Краткий обзор системы
1 модуль управления коробкой передач 2 Переключатель Выбор-сдвиг или подрулевые лепестки переключения передач 3 Входной датчик скорости сцепления 4 Датчик положения вилки выбора 1-й и 3-й передач 5 Датчик положения вилки выбора 2-й и 4-й передач 6 Датчик положения вилки выбора 5-й передачи и передачи заднего хода 7 Датчик положения вилки выбора 6-й передачи, а также датчик частоты вращения первичного вала для нечетных передач (центральный вал) 8 Датчик частоты вращения первичного вала для четных передач (внешний полый вал). 9 датчик диапазон передачи 10 Датчики давления и датчики температура трансмиссионной жидкости в модуль 11 управления трансмиссией модуль 12 управления силовым агрегатом Системное давление (LPS) на клапане с широтно-импульсная модуляция 13 Электромагнитный клапан с широтно-импульсная модуляция — давление сцепления для нечетных передач (CSPS1)14 Электромагнитный клапан с широтно-импульсная модуляция — давление сцепления для четных передач (CSPS2)15 Мультиплексный клапан электромагнитный клапан переключения передач (CSMS1)16 Мультиплексный клапан электромагнитный клапан переключения передач (CSMS2)17 Электромагнитный клапан с широтно-импульсная модуляция — система охлаждения (DHT) (CCFS)18 Клапан электромагнитный клапан переключения передач — вилки переключения передач (SHSS1)19 Клапан электромагнитный клапан переключения передач — вилки переключения передач (SHSS2)20 Мультиплексный клапан электромагнитный клапан переключения передач (SHCMS)21 общий электронный модуль 22 интегрированная панель управления 23 модуль управления силовым агрегатом 24 антиблокировочная тормозная система 25 Системы управления скоростью
Принцип работы коробки передач
В коробке передач с двойным сцеплением одновременно вводятся в зацепление две передачи (с разным передаточным отношением) за счет использования двух муфт в сочетании с системой электрогидравлического управления.
При этом одно включается в режиме движения, другое — уже предварительно отбирается при приближении следующего процесса переключения передачи при выключенном сцеплении.
В зависимости от положения педали акселератора и запроса водителя сцепление выключает активированную до этого передачу и одновременно включает другое сцепление, чтобы включить заранее выбранную передачу.
На рисунке приведен процесс переключения передачи в механической коробке передач
1 Крутящий момент (Нм) 2 1-я передача 3 2-я передача
На рисунке показано, что в обычной механической коробке передач при переключении передачи обычно происходит прерывание тягового усилия.
На рисунке приведен процесс переключения передачи в коробке передач с двойным сцеплением
1 Крутящий момент (Нм) 2 1-я передача 3 2-я передача
При этом переключение передачи под нагрузкой, показанное на рисунке, только немного уменьшает силовой поток, постоянная тяга остается заметной.
Принцип действия системы управления переключением передачи
Управление переключением передачи основано на алгоритме программного обеспечения для определения точки переключения, соответствующей условиям движения и значениям, заданным водителем.
Автоматическое переключение передачи осуществляется за счет соответствующих электромагнитных клапанов, управляемых модулем блок управления трансмиссией (TCM).
Все параметры (такие как скорость автомобиля, угол педали акселератора, сигналы датчика давления тормозной системы и датчика наклона системы электронный контроль устойчивости) обрабатываются в модуле блок управления трансмиссией (TCM).
Адаптивное управление
Модуль блок управления трансмиссией (TCM) контролирует все переключения передач и обеспечивает плавное переключение в любых условиях. Для этого в процессе переключения блоком управления повышается или понижается давление в гидросистеме (сцепление и привод вилок переключения передач).
При этом контролируется:
- использование сцепления;
- давление сцепления;
- крутящий момент сцепления в зависимости от давления сцепления (согласование крутящего момента двигателя с крутящим моментом коробки передач);
- положение вилок переключения передач.
Адаптированные значения давления и положения сохраняются в энергонезависимом оперативное запоминающее устройство блока управления. Это позволяет повысить плавность переключения передач и увеличить срок службы коробки передач.
Управление переключением передач
Автоматический режим, рычаг переключателя в положении «D».
- Модуль блок управления трансмиссией (TCM) адаптирует точки переключения в соответствии с условиями движения.
- При определении особых условий движения модуль блок управления трансмиссией (TCM) переключается на заранее определенные характеристики.
- Данный режим является наиболее экономичным по уровню экономии топлива во время нормальной работы автомобиля.
