Электронная блокировка дифференциала реферат

Обновлено: 30.06.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Электронная блокировка дифференциала

Электронная блокировка дифференциала (EDS, Elektronische Differenzialsperre, ) предназначена для помощи при трогании автомобиля с места и разгоне на скользкой дороге за счет подтормаживания прокручивающихся ведущих колес. Система получила свое название по аналогии с соответствующей функцией дифференциала.

Система EDS срабатывает при проскальзывании одного из ведущих колёс. Она подтормаживает скользящее колесо, за счет чего передаваемый к колесу крутящий момент увеличивается. Система работает в диапазоне скоростей от 0 до 80 км/ч.

Система EDS построена на основе антиблокировочной системы тормозов. В отличие от системы ABS в конструкции электронной блокировки дифференциала предусмотрена возможность самостоятельного создания давления в тормозной системе. Для реализации данной функции используется насос обратной подачи и два электромагнитных клапана (на каждое из ведущих колес), включенные в гидравлический блок ABS :

переключающий клапан;
клапан высокого давления.

Управление системой осуществляется с помощью соответствующего программного обеспечения в блоке управления ABS.

Электронная блокировка дифференциала составляет основу антипробуксовочной системы.

Принцип работы электронной блокировки дифференциала

Работа электронной блокировки дифференциала носит цикличный характер. Цикл работы системы включает три фазы:

увеличение давления;
удержание давления;
сброс давления.

Пробуксовка ведущего колёса определяется на основании сравнения сигналов, поступающих от датчиков угловых скоростей колёс. При этом блок управления закрывает переключающий клапан и открывает клапан высокого давления. Для создания давления в контуре тормозного цилиндра ведущего колеса включается насос обратной подачи. Происходит увеличение давления тормозной жидкости в контуре и торможение ведущего колеса.

При достижении тормозного усилия необходимой для предотвращения пробуксовки величины производится удержание давления. Это достигается отключением насоса обратной подачи .

По окончании пробуксовки производится сброс давления. При этом впускной и переключающий клапаны в контуре тормозного цилиндра ведущего колеса открыты.

Прикрепленные файлы: 1 файл

осн.docx

В любом повороте, путь колеса оси, двигающегося по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, чем путь другого колеса той же оси, которое проходит по длинному (внешнему) радиусу. В результате этого, угловая скорость вращения внутреннего колёса должна быть меньше угловой скорости вращения внешнего колеса. В случае с не ведущим мостом, выполнить это условие достаточно просто, так как оба колеса могут не быть связанными друг с другом и вращаться независимо. Но если мост ведущий, то необходимо передавать крутящий момент одновременно на оба колеса (если передавать момент только на одно колесо, то возможность управления автомобилем по современным понятиям будет очень плохой). При жесткой же связи колёс ведущего моста и передачи момента на единую ось обоих колёс, автомобиль не мог бы нормально поворачивать, так как колеса, имея равную угловую скорость, стремились бы пройти один и тот же путь в повороте. Дифференциал позволяет решить эту проблему: он передаёт крутящий момент на раздельные оси обоих колёс (полуоси) через свой планетарный механизм с любым соотношением угловых скоростей вращения полуосей. В результате этого, автомобиль может нормально двигаться и управляться как на прямом пути, так и в повороте.

Дифференциал - это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга. Такая передача момента возможна благодаря применению так называемого планетарного механизма. В автомобилестроении, дифференциал является одной из ключевых деталей трансмиссии. В первую очередь он служит для передачи момента от коробки передач к колёсам ведущего моста.

Однако, ввиду физики устройства, у планетарного механизма есть очень нехорошее свойство: он стремится передать полученный крутящий момент туда, куда легче. Например, если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал будет распределять крутящий момент равномерно между колёсами. Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колёс с дорогой (например, одно колесо попало на лёд, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнёт перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое находится на льду). В результате, колесо, находящееся на асфальте перестанет получать крутящий момент и остановится, а колесо, находящееся на льду примет на себя весь момент и будет вращаться с увеличенной угловой скоростью, причем планетарный механизм будет играть роль редуктора, повышающего скорость вращения этого колеса. Естественно, это явление сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Ведь по логике вещей, в рассмотренной ситуации момент желательно передавать на колесо, расположенное на асфальте, чтобы автомобиль мог продолжить движение.

В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы два моста, а зачастую дифференциал можно обнаружить еще и между мостами (межосевой дифференциал). Таким образом, мы получаем схему трансмиссии, в которой присутствуют целых три дифференциала: два мостовых и один межосевой. Последний необходим для постоянного движения с полным приводом и передачей момента на все четыре колеса. Ведь в повороте колёса рулевого моста (обычно переднего) имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем колёса заднего моста. Межосевой дифференциал призван передавать крутящий момент от коробки передач к обоим ведущим мостам с разным соотношением угловых скоростей. Такая схема с тремя дифференциалами является одной из самых распространённых схем для постоянного полного привода (Full time 4WD).

2. Алгоритм блокировки дифференциала

Основной целью блокировки дифференциала является передача необходимого крутящего момента обоим его потребителям (полуосям или карданам). Существуют принципиально разные методы решения данной задачи.

Полная (100%-я) ручная блокировка.

При таком типе блокировки, дифференциал фактически перестаёт выполнять свои функции и превращается в простую муфту, жестко связывающую полуоси (или карданы) между собой и передающую им одинаковый крутящий момент с одинаковой угловой скоростью. Для того, чтобы полностью заблокировать классический дифференциал, достаточно либо заблокировать возможность вращения сателлитов, либо жестко соединить между собой чашку дифференциала с одной из полуосей. Такая блокировка как правило реализована при помощи пневматического, электрического или гидравлического привода, управляемого водителем из салона автомобиля. Применяется как для мостовых, так и для межосевых дифференциалов. На картинке изображена схема блокировки компании ARB для мостового дифференциала, в которой блокируются сателлиты.

3. Виды автоматической блокировки дифференциалов

Кулачковые и зубчатые автоматические блокировки.

Принцип работы этих блокировок достаточно прост. Вместо классического шестеренчатого планетарного механизма используются кулачковые или зубчатые пары, которые при небольшой разнице в угловых скоростях полуосей имеют возможность взаимно проворачиваться (перескакивать), а при пробуксовке заклиниваются и блокируют полуоси друг с другом. Нетрудно себе представить, что происходит с автомобилем при срабатывании такой блокировки в повороте.

Некоторые экземпляры просто отключают одну из полуосей в момент возникновения небольшой разницы скоростей. Именно поэтому, штатно такими блокировками оборудуются только дифференциалы военной и специальной техники (БТР и. т. п.)

На картинках изображены (слева направо): кулачковая блокировка отечественного производства (БТР 60), Detroit Locker и Detroit E-Z Locker (компания Tractech).

Довольно часто фрикционные блоки подпружинивают. Такие дифференциалы штатно устанавливаются в задний мост многих внедорожников - Toyota 4Runner (Hilux Surf), Nissan Terrano, Kia Sportage и. т. п. Американская компания ASHA Corp. пошла дальше, снабдив пакет фрикционов LSD дифференциала устройством блокировки, состоящего из насоса с поршнем (Героторный дифференциал). При возникновении разности в угловых скоростях полуоси и чашки насос нагнетает масло (жидкость) на поршень и сдавливает фрикционный блок, тем самым блокируя дифференциал. Данная конструкция получила название Gerodisk (Hydra-Lock) и штатно устанавливается на внедорожники Chrysler (на картинке слева). Практически для всех friction based дифференциалов необходимо применять специальное масло, которое содержит присадки, обеспечивающие нормальную работу фрикционных блоков.

Torque sensitive differentials.

А вот компания Zexel Torsen в своём дифференциале T-2 предложила немного другую компоновку по сути, того же устройства (на картинке справа). Благодаря своей необычной конструкции, парные сателлиты соединены между собой со внешней стороны солнечных шестерней. По сравнению с первым типом, эти дифференциалы имеют меньший диапазон работы блокировки, однако они более чувствительны к разнице передаваемого момента и срабатывают раньше (начиная от 1.4/1). Компания Tractech недавно выпустила мостовой torque sensitive дифференциал Electrac, снабженный принудительной электроприводной блокировкой.

Электронная блокировка дифференциала EDS выполняет функции, схожие с функциями механической блокировки дифференциала, и срабатывает при разгоне автомобиля на покрытии с различными характеристиками сцепления для ведущих колёс. Работа системы EDS показана на рисунке 26.

Рисунок 36 – Поведение автомобиля с системой EDS и без нее

Система EDS использует гидравлический блок системы ESC (поддержания курсовой устойчивосит). Она самостоятельно увеличивает давление в тормозной системе (без нажатия педали тормоза). Когда система определяет, что одно из ведущих колёс проскальзывает, система EDS с помощью целенаправленного подтормаживания замедляет вращение колеса таким образом, что второе колесо оси может передавать усилие привода на дорожное полотно через дифференциал.

Принцип работы системы с гидравлической схемой показан на рисунке 27.

Рисунок 27 – Принцип работы системы EDS

1 — бачок с тормозной жидкостью; 2 — усилитель тормозов; 6 — насос обратной подачи; 7 — ресивер; 8 — амортизатор; 9 — впускной клапан ABS; 10 — выпускной клапан ABS; 17 — колёсный тормозной цилиндр; 18 — датчик частоты вращения; 25 — переключающий клапан; 26 — переключающий клапан высокого давления;

Этапы работы системы:

I. Положение покоя;

Положение покоя — это состояние до срабатывания ассистента.

II. Нагнетание давления;

При нагнетании давления переключающий клапан (25) закрывается, а клапан высокого давления (26) открывается. Насос обратной подачи (6) откачивает тормозную жидкость из главного тормозного цилиндра, и колесо затормаживается.

III. Поддержание давления на постоянном уровне;

В режиме поддержания давления насос обратной подачи отключён (6).

IV. Сброс давления;

При сбросе давления переключающие клапаны (25) и клапан высокого давления (26) открыты.

Расширенная функция блокировки дифференциала (XDS).

Функция XDS представляет собой модификацию функции EDS (блокировки) для движения с высокой скоростью. При спортивном стиле вождения автомобиль при быстром прохождении поворотов под действием центробежной силы склонен к смещению наружу поворота. Сцепление с дорожным полотном у ведущих колёс, движущихся по внутреннему радиусу поворота, уменьшается. В предельных ситуациях ведущее колесо, движущееся по внутреннему радиусу поворота, может утратить контакт с дорожным полотном и проворачиваться. В этом случае и колесо ведущей оси, движущееся по внешнему радиусу поворота, неспособно передать усилие привода через дифференциал на дорожное полотно, и автомобиль испытывает недостаточную поворачиваемость при движении в повороте (в случае привода на переднюю ось).

Функция XDS вмешивается в движение автомобиля, проворачивающееся колесо целенаправленно подтормаживается для того, чтобы второе колесо ведущей оси могло передавать момент привода через дифференциал на дорожное полотно. Автомобиль при движении в повороте остаётся полностью управляемым.

Компоновка

Гидравлическая тормозная система для системы XDS идентична системе EDS (блокировке). Гидравлический контур требует индивидуального управления торможением каждого из ведущих колёс. Отличие от системы EDS заключается в более точном дозировании степени подтормаживания проворачивающегося колеса для того, чтобы автомобиль оставался стабильным. Функция XDS использует датчики частоты вращения колёс системы ABS, датчики центробежного ускорения, датчик угла рыскания и датчик угла поворота рулевого колеса. Когда блок управления распознаёт ситуацию, требующую вмешательства функции XDS, контур регулирования подтормаживает проворачивающееся колесо путём целенаправленного увеличения давления в контуре тормозного привода без необходимости нажатия педали тормоза.

На основе данных, поступающих от датчиков центробежного ускорения, датчика угловой скорости рыскания, датчика угла поворота рулевого колеса и датчиков скорости вращения колёс система сравнивает, движение по какому радиусу поворота задаёт водитель, по какому радиусу выполняется движение в действительности, или определяет, проворачивается ли какое-либо ведущее колесо. Система оценивает, с какой интенсивностью необходимо подтормаживать проворачивающееся ведущее колесо для того, чтобы второе колесо ведущей оси могло передавать усилие привода через дифференциал на дорожное полотно. Работа системы показана на рисунке 27.

Рисунок 27 – Работа системы XDS

Гидравлический тормозной ассистент (HBA)

Ассистент HBA помогает водителю в критической ситуации создать максимальное давление в тормозной системе для сокращения тормозного пути. Принцип работы системы отражен на рисунке 28. Водитель может быть неспособен создать максимальное давление в тормозной системе в первую очередь по следующим причинам:

- неправильная регулировка сиденья водителя;

- физические возможности водителя;

- замедленная реакция водителя.

Ассистент HBA распознаёт критическую ситуацию по скорости и нарастанию давления в главном тормозном цилиндре. При срабатывании ассистента торможения давление в тормозной системе увеличивается до срабатывания системы ABS. Благодаря этому обеспечивается максимальная эффективность торможение и обеспечивается значительно более короткий тормозной путь, как показано на рисунке 29.

Рисунок 28 – Принцип работы системы HBA

Рисунок 29 – Поведение автомобиля с системой РИФ и без нее

Компоновка - гидравлический тормозной ассистент HBA представляет собой программное расширение функции ESC (поддержания курсовой устойчивости). Он не требует дополнительных механических компонентов. Тормозной ассистент использует давление в гидравлическом блоке, датчики скорости вращения отдельных колёс и выключатель стоп-сигналов.

Описание принципа действия HBA. Ассистент HBA активируется в критических ситуациях. Критическая ситуация распознаётся по следующим условиям активации:

1. Водитель выполняет торможение. Выключатель стоп-сигналов передаёт сигнал задействования тормоза.

2. Датчики частоты вращения передают данные о скорости автомобиля.

3. Программа оценивает, с каким усилием была нажата педаль тормоза. Если граничные условия активации превышены, а текущее давление в тормозной системе остаётся ниже необходимого, сохранённого в памяти БУ значения, система автоматически регулирует давление. Блок управления ESC активирует функцию тормозного ассистента и передаёт сигнал на гидравлический блок.

Гидравлическое регулирование осуществляется в три этапа:

Этап 1. Начало срабатывания ассистента. Тормозной ассистент увеличивает давление в тормозной системе. Вследствие активного нагнетания давления очень быстро достигается предел срабатывания системы ABS, в результате чего система ABS срабатывает.

Этап 2. Срабатывание системы ABS. Система ABS поддерживает давление в тормозной системе ниже порога блокирования колёс.

Этапы работы системы показаны на рисунке 30.

Рисунок 30 – Этапы работы системы HBA

Этап 3. Окончание работы тормозного ассистента. Когда водитель уменьшает усилие нажатия педали тормоза или скорость движения снижается ниже заданного минимального значения, условия для активации функции HBA отсутствуют. Блок управления ESC распознаёт, что критическая ситуация разрешена и прекращает работу тормозного ассистента. Повышенное функцией HBA давление в тормозной системе постепенно снижается, пока снова не адаптируется к степени нажатия водителем педали тормоза.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Электронная блокировка дифференциала — это система, имитирующая блокировку дифференциала стандартной тормозной системой автомобиля. Она предотвращает пробуксовку ведущих колес при трогании с места, ускорении на скользкой поверхности или поворотах.

Обратите внимание, что электронная блокировка имеется во многих современных машинах.

Далее давайте посмотрим, как работает электронный дифференциал, а также его использование, конструкцию, преимущества и недостатки.

Как работает электронная блокировка

Система, имитирующая блокировку дифференциала, работает циклически. Его работа состоит из трех этапов:

фаза повышения давления;
фаза поддержания давления;
фаза сброса давления.

На первом этапе (когда ведущее колесо начинает пробуксовывать) блок управления получает сигналы от датчиков скорости вращения колес и на их основе принимает решение о начале работы. Переключающий клапан закрывается, и открывается клапан высокого давления в гидравлическом модуле ABS. Насос ABS создает давление в рабочем цилиндре проскальзывающего колеса. При повышении давления тормозной жидкости буксующее ведущее колесо тормозится.

Вторая фаза начинается с прекращения пробуксовки колеса. Система моделирования блокировки межколесного дифференциала определяет тормозное усилие, достигаемое за счет удерживающего давления. В этот момент насос перестает работать.

Третий этап — колесо перестает пробуксовывать и давление сбрасывается. Переключающий клапан открывается, а клапан высокого давления закрывается.

Все три фазы электронного дифференциала повторяются по мере необходимости.

Обратите внимание, что система работает при скорости автомобиля от 0 до 80 км/ч.

Конструкция блокировки и ее основные элементы

Электронная блокировка дифференциала основана на антиблокировочной тормозной системе (ABS) и является неотъемлемой частью системы курсовой устойчивости (ESC). Имитация блокировки отличается от классической системы ABS тем, что она может независимо увеличивать давление в тормозной системе автомобиля.

Рассмотрим основные составляющие системы:

Насос. Необходим для повышения давления в тормозной системе.
Электромагнитные клапаны. Подключены к тормозному контуру каждого колеса. Потоки тормозной жидкости регулируются в соответствующем контуре.
Блок управления. Управляет электронным дифференциалом с помощью специального программного обеспечения.
Датчики скорости вращения колес. Необходимы для информирования блока управления о текущих значениях угловой скорости колес.

Обратите внимание, что электромагнитные клапаны и насос являются частью гидравлического узла АБС.

Типы электронных блокировок дифференциала

Система противоскольжения установлена на автомобилях многих автопроизводителей. Однако системы, выполняющие одни и те же функции в разных автомобилях, могут иметь разные названия. Рассмотрим самые известные: EDS, ETS и XDS.

EDS — это электронная блокировка дифференциала, которую можно найти в большинстве автомобилей (например, Nissan, Renault).

ETS (Electronic Traction System) — система, аналогичная EDS, разработанная немецким производителем автомобилей Mercedes-Benz. Этот тип электронного дифференциала выпускается с 1994 года. Mercedes также разработал усовершенствованную систему 4-ETS, способную тормозить все колеса автомобиля. Он устанавливается, например, на среднеразмерные кроссоверы премиум-класса (М-класс).

XDS — это расширенный EDS, разработанный немецким производителем автомобилей Volkswagen. XDS отличается от EDS дополнительным программным модулем. В XDS используется принцип поперечной блокировки (торможение ведущих колес). Этот тип электронного дифференциала разработан для увеличения тяги и улучшения управляемости. Система немецкого производителя исключает недостаточную поворачиваемость автомобиля при прохождении поворотов на высокой скорости (этот недостаток при движении присущ переднеприводным автомобилям) и управляемость становится более точной.

Основные преимущества системы

увеличение сцепления с дорогой на поворотах;
начать движение без пробуксовки колес;
настройка степени блокировки;
полностью автоматическое включение / выключение;
машина уверенно справляется с диагональным вывешиванием колес.

Использование

Электронный дифференциал, являющийся функцией противобуксовочной системы, используется во многих современных автомобилях. Имитацию блокировки используют такие производители автомобилей как: Audi, Mercedes, BMW, Nissan, Volkswagen, Land Rover, Renault, Toyota, Opel, Honda, Volvo, Seat и другие. При этом EDS используется, например, в Nissan Pathfinder и Renault Duster, ETS — в Mercedes ML320, XDS — в Skoda Octavia и Volkswagen Tiguan.

Системы моделирования блокировки стали очень популярными благодаря своим многочисленным преимуществам. Электронный дифференциал оказался наиболее практичным решением для среднего городского автомобиля. Предотвращая пробуксовку колес при трогании автомобиля, а также на скользком дорожном покрытии и в поворотах, она значительно облегчила жизнь многим автовладельцам.

Читайте также: