Evakuator-gruzovik.ru

Авто журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает полный привод xDrive

Как работает полный привод xDrive

xDrive – система полного привода, сейчас использующаяся на каждом автомобиле всего модельного ряда компании BMW. Многие фанаты любят эту особенность автомобиля, постоянно доказывают, что она лучше quattro или 4Matic. Разбирающиеся люди знают нюансы, ведущие к неисправностям. Сегодня будем полностью изучать эту систему и начнем с истории.

Содержание:

Начало существования системы xDrive

Специалисты по автомобилям BMW выделяют 4 поколения системы xDrive. Поговаривают, что в 2017 году инженеры хотят представить новое поколение полного привода.

Первое поколение
Свое начало система полного привода xDrive берет с 1985 года. Крутящий момент распределялся по принципу: 63% выделялось на заднюю ось и 37% на переднюю ось. В состав такого полного привода входила блокировка дифференциала межосевого и заднего межколесного с помощью муфты вязкостной.

Часто бывало, что неопытные водители забывали принцип пользования системой, и она быстро выходила из строя. Но все же, те кто пользовался автомобилями BWM без xDrive и с этой системой, утверждали, что разница в вождении была существенная.

Второе поколение
Начало второго поколения xDrive припадает на 1991 год. В этот раз распределение немного изменилось, теперь 36% припало на переднюю ось и 64% на задние колеса. Межосевой дифференциал блокируется с помощью многодисковой муфты на электромагнитным управлением. Задний межколесный дифференциал блокируется с помощью многодисковой муфты на основе электрогидравлики. Благодаря такому новшеству можно было перераспределить крутящий момент между осями в любом соотношении от 0% до 100%.

Третье поколение
1999 год стал началом для третьего поколения xDrive. Распределение крутящего момента на оси при обычном вождении стало 62% на заднюю и 38% на переднюю ось, а межколесный и межосевой дифференциалы стали свободными. Блокировка межколесных дифференциалов производится электронным путем и в помощь к полному приводу появляется система динамического контроля курсовой устойчивости автомобиля.

Четвертое поколение
В 2003 году выделяют последнее поколение системы xDrive. Крутящий момент распределяется в соотношении 60% на заднюю ось и 40% на переднюю ось автомобиля BMW. Межосевой дифференциал выполняется с помощью многодисковой фрикционной муфты, а управление с помощью электроники. Распределение крутящего момента все так же возможно от 0 до 100%. Блокировка межколесного дифференциала происходит электронным путем, благодаря чему происходит взаимодействие с системой контроля динамической устойчивости автомобиля (DSC).

Поклонники марки BMW говорят, что благодаря такой системе xDrive появились легковые автомобили с хорошей проходимостью, курсовой устойчивостью, а как результат улучшилась безопасность.

Dynamic Performance Control

Система контроля крутящего момента Dynamic Performance Control (DPC) от BMW гармонично работает сBMW xDrive и системой контроля устойчивости Dynamic Stability Control. DPC контролирует силовой агрегат и шасси автомобиля и регулирует сцепление с дорогой, а также способна скорректировать поворачиваемость автомобиля, распределяя мощность по задней оси. Крутящий момент не только распределяется между передней и задней осями (благодаря xDrive), но также и между задними колёсами для улучшения манёвренности и стабильности (с помощью DPC). DPC работает на всех скоростях и во время обычного вождения, а не только во время прохождения сложных поворотов. DPC также взаимодействует с DSC, пытаясь корректировать движение автомобиля, контролируя крутящий момент, что обеспечивает плавные манёвры. В одиночку система DSC только бы смогла уменьшить мощность двигателя и затормозила бы колёса для улучшения поворачиваемости.

Дифференциал DPC может ускорять колесо с помощью использования планетарных передач и электроприводов в конструкции. Стандартная система контроля — например, типичная xDrive без DPC — уменьшает скорость вращения наиболее активно крутящегося колеса (у которого хуже сцепление с дорогой) с помощью тормозов и снижения мощности двигателя. Это изнашивает тормоза. А в сочетании xDrive с DPC наоборот будет ускорено самое медленное колесо (у которого наибольшее сцепление с дорогой), а не пробуксовывающее, что улучшит стабильность. Например, во время поворота будет ускорено колесо на противоположной стороне, что увеличит ускорение автомобиля. А во время избыточной поворачиваемости ускорение будет дано на колесо на стороне поворота, что улучшит баланс. Это сделает прохождение поворотов плавнее и оптимально распределит момент по оси.

Впервые DPC была установлена на BMW X6, выпуск которой начался в 2008 году (модель 2009), где система входила в стандартную комплектацию. Тест показал, что “X6 управляется так, будто она на сотню-другую килограммов легче, чем X5 (у которой нет DPC)” благодаря использованию системы, хотя у обоих автомобилей одинаковые размеры шасси. У спортивной версии BMW X5 M система DPC тоже входит в стандартную комплектацию.

Философии полного привода: Quattro, 4Matic, xDrive и азиаты – в чем отличия

Зачем это нужно?

Не так давно наш эксперт Борис Игнашин написал довольно подробный материал о том, зачем в принципе нужен легковой полный привод. Здесь мы сосредоточимся на технических и философских отличиях знаменитых систем 4х4, однако вкратце все-таки поясним, в чем смысл сего безобразия.

Самое очевидное «легковое» преимущество полноприводной трансмиссии — лучшая разгонная динамика: понятно, что машина быстрее разгоняется, если крутящий момент передается на все колеса, а не только на одну пару. Особенно это ощутимо на скользком покрытии и при избытке мощности: у некоторых спорткаров, имеющих модификации с разным типом привода, даже паспортное время ускорения до 100 км/ч меньше для версий «4Х4». Но все же у каждого колеса есть некий предел сцепления, и если при прямолинейном движении он ограничивает только величину реализуемого момента, то в повороте все несколько сложнее.

Тут нагрузка на ведущее колесо складывается из продольной силы, то есть вектора тяги, и поперечной, которая стремится сдвинуть машину наружу от центра дуги, — когда сумма этих сил превышает указанный предел, начинается скольжение. То есть, колесо, нагруженное моментом, хуже сопротивляется боковой нагрузке — именно поэтому в общем случае заднеприводные автомобили обладают избыточной поворачиваемостью (склонностью к заносу задней оси), а переднеприводные — недостаточной (снос передних колес). На практике встречаются исключения из этого правила, обусловленные различным распределением массы по осям и прочими факторами, но проблема имеет место быть, равно как и решение — полный привод.

Читать еще:  Основные правила выбора спорткара

Впрочем, здесь тоже все не так однозначно, причем в прямом смысле слова. Если моноприводная машина для мало-мальски квалифицированного и опытного водителя не является загадкой, то, заходя в быстрый поворот на полном приводе, нужно быть готовым как с сносу, так и к заносу, не говоря уж о скольжении всех четырех колес, причем одна фаза может моментально смениться другой.

Такое своенравие проявилось на одном из первых серийных полноприводных автомобилей Jensen FF, увидевшем свет еще в 60-х годах прошлого века. Автомобильные журналисты восторгались феноменальной устойчивостью британского спорткара (к слову, мощность его двигателя превышала 300 л.с.) на мокрой дороге, но отмечали, что по достижении предела он срывается резко и непредсказуемо, и «отловить» его очень непросто. С тех пор вот уже полвека конструкторы бьются над созданием полного привода без страха и упрека не для бездорожья, и определенные успехи, конечно же, есть.

Quattro и немцы

Первой по-настоящему удачной «легковой» системой полного привода считается знаменитая quattro от Audi (мы писали о ее истории очень подробно), сначала апробированная в ралли (и именно благодаря этому так «раскрученная»), а с 1981 года используемая и на «товарных» автомобилях. Между тем, поначалу в чем-то эта трансмиссия была даже более примитивной, чем у того же «Дженсена» пятнадцатилетней давности.

Англичане уже тогда использовали самоблокирующийся межосевой дифференциал оригинальной конструкции, причем несимметричный. У Audi же тяга распределялась между осями в пропорции 50:50, а роль «центра» играл обычный планетарный дифференциал, принудительно блокируемый водителем, примерно как у нашей «Нивы».

Заслуга немцев была в другом: они очень грамотно скомпоновали свою трансмиссию, идеально приспособив ее для традиционной «аудюшной» схемы — изначально передний привод и продольное расположение силового агрегата. Что же до передовых решений, то их долго ждать не пришлось: через несколько лет распределением тяги уже заведовал вышеупомянутый механический «самоблок» Torsen, мгновенно и плавно реагирующий на изменение условий движения.

Однако повадки полноприводников Audi все еще тяготели к переднеприводности: чтобы побороть недостаточную поворачиваемость, машину нужно было по-раллийному «ломать» на входе в поворот решительными действиями рулем или педалью акселератора. Разумеется, речь идет об экстремальном вождении, в штатных режимах автомобили отлично держали дорогу и охотно вписывались в повороты, но все же.

И в 2007 году Torsen стал асимметричным: «по умолчанию» он раздавал крутящий момент в соотношении 40:60 в пользу задних колес, а при необходимости они могли получать вплоть до 80 процентов тяги. В это же время и развесовка новых моделей была пересмотрена: если раньше конструкторы стремились максимально загрузить передние ведущие колеса, то теперь в угоду управляемости акцент делался на задние.

В результате система quattro, несомненно, выиграла, но, например, модель А4, лишенная ее «в базе», стала «недоприводной»: резкий старт на ее начальной переднеприводной версии весьма проблематичен из-за недостаточной загрузки передка. Справедливости ради нужно заметить, что «младшая» Audi A3 избежала подобной участи, поскольку она базируется на платформе Volkswagen Golf с поперечным расположением двигателя, и философия quattro тут совсем другая, основанная на постоянном переднем приводе и автоматически подключаемом заднем с фрикционной муфтой Haldex.

На фото: Audi Quattro

Подобные муфты, управляемые электроникой, только в приводе передних колес, использует сегодня BMW в своей трансмиссии xDrive. Правда, баварцы пришли к этому не сразу: с 1985-го до конца 90-х они использовали блокировки межосевого и заднего межколесного дифференциалов с помощью вискомуфт, затем им на смену пришли электрогидравлические муфты, а на рубеже веков проводились сравнительно недолгие эксперименты со свободными дифференциалами и электронной эмуляцией блокировок (тормозные механизмы «прихватывают» буксующие колеса, перераспределяя тягу на остальные).

Сегодня она сохранена на межколесном уровне, а межосевая муфта работает в тесном содружестве с электронными системами безопасности, отслеживающими массу различных параметров и дающими сигнал к степени сжатия фрикционных дисков. Этим xDrive принципиально отличается от quattro, где блокировка механическая, но, в отличие от Audi, полноприводные BMW при необходимости могут превращаться в чисто заднеприводные, что иногда очень даже неплохо.

А что же третий участник большой немецкой тройки? Вот уже более пятнадцати лет Mercedes остается верным концепции 4Matic, впервые воплощенной в 1997 году в трансмиссии кроссовера М-класса: свободные дифференциалы (межосевой — с небольшим «заднеприводным» акцентом) и никаких блокировок, только их имитация с помощью тормозов. Но имитация весьма убедительная: если хотя бы одно колесо сохраняет надежный контакт с покрытием, машина способна двигаться, а на скользкой дороге умная электроника ловко жонглирует тягой, избегая как недостаточной, так и избыточной поворачиваемости.

Между тем, начинался «Фирматик» в 1986 году с весьма мудреной по тем временам схемы: у полноприводного седана Е-класса было целых три гидромуфты, автоматически подключавших привод на передние колеса, а затем блокировавших межосевой и задний межколесный дифференциалы.