Спортивный режим (ручной режим или Selectshift), рычаг переключателя в положении «S»
- Когда рычаг переключения передач переведен в положение «S», коробка передач некоторое время продолжает работать в автоматическом режиме, после чего модуль блок управления трансмиссией (TCM) переходит на использование другого семейства характеристик. В спортивном режиме характеристики управления переключением передач адаптированы к спортивной манере вождения (например, переключение передач при более высокой частоте вращения двигателя). В спортивном режиме водитель может вручную переключать передачи с помощью подрулевых лепестков переключения передач или переключателей на рукоятке рычага переключения передач (при их наличии).
- Текущая передача отображается на щиток приборов. Если передача запрошена, но недоступна из-за текущего рабочего состояния автомобиля (низкая скорость, слишком высокая частота вращения коленчатого вала двигателя для запрошенной передачи), текущая передача мигнет три раза. Если скорость автомобиля снижается, и частота вращения коленчатого вала двигателя падает ниже установленного предела, модуль блок управления трансмиссией (TCM) понижает передачу. Если водитель пытается переключиться с пониженной передачи, и возникает опасность превышения верхней границы частоты вращения двигателя, модуль блок управления трансмиссией (TCM) предотвращает переключение передачи.
- Коробка не выполняет автоматическое повышение передачи, даже если двигатель приближается к ограничению обороты в минуту. Передачу необходимо переключить вручную нажатием на кнопку «+»(подрулевой лепесток или переключатель на рукоятке).
- Принудительное понижение передач также осуществляется в ручном режиме.
- Возможно также особое трогание с места на 2-й передаче (замена зимнего режима).
Рычаг переключения передач из положения «N» в положение «R»
- Модуль блок управления трансмиссией (TCM) разрешает переключение на передачу заднего хода только в том случае, если скорость автомобиля не превышает 12 км/ч.
- Если скорость автомобиля превышает 12 км/ч, передачу заднего хода включить невозможно.
Особые условия движения
Движение в гору
- Модуль блок управления трансмиссией (TCM) определяет условие движения в гору путем сравнения значений крутящего момента двигателя, передаваемых от блок управления силовым агрегатом (PCM), с записанными значениями крутящего момента для движения по горизонтальной дороге.
- Если при движении крутящий момент больше записанного значения, модуль блок управления трансмиссией (TCM) определяет условие движения в гору и понижает передачу, чтобы увеличить тяговое усилие.
Движение на спуске
- Модуль блок управления трансмиссией (TCM) определяет условие движения на спуске путем сравнения значений крутящего момента двигателя, передаваемых от блок управления силовым агрегатом (PCM), с записанными значениями крутящего момента для движения по горизонтальной дороге.
- Если при движении крутящий момент меньше записанного значения, модуль блок управления трансмиссией (TCM) определяет условие движения на спуске и понижает передачу, чтобы уменьшить нагрузку на тормоза автомобиля.
Поправка на высоту
- Характеристики двигателя ухудшаются при уменьшении давления воздуха на больших высотах. Эта ситуация определяется модулем блок управления силовым агрегатом (PCM) и передается на модуль блок управления трансмиссией (TCM).
- В соответствии со сложившимися условиями эксплуатации модуль блок управления трансмиссией (TCM) меняет точки переключения и адаптирует начальные характеристики.
Система управления скоростью
- При включенной системе управления скоростью модуль блок управления трансмиссией (TCM) может выполнять переключение передач.
Уменьшение крутящего момента в положении «D» при включенном тормозе и неподвижном автомобиле
Функция предотвращения произвольного движения автомобиля по склону
- Если остановить автомобиль при движении в гору, выбирается 1-я передача при положениях рычага переключателя «P» или «N», и, в зависимости от крутизны склона, частота вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу повышается до 800–1 100 об/мин.
- Если остановить автомобиль при движении на спуске, предварительно выбирается передача заднего хода при положениях рычага переключателя «P» и «N», и, в зависимости от крутизны склона, частота вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу повышается до 800–1 100 об/мин.
Самопроверка и диагностика
Модуль блок управления трансмиссией (TCM) отслеживает все датчики коробки передач и обменивается данными со множеством компонентов автомобиля, включая модуль блок управления силовым агрегатом (PCM). О возникшей неисправности водитель информируется контрольной лампой и текстовым сообщением в комбинации приборов.
Неисправности записываются в виде кодов код неисправности (DTC) в память неисправностей модуля блок управления трансмиссией (TCM) и доступны для считывания и удаления с помощью Интегрированная диагностическая система.
Аварийный режим
В программном обеспечении блок управления трансмиссией (TCM) имеются функции, перехватывающие управление коробкой передач при возникновении серьёзной неисправности.
Стратегия выбирается исходя из характеристик неисправности.
Автомобиль остается готовым к работе в ограниченной степени, если нет ошибки в самом модуле блок управления трансмиссией (TCM) или в датчике диапазон трансмиссии.
ПримечаниеЕсли неисправен модуль блок управления трансмиссией (TCM) или датчик диапазон трансмиссии, обе муфты сцепления выводятся из зацепления и движение продолжить невозможно.
В зависимости от того, в каком положении передачи и в какой дорожной ситуации появляется неисправность, принимаются разные меры.
- При возникновении неисправностей модуль блок управления трансмиссией (TCM) позволяет продолжить использование автомобиля в ограниченном диапазоне возможностей. Путь следования должен быть по возможности ограничен и следует избегать сложного маневрирования при движении (например, обгонов) по соображениям безопасности.
- В аварийном режиме на щиток приборов отображается текстовое сообщение, соответствующее типу неисправности, и/или загорается контрольная лампа контрольная лампа неисправности (MIL) и/или контрольная лампа коробки передач.
После перезапуска двигателя (с извлечением ключа зажигания на приблизительно 15 с), коробка передач выходит из аварийного режима.
После этого на щиток приборов не отображается неисправность, и выключается лампа контрольная лампа неисправности (MIL). Но код неисправности при этом сохраняется в модуле блок управления трансмиссией (TCM). Если неисправность не устранена, аварийный режим двигателя снова активируется.
Аварийный режим двигателя
В зависимости от неисправности и дорожной ситуации, в которой она проявляется, задействуются различные программы аварийного режима.
Реакции на неисправности различаются от блокировки отдельных передач и блокировки целой группы передач (четные/нечетные передачи) до езды только лишь на уже установленной передаче.
Принципиально доступны все передачи, если они не были ранее исключены другой возникшей неисправностью.
В случае неисправности рекомендуется продолжать движение по возможности по кратчайшему пути в цех либо поставить автомобиль в безопасном месте.
Если автомобиль уже встал, и продолжение поездки невозможно, в аварийном режиме новый пуск (ключ зажигания вынуть примерно на 15 секунд) может вызвать удаление неисправности из памяти и сделать возможным продолжение поездки в цех.
Температура масла
В случае слишком высокой температуры масла в коробке передач проводятся определенные мероприятия в зависимости от температуры.
Принимаются во внимание расчетные температура муфты сцепления и температура в масляном поддоне коробки передач.
Температура муфты сцепления превышает:
- 200 °C – уровень предупреждения 1: загорается желтым цветом предупреждающий сигнал коробки передач на щиток приборов, колебания крутящего момента сцепления создают вибрации в автомобиле. Вследствие этого водителю предлагается привести в действие тормоза с тем, чтобы иметь возможность выключить и охладить сцепление.
- 220 °C – уровень предупреждения 2: аналогично уровню 1, но с более сильными колебаниями.
- 230 °C – уровень предупреждения 3: муфты сцепления выводятся из зацепления, чтобы избежать повреждения.
Температура трансмиссионной жидкости превышает:
- 130 °C – уровень предупреждения 1: загорается желтым цветом предупреждающий сигнал коробки передач на щиток приборов, колебания крутящего момента сцепления не создают вибраций в автомобиле.
- 136 °C – уровень предупреждения 2: аналогично уровню 1, но с более сильными колебаниями.
- 140 °C – уровень предупреждения 3: муфты сцепления выводятся из зацепления, чтобы избежать повреждения.
После фазы охлаждения автомобиль может эксплуатироваться без ограничений.
Чтобы сделать возможным быстрое охлаждение и обеспечить непрерывную смазку всех элементов конструкции, двигатель должен работать без остановки.
Блок двойного сцепления
На рисунке ниже показано многодисковое сцепление в разрезе
1 Сцепление для четных передач 2 Сцепление для нечетных передач 3 Посадочная поверхность под динамическое уплотнение 4 Шлицевое соединение двойного маховика (DMF)
Коробка передач в системе двойного сцепления имеет две муфты сцепления.
Это дает позволяет коробке передач работать при постоянно задействованных двух передачах. При этом одно из сцеплений управляет нечетными передачами, а другое сцепление — четными передачами.
Составная система двойного сцепления для коробок передач разработана компанией Коробки передач Getrag Ford. Теперь уменьшение создаваемых двигателем вибраций (из-за неравномерности вращения коленвала) осуществляется за счет внешнего сухого двойного гасителя резонансных колебаний вместо работающего на масле гасителя крутильных колебаний (6DCT450).
Крутящий момент двигателя передается на ведущий фланец через двойной гаситель резонансных колебаний со шлицевым соединением.
Наряду с функцией опоры суппорт сцепления содержит масляные каналы. Они служат для подачи масла в сцепление под давлением для привода сцепления, а также подачи охлаждающего масла для отвода энергии трения – тепла, выделяющегося при работе сцепления.
Если привести в действие поршень включения сцепления, то крутящий момент двигателя через соответствующий пакет фрикционов, состоящий из стальных дисков с наружными зубьями и фрикционных дисков с внутренними зубьями (муфта 1), стальных дисков с внутренними зубьями и фрикционных дисков с наружными зубьями (муфта 2), передается на держатель наружных дисков со стороны двигателя либо со стороны привода и, соответственно, на полый или центральный вал коробки передач.
Соответствующее сцепление активируется функцией запроса переключения передач от модуля блок управления трансмиссией (TCM). Давление оказывается на сцепление 1 для 1, 3, 5 передачи и передачи заднего хода и на сцепление 2 для 2, 4 и 6 передач. В процессе переключений оно происходит при пересечении схем переключения обоих сцеплений, вследствие чего возможны разгоны почти без прерывания тягового усилия.
Синхронизаторы
Используемый в коробке передач синхронизатор имеет углеродное покрытие.
Двойная синхронизация используется для 1, 2, 3 передач и передачи заднего хода. Основное преимущество двойного синхронизатора — это существенно увеличенная поверхность трения. Площадь рабочей поверхности увеличивается приблизительно на 100 %.
Одинарная синхронизация используется для 4, 5 и 6 передач.
Электронный датчик и блок управленияблок управления трансмиссией (TCM)
1 Гидромодуль 2 Блок клапанов 3 Электронный блок управления 4 Датчик положения вилки выбора 1-й и 3-й передач 5 Датчик положения вилки выбора 2-й и 4-й передач 6 Датчик частоты вращения первичного вала для четных передач 7 Датчик положения вилки выбора 6-й передачи, а также датчик частоты вращения первичного вала для нечетных передач 8 Датчик положения вилки выбора 5-й передачи и передачи заднего хода
Модуль блок управления трансмиссией (TCM) предназначен для приведения в действие и управления коробкой передач. Коробка передач имеет два первичных вала, и они оба включаются и выключаются отдельными муфтами сцепления. Благодаря этому возможна эксплуатация с малым прерыванием тягового усилия при переключении передачи. Модуль блок управления трансмиссией (TCM) выполняет следующие функции:
- Управление сцеплениями с измерением давления выключения сцепления
- Управление вилками переключения передач с измерением величины их перемещения
- Управление двумя предохранительными клапанами, по одному для центрального вала и полого вала
- Управление магистральным давлением
- Управление расходом охлаждающего масла
- Измерение частоты вращения муфт сцепления
- Измерение температуры коробки передач в блоке с ведущим мостом
Трансмиссионная жидкость протекает через весь блок.
Поэтому процесс переключения передач легок и происходит почти без прерывания силовой передачи.
Модуль блок управления трансмиссией (TCM):
- обрабатывает сигналы датчиков;
- измеряет частоту вращения коленчатого вала двигателя, скорость и нагрузку на коробку передач;
- определяет положение механических узлов;
- осуществляет электромагнитное управление клапанами и ползунами гидравлического механизма коробки передач.
Модуль блок управления трансмиссией (TCM) выполняет сбор данных (адаптацию) по положению муфт, положению селекторов выбора передач при включенной передаче и давлении в системе.
Чтобы отрегулировать блок вилки переключения передач, масло через гидромодуль направляется в цилиндр, вследствие чего закрепленный на вилке переключения передач поршень линейно смещается.
Так как в противоположном цилиндре давление отсутствует, блок вилки переключения передач сдвигается.
За счет этого скользящая муфта (синхронизатор) включает передачу.
Сразу после включения передачи давление с цилиндра снимается.
Включенная передача удерживается только через заднюю заточку зубьев включения и переключающую вилку.
На рисунке показана схема фиксации переключения
1 Механизм блокировки 2 Блокировочный штифт
Невключенные передачи блокируются фиксатором переключающих вилок (с помощью плунжера) в нейтральном положении.
На рисунке ниже показаны постоянные магниты и блок вилок переключения передач
1 Постоянные магниты
В каждом блоке вилок переключения передач установлены постоянные магниты. С помощью этих магнитов датчик перемещения распознает фактическое положение вилки переключения передачи. В свою очередь, положение вилки переключения можно использовать для определения включенной передачи.
