Многофункциональный гидротрансформатор – относительно новая концепция механики автомобиля, рассчитанная на обеспечение распределения инерции, аналогично двухсекционному маховику. Такого рода концепция впервые была представлена миру в 2002 году. Разработка этой концепции продолжается до сего дня, поскольку направлена на решение проблем, связанных, как с моторами внедорожников, так и с дизельными двигателями вездеходов. Очевидный момент: повышенная экономия топлива для внедорожников требует более низких скоростей блокировки и меньших потерь на холостом ходу.
Многофункциональный гидротрансформатор внедорожника
Помимо всего прочего, многофункциональный гидротрансформатор имеет муфту между двигателем и крыльчаткой, которую допустимо отключать на стоп-сигналах для экономии топлива на холостом ходу.
Гидротрансформаторы, используемые с дизелями, обычно требуют адаптации характеристики гидравлического преобразователя крутящего момента. В частности, для передачи более высокого крутящего момента от дизельного двигателя.
Здесь особое внимание необходимо уделять демпферу блокировочной муфты гидротрансформатора, чтобы успешно управлять более высокими колебаниями крутящего момента от дизеля.
Трёхходовой многофункциональный гидротрансформатор, предназначенный для внедорожника с бензиновым двигателем, показан на картинке ниже. Здесь – в составе конструкции применяется многодисковая блокировочная муфта гидротрансформатора, дополненная:
- закрытым поршнем,
- обычным демпфером с дуговой пружиной,
- дополнительной муфтой крыльчатки.
Внешний канал давления между ступицей насоса и валом статора управляет муфтой рабочего колеса, которая обеспечивает функцию отключения холостого хода.
Внутренний канал давления между валом статора и входным валом всегда поддерживается под высоким давлением и обеспечивает давление наддува для тора гидротрансформатора. Канал через центр входного вала обеспечивает давление для блокировки муфты гидротрансформатора.
Многофункциональный гидротрансформатор моменты действия
В процессе работы двигателя автомобиля на холостом ходу экономия топлива получается за счёт размыкания муфты крыльчатки и отключения двигателя от остальной части трансмиссии. Этот функционал достигается путём создания давления во внешнем канале, как показано на картинке ниже (слева). Двигатель, однако, не прекращает вращать масляный насос коробки передач, чем обеспечивается давление масла.
Напротив, если автомобиль находится в режиме движения, давление во внешнем канале допустимо сбросить. Тем самым открывается возможность подключить муфту крыльчатки, как показано на той же картинке (справа).
Тут нет необходимости давить на поршень маслом, поэтому зацепление происходит быстро в случае разгона рабочего колеса до скорости холостого хода. Этот момент остаётся практически незаметным для водителя, по сравнению с переключением на автоматической коробке передач.
Когда трансмиссия переключается на скорость, инерцию вращения турбины и компонентов трансмиссии необходимо быстро гасить, что вызывает скачок крутящего момента в системе трансмиссии.
Системой многофункционального гидротрансформатора сравнительно небольшая инерция рабочего колеса ускоряется относительно контура жидкости, что приводит к плавному увеличению крутящего момента.
Когда подается команда на блокировку муфты гидротрансформатора, в канале входного вала создаётся давление, как показано на картинке выше. Полученная в результате система инерции фактически аналогична работе двухсекционного маховика.
Преимуществом этой трехходовой схемы является постоянное сохранение муфтой крыльчатки крутящего момента. Поэтому восприятие водителем момента включения тут, практически не отличается от восприятия момента включения типичного гидротрансформатора с блокировкой.
Моделирование крутильных колебаний дифференциала
Двухсекционная инерционная конструкция обеспечивает виброизоляцию на высоком уровне. На графике ниже показано моделирование крутильных колебаний дифференциала большого внедорожника. Машина в рамках теста оснащалась многофункциональным гидротрансформатором и обычным серийным. Как выясняется, первый вариант позволяет снизить предел тяги на 200 об/мин.
Муфта крыльчатки способна проскальзывать (включаться) в момент запуска, обеспечивая, по сути, переменную характеристику всей механике. Этот момент видится полезным для уменьшения задержки ускорения, имеющей место в дизельных моторах с турбонаддувом.
Выхлопным газам требуется определённое время, чтобы разогнать турбонагнетатель для создания наддува. Когда двигатель функционирует на повышенных оборотах, неизбежно растёт поток выхлопных газов, вращающих турбокомпрессор.
Следовательно, для увеличения мощности (от нижней кривой до верхней кривой по графику) по мере увеличения частоты вращения двигателя, требуется меньше времени. Если вначале запуска с двигателя снять часть нагрузки, быстрее достигаются высокие обороты. Соответственно, быстрее разгоняется турбокомпрессор, а мотор быстрее набирает рабочий потенциал.
В начале запуска весь крутящий момент двигателя используется для ускорения собственной инерции, поэтому мотор быстро достигает более высоких скоростных показателей. Когда же мотором начинает создаваться более высокий крутящий момент, муфта крыльчатки многофункционального гидрогенератора закрывается. Автомобиль приводится в движение.
При такой механической стратегии транспортное средство начинает движение с некоторым запозданием (на 0,2 секунды). Однако быстрое увеличение крутящего момента двигателя с лихвой компенсирует полученное запоздание. Соответственно, транспортное средство здесь наберёт скорость хода 30 км/ч на 0,2 секунды быстрее.
При помощи информации: LUK