Похожую конструкцию имела трансмиссия суперкара Porsche 959, серийная версия которого увидела свет в том же 1986, с той лишь разницей, что у него двигатель располагался сзади, а блокировкой «центра» заведовал чрезвычайно продвинутый для своего времени компьютер. У нынешних полноприводных Porsche «мозги», разумеется, помощнее, но суть та же: электроника в тесном содружестве с системами безопасности управляет многодисковой муфтой в приводе передних колес, примерно так же, как у BMW.

Читать еще:  Хорошие кроссоверы с большими багажниками

На фото: Porsche 959

Азиатский ответ

В Японии пионером в широком применении полного привода на легковых автомобилях считается сравнительно небольшая компания Fuji Heavy Industries, выпускающая машины под маркой Subaru. Сначала, в 70-х годах, они отличались явным внедорожным уклоном, но постепенно выкристаллизовалась схема знаменитого симметричного полного привода, явно не без влияния Audi.

С концепцией quattro ее роднят и продольное расположение двигателя, и базовый передний привод, и множество вариаций, возникавших в процессе эволюции, — но, в отличие от немцев, японцы все же отошли от идеи «честного» постоянного 4WD: с недавних пор на автомобилях с «автоматом» используется муфта автоматического подключения заднего моста.

Впрочем, это не помешало «субаровцам» создать настоящую легенду: в 1992 году дебютировала модель Impreza, созданная на укороченной платформе Legacy специально с прицелом на участие в ралли (еще одна параллель с Audi quattro). Гражданская версия спортивного болида получила обозначение WRX и самый мощный вариант STI, который быстро приобрел статус культовой машины для поклонников активного драйва. Гарантом этого стала трансмиссия с блокировками дифференциалов, где в разных поколениях использовались и вискомуфты, и тот же Torsen, а у нынешней STI между осями стоит конструкция под названием DCCD (Driver Control Central Differential), способная менять степень блокировки как самостоятельно, так и по желанию водителя.

На фото: Subaru Impreza

Извечный соперник спортивной «Импрезы» — Mitsubishi Lancer Evolution, стартовавший в том же 1992 и к настоящему времени переживший уже десятую смену поколений. Главное отличие от Subaru — поперечно расположенный двигатель, в остальном все похоже: постоянный полный привод, где «центр» изначально блокировался вискомуфтой, а теперь эта функция возложена на электронику.

Но главный козырь Mitsubishi — разработанный еще в 1996 году и совершенствовавшийся задний дифференциал AYC (Active Yaw Control): он не просто блокируется, а изменяет передаточное отношение главной передачи для каждого из колес отдельно с помощью редуктора, «подкручивая» в повороте то из них, на которое приходится большая нагрузка. В последней версии водитель может выбирать различные режимы работы трансмиссии, в зависимости от чего машина и едет по-разному: либо очень быстро и безопасно, следуя заданной траектории, либо по-хулигански, позволяя легко контролировать занос. Неудивительно, что многие эксперты называют нынешний EVO лучшим «драйвер’c каром» в мире из числа относительно недорогих, а недавнее решение японской компании прекратить его выпуск повергло поклонников в уныние.

Впрочем, нечто подобное можно испытать и за рулем куда более бюджетного «японца», Nissan Juke, — разумеется, в полноприводной версии. Его трансмиссия, конечно, попроще, но в ней есть своя изюминка: в приводе задних колес используется не одна фрикционная муфта, а две, своя для каждого колеса, и все та же вездесущая электроника теоретически может передавать тягу, например, только на правую сторону.

На практике это выливается в весьма эффективное оружие против недостаточной поворачиваемости, да и с вывешиванием колес такой Juke справляется очень достойно, — впрочем, последнее относится уже к проходимости, а мы ведем речь о «драйве». И тут у «Ниссана» есть еще одно выдающееся достижение в лице суперкара GT-R, примечательного не столько типом полного привода (между осями — многодисковая муфта, сзади — механический «самоблок»), сколько оригинальностью компоновки.

При переднем расположении двигателя его коробка передач вынесена к задним колесам для лучшей развесовки (так называемая схема transaxle), поэтому к ней идет один карданный вал, а другой, практически такой же длины, для привода передних колес, проходит параллельно ему в обратном направлении. На какие только ухищрения не пойдешь ради скорости и удовольствия от вождения!

Разумеется, приведенными примерами список разнообразных систем полного привода, используемых японскими производителями, не исчерпывается: для внутреннего рынка очень многие легковые модели, которые мы получаем в переднеприводной ипостаси, выпускаются в диковинных для нас модификациях «4х4».

Хотя в России, например, еще не так давно можно было приобрести седан Honda Legend с интеллектуальным приводом, распределявшим мощность, опять же, индивидуально для каждого колеса (впоследствии от этой системы отказались из-за дороговизны). Но практически все трансмиссии являются вариациями описанных схем, а отличия заключаются, в основном, в конструкции механизмов блокировки: это может быть электропривод или гидравлика, а у кого-то до сих пор в ходу старые добрые вискомуфты. Общая же тенденция — все более широкое применение электроники, от сложности и настроек которой сегодня зависит едва ли не больше, чем от механической составляющей.

Появление внедорожников BMW

После появления BMW X5 в 1999 году, новая версия полного привода потребовалась для него, ведь это был первый внедорожник компании (или так называемый SAV, как сами немцы именовали подобные автомобили: Sport Activity Vehicle). Это должен был быть автомобиль, который впечатлял бы своей динамикой, но в тоже время достаточно проходимый, чтобы преодолевать несложные препятствия пересеченной местности. Два взаимоисключающих понятия.

Кроме того, мюнхенский автопроизводитель впервые разрабатывал такой большой автомобиль, нужно было показать людям все положительные стороны вновь изобретенного класса автомобиля, требовалось впечатлить покупателей и дизайном и техническими возможностями новинки.

Таким образом, система полного привода колёс сыграла большую роль в успехе Х5. На этот раз инженеры применили планетарную технологию передачи крутящего момента, это рассредоточило мощность привода в соотношении 38:62% между передними и задними колесами.

Читать еще:  Насколько безопасно смешивать разные автомобильные масла

В то же время, электронные системы, такие как DSC (Dynamic Stability Control), ADB-X (Automatic Differential Brake) и HDC (Hill Descent Control) работали сообща, чтобы справиться с задачами, ставившимися перед машиной.

Та же технология затем была адаптирована для BMW 3 Series в 2000 году, а начиная с нового тысячелетия, все AWD автомобили с сине- белым медальоном на капоте начали использовать ее.

На волне успеха Х5, баварцы построили еще один SAV в формате Х3. Будучи более компактным и более шустрым, этому автомобилю потребовалась надлежащая система с приводом на все колеса.

Работа системы xDrive определяется алгорифмом работы фрикционной муфты. Система имеет следующие режимы:
1. Старт с места
2. Езда с недостаточной и избыточной поворачиваемостью
3. Езда по скользким покрытиям
4. Парковка

Старт BMW с места — если условия нормальные, то фрикционная муфта замкнута, распределение крутящего момента в соотношении 40:60, это позволяет развить максимальную тягу при разгоне. При достижении 20 км/ч крутящий момент начинает распределяться в зависимости от условий движения.

Езда с избыточной поворачиваемостью (занос задней оси) — муфта замкнута с большей силой, на переднюю ось передаётся больше крутящего момента, BMW начинает вести себя как переднеприводный автомобиль Volkswagen или Audi.

Езда с недостаточной поворачиваемостью ( снос передней оси внутрь поворота ) – муфта размыкается, на заднюю ось передаётся до 100% крутящего момента, если необходимо включается в работу система курсовой устойчивости.

Езда по скользким покрытиям — муфта блокируется, это предотвращает пробуксовку колёс, при необходимости включается система курсовой устойчивости.

Парковка BMW — муфта полностью размыкается, весь крутящий момент передаётся на заднюю ось. Это позволяет снизить нагрузки в трансмиссии и рулевом управлении.

дизайн

В отличие от своего предшественника, в системе xDrive используется дифференциал с электронным управлением и блоком сцепления, который передает крутящий момент на переднюю ось. В случае моделей от X3 до X6 2018 года разделение крутящего момента по умолчанию составляет 40:60, и система может передавать 100% крутящего момента на любую ось. Однако полная передача крутящего момента на переднюю ось может быть достигнута только в том случае, если задние колеса не имеют абсолютно никакого сцепления, поскольку задний ведущий вал жестко соединен с выходом трансмиссии. Мокрое сцепление приводится в действие посредством высокоскоростного электрического серводвигателя, вращающего кулачковый приводной диск. В большинстве автомобилей система использует открытые дифференциалы спереди и сзади, полагаясь на тормоза (управляемые электронной системой контроля устойчивости) для передачи крутящего момента от буксующего колеса на каждой оси.

Другая система используется в автомобилях BMW, основанных на платформе переднего привода с поперечным расположением двигателя , таких как BMW X1 (F48) , BMW 1 серии (F40) и BMW 2 серии Active Tourer . В этих моделях используется система Haldex , которая по умолчанию передает 100% крутящего момента на передние колеса, передавая крутящий момент только на задние колеса, когда передние колеса буксуют.

Динамический контроль производительности

Обновленная версия Полный привод с крутящим моментом векторизации , называется « система Dynamic Performance Control» (DPC), была введена в 2008 году BMW X6 и с тех пор стал доступен на других транспортных средствах , включая BMW X5 M . Как и в большинстве систем управления крутящим моментом, основная функция заключается в повышении маневренности на поворотах. Система DPC также используется электронным контролем устойчивости (DSC) для коррекции недостаточной / избыточной поворачиваемости, причем один рецензент отметил, что она обеспечивает более плавные результаты и позволяет избежать временной потери мощности, связанной с традиционным методом использования отдельных колесных тормозов в таких ситуациях.

Система DPC может распределять крутящий момент между передней и задней осями, а также между двумя колесами на задней оси. В системе используется муфта сцепления и планетарный редуктор в дифференциале для ускорения передачи колеса или оси по мере необходимости.

Улучшение маневренности и оптимизации динамики на поворотах при помощи новых методов настройки xDrive и DSC

У автомобилей с системой полного привода, в настоящее время имеющих систему xDrive, существует возможность настраивать оптимизацию динамики, которая особо заметна, как правило, на поворотах. Усилие при выполнении поворота в основном направлено на задний мост для улучшения маневренности. При выходе из поворота, чтобы тяговую силу сделать наиболее оптимальной, восстанавливается изначальное процентное соотношение между передним и задним мостом, составляющее 40:60. Электронная система регулирования динамикой движения способствует постепенному воздействию на торможение, а также обеспечивает стабилизацию приводного момента. Благодаря этой же системе при различных обстоятельствах становится возможным и эффективным сопротивление неполноценной поворачиваемости.

Автомобиль BMW с полным приводом

Электроника управления xDrive и DSC в случае сильного выступания наружу передних колес специально тормозит заднее колесо, расположенное наиболее близко к центру поворота. В итоге теряется сила тяги, но, вместе с тем, эта потеря возмещается увеличением мощности привода.

Audi A3

Компания Audi AG выпускает автомобиль Audi A3 с 1996 года. За прошедшее время сменились два поколения. До 2003 года производились модификации первого поколения, до 2013 года — второго. Машины выпускались в Германии, Бразилии, Венгрии, Индонезии, Бельгии. Это были хетчбеки (трёхдверный и пятидверный) и кабриолеты.

С 2013 года компания производит «Ауди А3» третьего, последнего поколения, которые изготавливаются в Германии и КНР. Модификации кузовов — два типа хетчбеков (3- и 5-дверный), седан и 2-дверный кабриолет.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector