Попались любопытные записки владельца X-Trail по исследованию алгоритма работы муфты заднего привода.
Оригинал здесь
http://www.drive2.ru/cars/nissan/x_trai ... 5288/#post
1 Работа заднего привода Трейла.
Оснастив свой автомобиль даже простейшим индикатором напряжения на муфте из 2 светодиодов можно узнать много интересного в работе полного привода автомобиля X-Trail Т31. Схема простейшего индикатора на рисунке. На схеме один светодиод индицирует блокировку гидротрансформатора (это другая тема).
Нюансы в работе полного привода:
1. Если едешь в АВТО и сбросил газ, то напряжение на муфту уменьшается с задержкой 1-3 сек. до 0,5 В.
2. В режиме АВТО всегда (кроме случаев срабатывания АВС и др. систем) есть совсем небольшое напряжение на муфте (менее 1 В).
3. При интенсивном разгоне с места в АВТО, пока идет разгон, на муфте примерно 6В напряжения — горят оба светодиода (сзади около 40% момента), при менее интенсивном горит 1 светодиод.
4. На сухом асфальте в АВТО после разгона светодиоды гаснут — работает в основном передний привод, сзади небольшой момент. (? — сколько от 0,5 В ?).
5. На дороге, покрытой снегом, в АВТО после разгона при равномерном движении горит 1 светодиод (сзади примерно 20% момента).
6. В режиме ЛОК при небольшом нажатии на педаль газа на муфту сразу подается полное напряжение — ярко вспыхивают оба светодиода.
7. Если едешь в ЛОК и сбросил газ, то напряжение на муфту уменьшается до 0 с задержкой 2-5 сек.
8. Едешь, сбросив газ, светодиоды не горят, если далее плавно нажимать на тормоз, то может вспыхнуть первый светодиод — подключается задний привод.
9. Горят 2 светодиода, если резко нажимаешь на тормоз и срабатывает АВС, то диоды моментально гаснут — задний привод отключается полностью.
10. Едешь в повороте, горят 2 светодиода, з. привод подключен, если срабатывает антизаносная система, то светодиоды моментально гаснут — з. привод отключается полностью.
11. В режиме 2WD при любых манипуляциях на муфту не подается напряжение — ни разу не вспыхнул ни один светодиод.
12. Переход из режима LOCK в АВТО точно на скорости 10 км, напряжение на муфте снижается примерно в 2 раза. Индикатор LOCK при этом не гаснет, если скорость снизить ниже 10, то LOCK включится сам. Гаснет индикатор LOCK при скорости выше 40 км/ч.
Порог 10 км большой недостаток, например, буксуешь в снегу, машина ползет 2 км/ч и вдруг сзади тяга уменьшается. Это блок переключился в Авто, колеса то крутятся, быстро буксуя, вот скорость и превысила 10 км.
ЧАСТЬ 2.
Только зарегился и сразу спросили про индикатор муфты.
Все же полный привод с эл. муфтой кажется многим загадкой, столько мифов вокруг него и загадок. Начиная с фирменных релизов и статей в журналах, где пишется, что в режиме LOCK привод распределяет момент между осями точно по 50%. Что является полной туфтой. Момент по осям в этом режиме может быть любой, при жестком локе даже например впереди отрицательный, сзади более 100% момента мотора. На фото приведена страничка из учебника с графиком, снятом при испытании автомобиля с заблокированным межосевым дифференциалом при преодолении ямы. Как видно момент между осями меняется очень сильно и даже заходит в отрицательную область. Это требует крепких шестерен и крепкой подвески. В автомобилях с муфтой нет такого жесткого "лока", муфта при определенном моменте проворачивается, но поведение машины имеет такой же характер. Например, при максимальном сжатии дисков в муфте на автомобиле нельзя ездить по асфальту, затруднен разворот, управляемость автомобиля никакая.
По порядку
Муфта
муфта работает на проскальзывании фрикционов. Выделение тепла зависит от оборотов и момента (обороты умножить на момент) и может быть огромным.
Выделение тепла можно снизить, если например при буксовании (когда задние колеса еле крутятся или вообще не крутятся) не поднимать обороты, выползать на минимальных.
Муфта устроена так — в ней имеется катушка (намотано много витков медного провода), сопротивление 2,5 Ом. При подаче 10 В ток получается 4 А (это дает тепловыделение на катушке 40 вт.). На дисках при буксовании может выделяться до 30 квт и даже больше.
При подаче тока на катушку возникает магнитное поле, оно сжимает фрикционы вспомогательной маленькой муфты с несколькими дисками.
На чертеже муфта в разрезе.
Эта муфта начинает передавать вращающий момент на диск с шариками, которые сдавливают основной пакет фрикционов (сила возникает из-за того, что шарики находятся в конической выемке). Чем больше ток, тем сильнее сжимаются диски всп. сцепления и тем сильнее сила сдвига шариков, тем сильнее сжимаются основные фрикционы (которых больше десятка) для улучшения отвода тепла пространство заполнено спец. жидкостью. Температура муфты может подниматься до максимум 150 град.
Как образуется момент на задних колесах.
Наличие напряжения X на муфте не может говорить о том, что там Y момента.
Как появление напряжения на муфте позволяет появится моменту на задних колесах:
Как выше описывал про муфту, появление напряжения сжимает диски вспомогательного сцепления. Но от этого момент сзади не прибавляется. Нужно второе необходимое условие — разность оборотов на входе и выходе муфты, значит, передние колеса должны крутиться чуть быстрее. И вот только когда передние колеса закрутятся быстрее, разница заставит шарики сдвинуться и сдавить диски основного сцепления.
Разница образуется, когда передние колеса проскользнут, например на снегу. А на сухом асфальте?
Коэффициент передачи к передним и задним колеса у нас одинаков (передние и задние колеса крутятся от двигателя с одинаковой скоростью). Здесь тоже присутствует совсем небольшая разница, передние крутятся чуть быстрее. Это происходит из-за того, что вес машины спереди больше и колеса проминаются больше. Рабочий радиус колес спереди меньше. Кроме этого при наличии момента на передних колесах резина сминается от этого момента и рабочий радиус еще уменьшается. Отсюда жесткое требование к одинаковости шин на таких машинах. Если назад поставить старые покрышки (с меньшим диаметром), то момент сзади на асфальте не получить, он появится только при буксовании передних колес.
Отсюда рекомендация в инструкции при буксировке прицепа подкачать задние колеса — диаметр з. колес увеличится и увеличится вероятность появления момента на них.
Так как разница скоростей очень мала, то в движении мы имеем:
1. Если снег и передние буксуют, то разница велика, муфта проскальзывает, на задних постоянный момент равный моменту пробуксовки муфты (а он определяется напряжением на муфте). То есть в таком режиме индикатор отслеживает момент на ЗК.
2. Сухой ровный асфальт. При прямолинейном равномерном движении машина переднеприводная. Нажали газ — небольшой момент идет назад.
Входим в поворот не нажимая резко газ, на муфте небольшое напряжение, передние колеса идут по внешнему радиусу и имеют большие обороты. Муфта проскальзывает, но сзади небольшой момент. Резко нажимаем на газ — сзади большой момент, спереди небольшой (на высокой скорости это сглаживается, на муфту уменьшается напряжение).
3. Сухая дорога с ямами. При таком покрытии скорость передних колес то больше, то меньше задних. При блокировке МО диффа (муфты) у внедорожников момент на колесах прыгает из минуса в плюс. Происходит переброска мощности от передних к задним и наоборот. Момент может быть от -100х+100% до +100 х-100%. Это требует крепких шестерен и подвески.
В нашем случае муфта жестко не блокируется (в ЛОК до 10 км/ч относительно сильно), при такой дороге момент на задних то появляется, то исчезает (на каждой яме, напряжение же на муфте постоянно). При сильной разнице скоростей в + и — муфта разблокируется, затем шарики крутнутся в другую сторону и муфта снова заработает, но момент пойдет уже в другую сторону.
