

Опираясь на показания многочисленных датчиков, управляющая электроника способна с точностью распознавать склонность автомобиля к уходу в занос при повороте или скорую потерю сцепления колес с дорожной поверхностью. Системой учитываются также и текущие параметры работы двигателя, скорость автомобиля, частота вращения колес, угол их поворота и боковое ускорение автомобиля. Это позволяет с упреждением просчитывать и за долю секунды изменять баланс мощности, распределяемый между осями. Стабилизация автомобиля происходит на грани потери управляемости, сохраняя силу тяги и динамику. Система курсовой устойчивости включается в работу в последний момент в том случае, если интеллектуальный полный привод не справился с задачей.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: