|
Історія розвитку повного приводу (4WD) в автомобілях компанії HONDAКонструктівние особливості Dual Pump System (DPS)
вступ
Дві моделі автомобілів компанії "Хонда", що продаються в Європі, Honda CR-V (що стала бестселером) і Honda HR-V, обладнані RealTime 4-wheel Drive. Це означає - передача обертання від двигуна до задніх коліс здійснюється тільки в тих випадках, коли це необхідно, тобто при пробуксовці передніх, постійно ведучих, коліс. У всіх інших випадках, колеса задньої осі просто котяться по дорозі. Найбільш поширений спосіб реалізації RealTime 4-wheel Drive в автомобілях з постійним переднім приводом - установка вязкостной муфти в приводі задніх коліс. На автомобілях Honda CR-V і Honda HR-V вперше застосована Dual Pump System або DPS (яка не має практично нічого спільного з вискомуфтой).
Беручи до уваги популярність зазначених моделей, хотілося б ще раз зупинитися на темі, що цікавить багатьох: яка "логіка" і конструкція механізму "аналізує" умови руху (при повній відсутності електроніки) і забезпечує передачу потужності й крутного моменту на задні колеса автомобіля?
Ми орієнтувалися на широке коло читачів і, тому, крім викладу принципу дії, конструкції і функціонування системи DPS, перша частина статті присвячена історії повнопривідних моделей компанії Honda (за винятком проводилися спільно з компаніями ISUZU і Land Rover) і викладу базового теоретичного матеріалу, необхідного для розуміння подальшого викладу.
Ця стаття - перша спроба нашої компанії створення подібних "освітніх" матеріалів для WWW. Так як ми дотримуємося думки "Краще один раз побачити і один раз прочитати", опис, наведене нижче, містить 34 ілюстрації та фотографії (загальний розмір графічних файлів близько 350 Kb), покликаних допомогти розумінню викладеного. Сподіваємося, Ви не пошкодуєте про час, витрачений на їх завантаження. Будемо вдячні, якщо Ви надішлете свої відгуки, побажання та зауваження за адресою techno honda.com.ua. Бажаємо цікавого проведення часу.
Історія повного приводу
Історія повного приводу: Civic Shuttle '84 Моделі автомобілів Honda, обладнані повним приводом, почали продаватися в Європі ще в 1984 році. Первістком в цьому напрямі став Honda Civic Shuttle мав PartTime 4-wheel Drive.
Передача потужності на всі колеса нормально передньопривідного автомобіля відбувалася по команді водія. Натискання кнопки з символом 4WD на передній панелі активізувало електричну, а потім пневматичну схеми. Виконавче вакуумний пристрій змінювало положення спеціальної блокуючої муфти, розташованої в коробці передач. Передача потужності і крутного моменту починала відбуватися на задні колеса автомобіля. Недоліком такої конструкції була відсутність міжосьового диференціала, що забороняв вставляти повний привід на дорозі з "не слизькою" покриттям (призначення міжосьового диференціала буде пояснено далі).
Виробництво моделі було припинено в 1987 році.
Історія повного приводу: Civic і Civic Shuttle'88.
З 1988 року, протягом 4-х років, в автосалонах Хонда можна було побачити (і навіть купити) оновлені Civic 4d (седан), Civic 3d (хетчбек) і Civic Shuttle (універсал). Деякі моделі седана і універсала, з двохважелем передньою підвіскою, двигунами 1.5 або 1.6 літра з системою послідовного упорскування палива PGM-FI і шестнадцатіклапанним газорозподільним механізмом (16 valve), відрізнялися наявністю RealTime 4-wheel drive, виконаним на основі віськомуфти. Конструктивне виконання повного приводу, а саме розташування віськомуфти, залежало від наявності або відсутності антиблокувальної системи (ABS) в складі робочої гальмівної системи. На автомобілях з антиблокувальною системою вискомуфта встановлювалася замість диференціала, виконуючи функцію міжосьового і міжколісного диференціалів підвищеного тертя (така конструкція дозволяє автомобілю рухатися навіть при діагональному вивішуванні!). На автомобілях, не обладнаних ABS, не було сенсу ускладнювати конструкцію - вискомуфта ділила карданний вал на дві частини і передавала обертання на задню вісь будучи, при цьому, ще і міжосьовим диференціалом підвищеного тертя.
Зв'язок між RealTime 4-wheel Drive і ABS проста: одна система не повинна заважати роботі іншої системи. Якщо функціонує ABS, автомобіль повинен бути передньопривідним. Відключення механізму повного приводу відбувалося по команді блоку управління системою ABS, тобто до складу механізму входило пристрій, так зване DogClutch, що дозволяє це виконувати.
Історія повного приводу: Civic'92. З 1992 по 1995 рік включно, Honda Civic випускалася з кузовами седан, хетчбек і купе. У повноприводному виконанні - тільки седан. Реалізація RealTime 4-wheel Drive не мала принципових відмінностей від моделей 1988 року.
З 1996 року модель Civic в повноприводного виконання для європейського ринку не проводилася.
Сьогодні: CR-V & HR-V.
Якщо, зустрівши на дорозі Honda Civic 1984 року втратив все емблеми, що дозволяють "ідентифікувати" виробника транспортного засобу, тільки прихильник і знавець Honda визначить що це за автомобіль, то CR-V і HR-V сьогодні, здається, дізнаються всі.
Це не позашляховики. CR-V і HR-V це багатофункціональні автомобілі "на кожен день", прекрасно підходять для щоденної їзди по місту, поїздок за місто і тривалих подорожей "на краєчок землі". Одна з цікавих особливостей цих моделей - функція RealTime 4-wheel Drive, реалізована на основі двох "стандартних" масляних насосів і аналізує умови руху без використання електроніки.
Теорія, необхідна для вивчення конструкції і функціонування механізму приводу задніх коліс:
призначення диференціала
Особливістю чотириколісного транспортного засобу (та й не тільки чотириколісного) є той факт, що при виконанні повороту, все колеса рухаються по власним, не співпадаючих один з одним, траєкторіям. Як показано на малюнку, всі чотири колеса автомобіля (зелене, жовте, червоне і синє) залишають власні сліди на сірому полотні дорожнього покриття. Відмінність в траєкторіях призводить до відмінностей в довжині шляху, який може здолати кожним колесом, що, в свою чергу, можливо лише при різних швидкостях обертання останніх.
Так як неможливо на одній цільної осі жорстко закріпити два колеса обертаються з різними швидкостями, вісь ділять на дві частини які з'єднують між собою диференціалом. Диференціал дозволяє передавати обертання від двигуна до ведучих коліс, що обертаються з різними швидкостями. Такий диференціал називають міжколісним. В автомобілях з повним приводом, межколесних диференціалів два: передній (1) і задній (2).
Не вдаючись в подробиці опису пристрою і функціонування диференціала, хочемо зауважити: швидкість обертання корпусу диференціала, до якого власне і передається обертання від двигуна в першу чергу (і тільки потім до полуосям і колесам), збігається зі швидкістю обертання провідних коліс, якщо автомобіль рухається по прямий, і становить середньоарифметичне від швидкостей обертання правого і лівого коліс, якщо автомобіль рухається по дузі. Якщо знову звернутися до малюнка, стане очевидно: швидкість обертання корпусу диференціала 1 відрізняється від швидкості обертання корпусу диференціала 2 (так як передні колеса рухаються по траєкторіях з великими радіусами, ніж задні). Для забезпечення безперервної передачі потужності від двигуна до передніх і задніх коліс встановлюють ще один диференціал, звані міжосьовим (3).
З цього розділу необхідно запам'ятати наступне: повноприводний автомобіль повинен мати пристрої, що дозволяють передавати потужність від двигуна до осей або коліс автомобіля, що обертаються з різними швидкостями. В іншому випадку, будуть існувати обмеження за станом дорожнього покриття коли повний привід може бути включений.
Функціонування масляного насоса
Масляний насос роторного типу, як правило, складається з трьох основних частин: корпусу, внутрішнього і зовнішнього кілець. Зовнішнє кільце розташовується з деяким ексцентриситетом щодо внутрішнього (тобто центри кілець не збігаються). Обертання кілець призводить до зміни обсягу кожного осередку, утвореної внутрішньою поверхнею зовнішнього і зовнішньою поверхнею внутрішнього кілець. Як видно з малюнка, при обертанні кілець за годинниковою стрілкою, відбувається утворення осередку (точка 1), її переміщення зі збільшенням обсягу (точки 2 і 3), досягнення максимального обсягу (точка 4), зменшення обсягу (точки 5 і 6). У точці 7 осередок практично не існує. Якщо в точках 1, 2 і 3 корпусу насоса виконати канал (назвемо його каналом всмоктування), що з'єднується з ємністю з маслом, проходження осередком цих точок буде супроводжуватися її наповненням. Далі, якщо в точках 5, 6 і 7 в корпусі насоса виконати ще один канал (назвемо його каналом нагнітання), проходження осередком цих точок буде супроводжуватися видавлюванням олії в канал. Ось ми і отримали насос. Обертання кілець призводить до безперервної освіти осередків, збільшення і зменшення їх обсягу, і зникнення. Через канал всмоктування буде відбуватися заповнення клітинок, що збільшують свій обсяг, маслом. Через канал нагнітання відбуватиметься вихід масла з осередків, що зменшують свій об'єм. Чим швидше обертаються кільця насоса, тим інтенсивніше відбувається всмоктування і нагнітання масла і тим вища продуктивність насоса.
Функціонування багатодискового зчеплення
Що таке зчеплення? Відповідно до визначення, яке можна знайти в будь-якому підручнику водія, зчеплення призначене для короткочасного роз'єднання колінчастого вала двигуна і первинного валу коробки передач. Іншими словами, зчеплення дозволяє припинити передачу обертання (передачу потужності і крутного моменту) від двигуна до коліс автомобіля.
Пристрій і функціонування зчеплення легко зрозуміти представивши собі два диска, притиснутих один до одного якоїсь третьої силою і обертових як єдине ціле. Якщо "третя сила" перестане діяти, диски отримають можливість обертатися незалежно один від одного. Нехай один диск приводиться в обертання двигуном, другий диск з'єднаний з валом коробки передач. Притиснення одного диска до іншого уможливить передачу обертання до валу коробки передач і, далі, до коліс.
Багатодискове зчеплення являє собою кілька наборів описаних пар дисків.
На малюнку зображено багатодискове зчеплення з гідравлічним приводом. Елементи, виділені червоним кольором це провідний вал і провідні диски зчеплення (диски обведені чорною лінією). Елементи, виділені синім кольором - ведений вал і ведені диски зчеплення (ведені диски так само обведені чорною лінією). Салатовим кольором виділено гідравлічний привід. Рожевим кольором в гідравлічному приводі позначений об'єм, куди нагнітається масло при включенні зчеплення.
При відсутності гідравлічного тиску відсутня "третя сила" і провідні спеціалісти і відомі диски можуть обертатися незалежно один від одного. При нагнітанні масла в гідравлічний привід, поршень приводу переміщається в напрямку дисків зчеплення (напрямок переміщення поршня вказано двома горизонтальними стрілками) притискаючи диски один до одного. Зчеплення включається і починається передача обертання від ведучого вала до веденого.
DPS (Dual Pump System): Принцип дії
На цьому малюнку зображено елементи, що призводять автомобіль в рух: двигун, коробка передач, колеса, чотири піввісь, карданний вал, механізм приводу задніх коліс (позначений літерами DPS) і піввісь. Так як предметом нашої розмови є DPS, тепер, ми точно знаємо місце його положення.
Більш того, раніше вивченої теорії нам досить для того, щоб самостійно створити пристрій, який називається Dual Pump System.
Возмем два масляних насоса і з'єднаємо їх послідовно (т.е. один за одним).
При рівній частоті обертання обох масляних насосів має місце "рівномірна" циркуляція масла, тобто відсутні області з підвищеним і зниженим тиском. Вимірювачі тиску 1 і 2 показують рівне тиск (тому весь гідравлічний контур виділений одним кольором).
У разі, коли частота обертання першого насоса перевищує частоту обертання другого насоса, масло, що нагнітається першим насосом не витрачається повністю другим насосом. Вимірювач тиску 2 показує підвищений тиск (трубка виділена червоним кольором). На вхід першого насоса повинно надходити більше масла, ніж нагнітається другим насосом. Вимірювач тиску 1 показує знижений тиск (трубка зафарбована синім кольором).
Аналогічна ситуація виникне, якщо частота обертання першого насоса буде менше, ніж частота обертання другого масляного насоса. Тільки тепер, вимірювач тиску 1 фіксуватиме підвищений тиск, а вимірювач тиску 2 - знижений.
Уявіть, що насос номер 1 приводиться в обертання передньою віссю автомобіля, а насос номер 2 - задньою віссю. При русі по прямій з постійною швидкістю по асфальтованій дорозі, обидва насоса обертаються з рівними швидкостями. У гідравлічній схемі відсутні області зниженого або підвищеного тиску. Якщо передні колеса починаю буксувати (наприклад на льоду), передня вісь починає обертатися швидше ніж задня і продуктивність 1-го насоса стає більше ніж продуктивність 2-го насоса. Встановивши багатодискове зчеплення, подібне вивченому раніше, в механізмі приводу задніх коліс автомобіля і організувавши подачу до нього масла з області з підвищеним тиском, можна забезпечити передачу потужності (від двигуна або передньої осі) до задніх коліс, тобто автомобіль стане повнопривідним.
Ось так функціонує система DPS встановлювана на CR-V і HR-V.
DPS: конструкція
Весь наступний матеріал для тих, хто хоче знати більше, ніж тільки принцип дії DPS
Визначимо елементи, що входять до складу механізму приводу задніх коліс. Малюнок нижче - це розріз механізму, розфарбований різними кольорами. Тонами сірого кольору виділені елементи, властиві будь-якому заднеприводному автомобілю: головна передача, диференціал і корпус, в якому це все знаходиться. Червоним кольором виділені порожнини в яких може перебувати масло в процесі роботи (масло не заповнює весь вільний обсяг). Інші кольори (салатовий, синій і жовтий) застосовані для виділення елементів DPS.
Цілком припускаємо, що для людини не знайомого з механікою і читанням технічних малюнків, наведене зображення є більше незрозумілою комбінацією різних кольорів ніж інформативним доповненням опису. Основні знання, які Ви повинні отримати після перегляду малюнка, такі:
- існує деякий пристрій, який називається DPS, розташоване в корпусі механізму приводу задніх коліс автомобіля.
На фотографіях, наведених нижче, ми спробували відобразити процес розбирання механізму приводу задніх коліс.
На малюнку показаний механізм приводу задніх коліс, що встановлюється на моделі CR-V і HR-V. Зіставивши це зображення з малюнком 12 "DPS-місце положення" стають зрозумілими місця кріплення колінчастого вала і піввісь. Для вашої зручності, з точки зору сприйняття інформації, ми дублюємо малюнок 12 в поєднанні з фотографією цікавить нас механізму.
Механізм приводу задніх коліс, зі знятою передньою частиною корпусу:
фланець кріплення колінчастого вала (1);
основна "механічна" частина системи DPS - багатодискове зчеплення з гідравлічним приводом (2);
основна "гідравлічна" частина системи DPS - пристрій, всередині якого розташовані передній і задній насоси і гідравлічна схема управління (3);
корпус диференціала (4).
знято:
провідна частина багатодискового зчеплення (1);
два диска зчеплення: ведучий (2) і ведений (3).
знято:
ведена частина багатодискового зчеплення (1) встановлюється на шліцах на ведений вал;
комплект дисків зчеплення (2);
провідний диск зчеплення (3), що встановлюється в комплекті дисків останнім і передає обертання до першого масляного насоса за допомогою втулки (на фотографії не видно).
Гідравлічна частина системи DPS відокремлена від корпусу диференціала. Ведений вал проходить крізь гідравлічну частину, приводячи в обертання задній масляний насос за допомогою сталевого штиря (на фотографії не показаний).
Гідравлічна частина розгорнута на 90 градусів за годинниковою стрілкою.
Знятий поршень приводу багатодискового зчеплення.
Гідравлічна частина складається з трьох "шарів"
Перші два "шару" повернені на 90 градусів. Видно передній (1) і задній (2) масляні насоси.
Передній масляний насос - 1;
Термоклапан - 2;
Редукційний клапан - 3;
На цьому малюнку зображена гідравлічна схема (всі її елементи залиті рожевим кольором). Червоним кольором виділені провідний вал (приводиться в обертання від передньої осі автомобіля) та елементи багатодискового зчеплення, що обертаються разом з ним. Синім кольором - ведений вал (що приводить в обертання диференціал і задні колеса автомобіля) та пов'язані з ним елементи зчеплення.
Багатодискове зчеплення, що є передавальною ланкою між ведучим і веденим валами, приводиться в дію гідравлічним приводом (виділено салатовим кольором). У більшості випадків (в яких саме випадках буде розглянуто далі), коли швидкості обертання переднього і заднього насосів відрізняються більш ніж на 2.5%, тиск в гідравлічній системі підвищується до величини, достатньої для включення зчеплення і крутний момент від двигуна передається на задні колеса.
DPS: функціонування.
Рух вперед з постійною швидкістю (2WD).
При русі автомобіля вперед з постійною швидкістю передні і задні осі автомобіля обертаються з рівними швидкостями. Продуктивності переднього і заднього насосів збігаються. Відсутність областей підвищеного і зниженого тиску призводить до циркуляції масла по замкнутому контуру. Частина масла надходить на змащення дисків зчеплення, підшипників і т.д.
Запам'ятаємо: при русі автомобіля вперед з постійною швидкістю забезпечується привід тільки на передні колеса - режим 2WD.
Рух вперед з прискоренням (4WD).
Під час початку руху, або при розгоні, якщо швидкість обертання передніх коліс перевищить швидкість обертання задніх коліс, передній насос буде обертатися з більшою швидкістю і мати більшу продуктивність у порівнянні з заднім насосом.
У такій ситуації, масло, що нагнітається переднім насосом на вхід заднього насоса, що не відкачується заднім насосом повністю. "Надмірне" кількість масла, проходячи нескладну гідравлічну схему, надходить в циліндр гідравлічного приводу багатодискового зчеплення (виділено більш насиченим тоном червоного кольору). Зчеплення включається, забезпечуючи передачу крутного моменту від карданного валу до задньої осі.
Запам'ятаємо: під час початку руху або при розгоні може забезпечуватися привід на всі колеса автомобіля - режим 4WD.
Рух вперед з уповільненням (2WD).
При русі вперед і гальмуванні двигуном можливі випадки, коли задні колеса обертаються швидше ніж передні і, відповідно, продуктивність заднього насоса більше ніж переднього. У такій ситуації, масло, що нагнітається заднім насосом на вхід переднього насоса, що не відкачується переднім насосом повністю. "Надмірне" кількість масла, проходячи гідравлічну схему, НЕ надходить в циліндр гідравлічного приводу багатодискового зчеплення а повертається в масляний піддон (виділено більш насиченим тоном червоного кольору).
Запам'ятаємо: при русі вперед і гальмуванні двигуном забезпечується привід тільки на передні колеса автомобіля - режим 2WD.
Рух назад з прискоренням (4WD)
При русі заднім ходом в режимі старт / розгін передні колеса можуть обертатися з більшою швидкістю, ніж задні. У такій ситуації масло, що нагнітається переднім насосом на вхід заднього насоса не відкачується заднім насосом повністю. "Надмірне" кількість масла, проходячи гідравлічну схему, надходить в циліндр гідравлічного приводу багатодискового зчеплення (виділено більш насиченим тоном червоного кольору). Зчеплення включається забезпечуючи передачу крутного моменту від карданного валу до задньої осі.
Запам'ятаємо: при русі заднім ходом в режимі старт / розгін може забезпечується привід на всі колеса автомобіля - режим 4WD.
Рух назад з постійною швидкістю (2WD)
При русі автомобіля заднім ходом з постійною швидкістю передні і задні колеса обертаються з рівними швидкостями. Продуктивність заднього насоса відповідає продуктивності переднього насоса. Масло циркулює по замкнутому контуру.
Запам'ятаємо: при русі заднім ходом з постійною швидкістю забезпечується привід тільки на передні колеса автомобіля - режим 2WD.
Рух назад і гальмування двигуном (4WD)
При русі автомобіля заднім ходом і гальмуванні двигуном швидкість обертання передніх коліс може бути менше, ніж швидкість обертання задніх. У такій ситуації, масло, що нагнітається заднім насосом на вхід переднього насоса, що не відкачується переднім насосом повністю. "Надмірне" кількість масла, проходячи гідравлічну схему, надходить в циліндр гідравлічного приводу багатодискового зчеплення (виділено більш насиченим тоном червоного кольору).
Запам'ятаємо: при русі заднім ходом і гальмуванні двигуном може забезпечуватися привід на всі колеса автомобіля - режим 4WD.
Захист від перегріву
Гідравлічна схема системи DPS має функцію захисту від виходу з ладу в результаті перегріву.
При роботі повного приводу, температура масла, що подається в циліндр гідравлічного приводу багатодискового зчеплення, контролюється термоклапаном. При збільшенні температури масла до певного "критичного" значення, термоклапан забезпечить скидання масла в піддон. Збій в електропостачанні зчеплення і припинення передачі крутного моменту на задні колеса автомобіля. Відновлення роботи повного приводу відбудеться тільки після охолодження масла до температури, нижче "критичної".
Запам'ятаємо: при збільшенні температури масла до певного значення відключення повного приводу відбудеться незалежно від різниці швидкостей обертання передньої і задньої осей автомобіля.
Захист від перевищення робочого тиску.
Гідравлічна схема системи DPS має функцію захисту від виходу з ладу в результаті перевищення допустимого тиску.
При роботі повного приводу, тиск масла, що подається в циліндр гідравлічного приводу багатодискового зчеплення, контролюється редукційним клапаном. При збільшенні тиску масла до певного "критичного" значення, редуктор тиску забезпечить скидання масла в піддон. Відбудеться короткочасне відключення зчеплення і припинення передачі крутного моменту на задні колеса автомобіля. Відновлення роботи повного приводу відбудеться відразу після зниження тиску масла до певного значення.
Запам'ятаємо: при збільшенні тиску масла до певного значення збій в електропостачанні повного приводу.
особливості експлуатації
Якщо Ви власник Honda CR-V або HR-V, Вам повинні бути цікаві деякі особливості експлуатації цих моделей.
Наявність системи DPS на Вашому автомобілі накладає певні обмеження на експлуатацію автомобіля, транспортують
|