Здесь появляется большая разница с машинами с полным постоянным приводом, с межосевым дифференциалом (Нива например, Тойота Хайлендер), у них в этом случае момент всегда поровну спереди и сзади 50х50% и не прыгает. И сходство с ними, если у них заблокировать этот дифф.
ЧАСТЬ 3
Как меняется напряжение на муфте
Сравнивал напряжение на муфте Трейла и Аута на разных скоростях. Напряжение косвенно говорит о моменте на задней оси.
Примечание: макс. напряжение получается только если нажать газ до упора, при равномерном движении по трассе у обоих авто около 0,5 В на муфте (в ЛОК у Аута до 0,7 В). Режим был включен на обоих авто в ЛОК, но на Трейлер он после 10 км переходит в Авто. Высокой точности в графиках нет, напряжение при измерениях гуляет.
Разница — при скорости до 10 км у Трейла 10 В даже при слабом нажатии на педаль газа, чуть сильнее и на муфте 12 В. У Аута при этом 4-6 В и только при сильном нажатии до 8 В и кратковременно.
ЧАСТЬ 4
Энергетические аспекты полного привода с муфтой
Про все автомобили с гидротрансформатором и муфтой сей опус.
Вот что, например, происходит в трансмиссии Ниссана с вариатором при буксовании в снегу, сколько достается колесам и сколько теряется.
Пусть обороты двигателя 3000 об/мин, 1600 оборотов теряется в гидротрансформаторе.
На выходе 1400 об. Момент двигателя 180 Нм.
Потерями кроме ГТ и муфты пренебрегаем, увеличение момента ГТ не учитываем, расчет приблизительный.
Мощность двигателя Pд=M*n/9549. Рд=180*3000/9549=57 квт (77 лс).
В гидротрансформаторе выделяется тепла Рг = 180*1600/9549 = 30 квт
Редукция коробки 14
После вариатора обороты перед муфтой 1400/14=100 об/мин
Пусть на выходе муфты 10 об/мин (задние колеса медленно вращаются, передние шлифуют яму).
Момент проворачивания муфты 1200 Нм
На муфте рассеивается мощность Рм = 1200*90/9549 = 11,3 квт
Мощность на задних колесах Рк = 1200*10/9549 = 1,3 кВт
Остаток мощности двигателя 14,4 кВт идет на передние колеса.
Итоги:Двигатель развивает 57 кВт (77 л. с)
В гидротрансформаторе выделяется 30 кВт тепла
В муфте выделяется 11,3 кВт тепла
На задних колесах мощность 1,3 кВт (1,7 л.с.)
Сколько минут проработают вариатор и муфта?
Здесь конечно приведен экстремальный случай.
А при езде по асфальту все красиво: ГТ замкнут (потери меньше процента в вариаторе), муфта еле проскальзывает (выделяется в ней 0-1 кВт).
В такой конструкции заложен весь смысл кроссоверов — кратковременное преодоление бездорожья. Для того, чтобы пилить 100 км по бездорожью нужна другая машина.
Может некоторые поняли, что все плохо. На мой взгляд, лазить по грязи на вариаторе намного удобнее, чем на механике (в разы). И ничего не сожжешь, а сцепление можно сжечь за одну поездку. В крайнем случае, после нагрева вариатора 10 минут постоять. А если грамотно действовать, то можно значительно уменьшить нагревы вариатора и муфты.
Рекомендации:
В Трейле 2,5 л, коробку ставим на "1", а в 2,0 л в "L".
Вариатор.
Если нужно проехать длинный участок заснеженного поля (плохой дороги), тащить прицеп в длинную гору, то нужно проезжать на заблокированном гидротрансформаторе (ГТ). Если ГТ не блокирован, слой снега высокий, то весьма вероятен перегрев вариатора. Для этого весьма полезен индикатор блокировки, я давно езжу со светодиодом на панели. ГТ не блокируется, если скорость меньше 19 км/ч. Нужно отметить, что у Трейла весьма большой радиатор, который хорошо охлаждается. Например, у Оутландера маленький радиатор засунули к колесу, обдува нет, забивается грязью. У новой модели вообще радиатор убрали. В результате иногда вариатор на Ауте перегревается на шоссе. Очень пригодился бы индикатор Т вариатора (могли бы вывести, датчик в вариаторе есть).
Муфта.
В режимах LOCK AUTO нужно не допускать ситуации, когда передние колеса бешено крутятся, а задние стоят. Сила зажатия муфты в режиме AUTO зависит от нажатия на газ. Неплохо бы иметь перед глазами индикатор момента на муфте, у меня стоит светодиодный. Стараться выезжать, не раскручивая колеса до высоких оборотов.
Многие знакомые пересаживаются с седанов на кроссоверы и у всех масса вопросов про полный привод. Написал вкратце о приводе с муфтой назад.
Кроссоверы с муфтой, подключаемой от передних колес, строго говоря, не являются полноприводными. У них привод подключаемый задний. Большую часть они ездят с передним приводом. Характеристики поведения таких машин очень сильно зависят от степени включения эл. муфты (силы сжатия фрикционных дисков в муфте).
1. Диски разжаты, напряжение на муфту не подается — это переднеприводная машина. Великолепная управляемость, в том числе на скользких покрытиях при работе газом.
2. Диски сжаты очень сильно, практически не прокручиваются, подано максимальное напряжение — получается очень специфическое поведение, оно такое же, как у полноприводных машин с блокированным межосевым дифференциалом. На такой машине можно ехать только по мягкому грунту, снегу. Категорически запрещается езда по асфальту. Также нельзя ехать с высокой скоростью (выше 40 км), так как управляемость машины никакая. На скользкой дороге, снегу машину постоянно разворачивает. Момент на передней и задней осях скачет от минус до плюс 100% (никакого распределения 50х50% как пишут в рекламных проспектах нет). То есть на передней может быть минус 30% (тормозит), на задней +100%. Это требует высокой прочности трансмиссии. Момент в соотношении 57х43%, 60х40% (зависит от загрузки авто по осям) будет только при прямолинейном движении по асфальту и если колеса накачаны строго по инструкции.
В современных авто с управлением электроникой системы управляет подачей момента на муфту в зависимости от скорости, угла поворота рулевого колеса, не допуская аварийной ситуации. При увеличении скорости напряжение на муфту снижается.
3. Диски сжаты несильно, идет проскальзывание с выделением большого количества тепла (если есть разница оборотов осей). При прямолинейном движении на ровном асфальтовом покрытии проскальзывание минимальное, разность скоростей на входе и выходе муфты минимальна. Поэтому выделение тепла очень небольшое, от 0 до 0,5 кВт. Характеристики машины промежуточные между 1 и 2, при совсем слабом зажиме машина практически имеет переднеприводные характеристики. Момент на задней оси появится только тогда, когда обороты на входе муфты начнут превышать обороты на выходе (то есть скорость вращения передних колес чуть превысит скорость задних колес). Момент распределяется между передней и задней осью в зависимости:
а. Действующего радиуса колеса (с учетом продавливания). Этот параметр самый значимый, изменение радиуса на 3% может привести к изменению момента на 30%.
б. От прямолинейности движения, в повороте передняя ось может снизить момент например до нуля (колеса идут по разным радиусам), тогда назад пойдет 100% момента двигателя (в случае если муфта способна передать без проскальзывания этот момент. Если муфта начнет проскальзывать, то момент на двигателе начнет снижаться).
в. От покрытия дороги. Если передние колеса попали на лед, то проскальзывание их увеличится и назад пойдет больше момент.
Поведение машины на прямой похоже на переднеприводную, в повороте характеристики могут резко измениться в сторону заднеприводных. Выведение машины из заноса затруднено и требует специальных навыков.
К сожалению, об этом не пишут в инструкции, а во многих написана полная туфта о распределении моментов 50х50 при ЛОКе муфты.
