zde - K616 FD ČVUT

Automobilová převodovka
TPH, Ing. Bohuslav Novotný
06.05.2015
Proč převodovka?
500
síla (N)
motor bez převodovky (i=1)
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
rychlost (km/h)
107,5km/h
900 rpm
2
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
565km/h
5200 rpm
(Pmax)
645,5km/h
6000 rpm
Proč převodovka?
14000
13000
12000
Křivka jízdních odporů
Fres=Ff+Fair
11000
10000
Fd= Fm – Fres
Fd>0
síla (N)
9000
8000
7000
6000
5000
Fd<0
4000
3000
Fd<0
2000
1000
motor bez převodovky (i=1)
Fm
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
Rychlost (km/h)
107,5km/h
900 rpm
3
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
565km/h 645,5km/h
5200 rpm 6000 rpm
(Pmax)
Proč převodovka?
6500
křivka konstantního výkonu motoru Pmax
6000
5500
i=16
5000
hnací síla na kolech při zařazeném 1. převodovém stupni
4500
Síla (N)
4000
3500
3000
i=9
2500
křivka jízdních odporů – jízda po rovině
2000
i=5
1500
i=4
1000
i=3
i=1
500
0
0
20
40
60
80
100
120
rychlost (km/h)
4
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
140
160
180
200
Proč převodovka?
5
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Proč převodovka?
14000
13000
12000
Křivka jízdních odporů
Fres=Ff+Fair
11000
10000
Fd= Fm – Fres
Fd>0
síla (N)
9000
8000
7000
6000
5000
Fd<0
4000
3000
Fd<0
2000
1000
motor bez převodovky (i=1)
Fm
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
Rychlost (km/h)
107,5km/h
900 rpm
6
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
565km/h 645,5km/h
5200 rpm 6000 rpm
(Pmax)
Proč převodovka?
7
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Proč převodovka?
8
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Proč převodovka?
9
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Proč převodovka?
10
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Typy automobilových převodovek
Manuální převodovka
Klasická automatická převodovka
- Předlohová převodovka (přímý záběr)
- Třecí spojka
+
Vysoká mechanická účinnost –› nízká spotřeba.
Přímý vazba otáček motoru a rychlost jízdy
Sportovní chování / jízdní dynamika
-
Nízký komfort ovládání
- Planetová převodovka
- Hydrodynamický měnič
+
-
Vysoký komfort ovládání
Řazení bez přerušení toku výkonu
Nižší účinnost
Dvojspojková převodovka (DSG)
Robotizovaná manuální převodovka (ASG)
- Dvě paralelně pracující předlohové převodovky
- Dvě třecí spojky
+
Spojení výhod manuální + automatické převodovky
Vysoká účinnost –› nízká spotřeba
Sportovní chování / jízdní dynamika
Vysoký komfort ovládání
11
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
- Předlohová převodovka (přímý záběr)
- Třecí spojka
+
Manuální převodovka s automatickým řazením
Vysoká účinnost
-
Řazení s přerušením toku výkonu na kola automobilu
Nižší jízdní komfort
Automatizovaná převodovka
Řadící a volící členy,
ventilový blok
Spojkový válec
Pumpa, zásobník
tlakového oleje
Vedení
hydrauliky,
kabelové svazky
Řídící jednotka
12
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Automatická převodovka s hydrodynamickým měničem
Hydrodynamický měnič
Hydrodynamischer Wandler
Hydrodynamický měnič slouží jako rozjezdová spojka
Planetová soukolí
Řazení pomocí lamelových spojek a brzd
Řazení elektrohydraulické elektrohydraulisch)
–
–
–
–
–
Pumpa
Přemosťovací
spojka
Hydrodynamický měnič
Planetová soukolí
Turbína
Diferenciál se stálým
převodem
13
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Historie dvojspojkových převodovek
DQ200
DQ500
DQ250
1969
První
studie
Porsche
1940 První Patent –
A. Kégresse und
Prof. R.Franke
14
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
80r Porsche
und Audi
Mottorsport
2003 První DSG
Volkswagen AG
2010
2008 První
Volkswagen AG
sériová
DSG se
suchými
spojkami
Dvojité spojky – mokré versus suché spojky
Suché spojky
Mokré spojky
Výhody:
+ účinnost a cena
- tepelné zatížení
rozměry
Výhody:
vysoké zatížení
+ robustní
kompaktní rozměry
- účinnost a cena
DQ200
15
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
DQ500
DQ250
Dvojspojkové převodovky – 2 Koncepty
16
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Mechatronika
17
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Komfort řazení - teorie
Zrychlení auta
Řazení automatizovaných převodovek
S přerušením hnací síly
Mm
M
Mm … Moment Motoru
Mk1 … Moment na spojce
Pouze jedna spojka
Mk1
čas
čas
Zrychlení auta
Řazení automatických převodovek - AQ a DQ
M
Bez přerušení hnací síly
Mk2
čas
18
Mm
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Mm … Moment Motoru
Mk1 … Moment na spojce K1
Mk2 … Moment na spojce K2
Mk1
čas
Komfort řazení - měření
Ideální přeřazení
5
4
Zrychlení vozu (m/s2)
Zrychlení – ideální stav
3
Zrychlení- automatizovaná převodovka 1
Zrychlení - automatizovaná převodovka 2
2
Zrychlení – automatická převodovka AQ
1
Zrychlení - automatická převodovka DQ
0
824
824,5
825
825,5
826
-1
-2
t (s)
Komfortní řazení - je řazení s malým gradientem podélného zpoždění/zrychlení
19
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Křížení momentu na dvojité spojce
M(Nm)
Moment na spojce K1
Moment na spojce K2
t (ms)
20
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Princip dvojspojkové převodovky
Převodovky 2
R
6
4
Převodovky 1
7
21
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
5 3 1
Dvojitá spojka
Motor
2
K2
K1
Princip dvojspojkové převodovky
Převodovky 2
R
6
4
Převodovky 1
7
22
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
5 3 1
Dvojitá spojka
Motor
2
K2
K1
Princip dvojspojkové převodovky
Převodovky 2
R
6
4
Převodovky 1
7
23
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
5 3 1
Dvojitá spojka
Motor
2
K2
K1
Princip dvojspojkové převodovky
Převodovky 2
R
6
4
Převodovky 1
7
24
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
5 3 1
Dvojitá spojka
Motor
2
K2
K1
Aplikace automatické převodovky – hlavní vstupní informace
• poloha plynového pedálu (moment motoru)
• rychlost vozu
(otáčky motoru + zařazený převodový stupeň)
• stoupání/klesání vozovky (výpočet jízdních odporu - ŘJ převodovky)
• informace ze snímačů převodovky:
- otáčky hřídelí
- teplota dílů a oleje převodovky
- polohy ovladačů spojek (DSG)
- polohy řadících členů (DSG)
- ……..
25
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Aplikace automatické převodovky - strategie řazení na rovině
Řadící strategie je soubor řadících křivek pro řazení na vyšší stupeň (nahoru) a na nižší stupeň (dolů).
Řadící křivky jsou definovány rychlostí vozu a polohou pedálu plynu.
Křivka řazení nahoru leží - při stejné poloze pedálu plynu - ve vyšších rychlostech oproti křivce řazení dolů.
Tento odstup (hystereze) zamezuje cyklickému řazení.
rychlost vozu [km/h]
rychlost vozu [km/h]
křivka řazení NAHORU (z 2 na 3 stupeň)
hystereze
3-˃2
křivka řazení DOLŮ (z 3 na 2 stupeň)
poloha pedálu plynu [%]
poloha pedálu plynu [%]
26
26
2-˃3
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Aplikace automatické převodovky
- strategie řazení ve stoupání nad ca 16%
Sklon kopce není měřen, ale je řídící jednotkou převodovky vypočítáván
Řadící křivka pro jízdu na rovině je výrazně závislá na poloze plynového pedálu.
Se vzrůstajícím nášlapem plynu řadí převodovka při vyšší rychlosti vozu.
rychlost vozu [km/h]
křivka řazení nahoru (z 2 na 3 st.) DO KOPCE nad 16%
Řadící křivka pro jízdu do kopce (cca 16% a výš) odpovídá
max otáčkám motoru a je na poloze plynu téměř nezávislá.
Řadící křivka nahoru (z 2 na 3 stupeň)
ROVINA
poloha pedálu plynu [%]
27
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Aplikace automatické převodovky
- strategie řazení ve stoupání do ca 16%
Ve stoupání do 16% ŘJ interpoluje mezi řadící křivkou pro rovinu a pro stoupání 16% a víc.
Interpolace není lineární, je definována interpolační křivkou.
Řazení nahoru (z 2 na 3 st.) – příkl: DO KOPCE 5%
interpolace mezi řazením ROVINA a DO KOPCE
odpovídá 63% podílu řadící křivky do kopce 16%
(37%)
poloha pedálu plynu [%]
Řazení nahoru (z 2 na 3 st.) ROVINA
63%
(37%)
63%
Podíl řazení do kopce
rychlost vozu [km/h]
Řazení nahoru (z 2 na 3 st.) - DO KOPCE nad 16%
Interpolační křivka
řazení nahoru
Stoupání 5%
Stoupání
28
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Aplikace automatické převodovky
- strategie řazení ve stoupání + vliv hmotnosti vozu
Vyšší hmotnost vozu řídící jednotka vyhodnotí (vypočítá) jako větší stoupání než skutečné
rychlost vozu [km/h]
Více naložený vůz proto řadí ve stejném kopci při vyšších otáčkách.
větší hmotnost
vozu
Řazení nahoru – DO KOPCE 5%
Větší hmotnost vozu.
Řazení nahoru – DO KOPCE 5%
prázdný vůz s řidičem.
poloha pedálu plynu [%]
29
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Řazení nahoru DO KOPCE nad 16%
Řazení nahoru ROVINA
Variátor - CVT převodovka
30
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Manuální převodovka
31
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Dvojspojková převodovka
32
Přednáška ČVUT, TPH, B. Novotný,
Děkuji.