На рисунке ниже показано положение установки датчика диапазон трансмиссии
1 датчик диапазон трансмиссии
Датчик диапазон трансмиссии установлен на модуле блок управления трансмиссией (TCM).
Датчик диапазон трансмиссии определяет положение рычага переключателя, в котором его установил водитель, и передает эту информацию на модуль блок управления трансмиссией (TCM).
Нет необходимости в передаче электронного сигнала через систему Интегрированная диагностическая система.
Входной датчик скорости сцепления
На рисунке ниже показано положение установки датчика
1 Входной датчик скорости сцепления 2 Рабочая точка на шестерне насоса
Датчик сканирует наружную поверхность шестерни насоса и автоматически определяет входную частоту вращения коробки передач.
Считанный сигнал служит в качестве параметра для расчета проскальзывания сцеплений.
Стояночная система
На рисунке показана схема парковочной блокировки
1 Блок переключения передач 2 Стержень 3 Нажимная пружина 4 Стопорный кулачок 5 Стопорное колесо с пазами
Для надежной парковки автомобиля и во избежание самопроизвольного скатывания при незатянутом ручном тормозе во второй вторичный вал встроен механизм коробки передач, запирающий трансмиссию автомобиля на стоянке.
Парковочный механизм необходимо встраивать, так как при выключенном двигателе масляный насос неуправляем. Отсутствие давления жидкости в коробке передач означает, что оба сцепления отключены.
Включение стопорного кулачка (4) производится исключительно механическим способом. Трос переключения передач через рычаг переключения передач приводит в действие смонтированный на коробке передач механизм переключения передач (1).
При перемещении рычага переключения передач в положение «P» включается парковочный механизм. При этом стопорный кулачок (4) вводится в зацепление с пазом стопорного колеса (5).
Если стопорный кулачок (4) лежит на зубе на стопорного колеса (5), нажимная пружина (3) исполнительного рычажного механизма натягивается. Если автомобиль движется, стопорный кулачок (4) вводится в зацепление разжатой нажимной пружиной (3) со следующим пазом стопорного колеса (5).
Насос/фильтр
На рисунке ниже показано положение установки на коробке передач
1 Топливный насос 2 Приемный фильтр 3 Блок фильтра
Для всех функций коробки передач в ней предусмотрен отдельный контур для жидкости.
Приемный фильтр не подлежит обслуживанию.
Контур трансмиссионной жидкости должен соответствовать следующим требованиям.
- Постоянная вязкость во всем диапазоне температур
- Устойчивость к механическим напряжениям
- Надежность гидравлического управления
- Надежность управления давлением сцепления
На рисунке ниже показан масляный насос с приемным масляным фильтром
Масляный насос сконструирован так, чтобы в каждом рабочем режиме обеспечивать достаточное давление масла и подавать требуемый расход масла.
В коробке передач используется шестеренный насос с наружным зацеплением с постоянной производительностью.
Насос состоит из алюминиевого корпуса с крышкой, в котором установлены шестерни.
При вращении шестерен объем жидкости, защемленной во впадинах между зубьями, подается со стороны всасывания в сторону нагнетания. Главный регулятор давления распределяет масло в блоке управления так, что излишек масла направляется обратно в масляный насос.
На рисунке показана схема блока фильтра
1 Впускные клапаны 2 Выходное отверстие
Гидравлическая функция фильтровальной системы заключается в обеспечении максимально допустимой загрязненности масла коробки передач нерастворимыми частицами.
Дополнительно фильтровальная система выполняет функцию подачи (и возврата) масла в систему охлаждения коробки передач в блоке с ведущим мостом.
Через приемный фильтр насоса очищенное масло с помощью насоса подается в гидросистему. Подаваемое насосом масло делится в гидросистеме на два потока.
В зависимости от температуры масла масляный поток направляется в соответствующий гидравлический канал напорной фильтровальной системы:
- Холодный масляный поток направляется прямо в камеру корпуса напорного фильтра.
- Горячий масляный поток направляется к напорной фильтровальной системе, откуда через подсоединение отводится на вход охладителя и после системы охлаждения возвращается по обратной магистрали охладителя. Поток охлажденного масла направляется в камеру корпуса напорного фильтра.
Затем масло возвращается в поддон коробки передач через напорный фильтр.
Потери давления в фильтре не должны превышать 1,0 +/- 0,2 бар. Если это значение превышено из-за загрязнения, открывается перепускной клапан, и масло больше не пропускается через фильтр.