Sześciobiegowa preselekcyjna skrzynia biegów typu S-Tronic/DSG cz. 2.

Audi/VW
Reklama
Reklama

Dokładne sterowanie zespołem sprzęgła podwójnego preselekcyjnej skrzyni biegów jest niezbędnym czynnikiem warunkującym właściwą pracę przekładni. Regulacja ta pozwala na szybką i płynną zmianę przełożenia oraz chroni zarówno sprzęgła, jak i samą skrzynię biegów przed nadmiernym przeciążeniem.

  • Podczas zmiany biegów z zachowaniem ciągłości momentu obrotowego dochodzi do sytuacji, gdy oba sprzęgła przenoszą napęd.
  • Kierowca, operując pedałem przyśpieszenia, decyduje o przebiegu regulacji momentu obrotowego przekazywanego przez dane sprzęgło w fazie ruszania pojazdu.
  • Jedną z głównych zalet preselekcyjnej skrzyni biegów jest możliwość zmiany przełożenia bez przerw w przeniesieniu napędu.
  • Regulacja mikropoślizgu sprzęgieł wymaga zarówno ciągłego chłodzenia, jak i smarowania.
Reklama

Podczas zmiany biegów z zachowaniem ciągłości momentu obrotowego dochodzi do sytuacji, gdy oba sprzęgła, przenosząc napęd, przekazują go między sobą na rozgałęzienie skrzyni biegów docelowego przełożenia. Właściwa synchronizacja tego procesu ma kluczowe znaczenie w ogólnym bilansie sprawności dwusprzęgłowej przekładni typu S-Tronic/DSG.

Wiele funkcji realizowanych w szerokim zakresie pracy preselekcyjnej przekładni jest bezpośrednio powiązana z działaniem podwójnego sprzęgła wielopłytkowego. Zarówno faza ruszania pojazdu, zmiany lub redukcji biegu oraz przebiegu regulacji sprzęgieł podczas postoju to procesy bezpośrednio związane z regulacją sprzęgieł. Również fazy dotyczące chłodzenia zespołu sprzęgła podwójnego, jego adaptacji, ochrony przed przeciążeniem czy też awaryjnego rozłączania są trybami powiązanymi z działaniem sprzęgieł P1 i P2.

Sterowanie sprzęgłami P1 i P2

Aby precyzyjnie wysterować dane sprzęgło, moduł sterownika mechatronicznego J743 (ilustracja 1) musi otrzymać następujące sygnały:

  • informację o prędkości obrotowej silnika z sensora G28,
  • informację o wejściowej prędkości obrotowej z sensora G182,
  • informację o wejściowej prędkości obrotowej z wałka nr 1, czyli sygnał z sensora G501,
  • informację o wejściowej prędkości obrotowej z wałka nr 2, czyli sygnał z sensora G502,
  • informację o momencie obrotowym silnika,
  • informację o temperaturze oleju hydraulicznego sprzęgieł z sensora G509 (ilustracja 2),
  • wartość ciśnienia hamowania.
Ilustracja 1. Przekrój skrzyni preselekcyjnej z widocznym rozmieszczeniem wałków. Źródło Audi/VW

Kierowca, operując pedałem przyśpieszenia, decyduje o przebiegu regulacji momentu obrotowego przekazywanego przez dane sprzęgło w fazie ruszania pojazdu. Sterownik skrzyni preselekcyjnej J743 określa niezbędny docelowy pułap prędkości obrotowej silnika, który ma zostać osiągnięty poprzez regulację samego sprzęga wielkopłytkowego, definiując wartość momentu obrotowego przez nie przenoszonego. Kolejnym czynnikiem mającym wpływ na regulację sprzęgła w trakcie ruszania samochodu jest indywidualna charakterystyka momentu obrotowego określona dla danego typu silnika. Sterownik skrzyni preselekcyjnej rozpoznaje warunki nacisku wywieranego przez kierowcę na pedał przyśpieszenia w momencie ruszania pojazdu. W sytuacji, gdy potencjometr pedału przyśpieszenia wyśle sygnał świadczący o maksymalnym naciśnięciu, prędkość obrotowa silnika zostanie podwyższona i utrzymana na wysokim pułapie.

Reklama

Strategia zmiany przełożenia podzielona jest na dwie fazy:

  • fazę włączenia docelowego biegu w odgałęzieniu nr 1 lub nr 2 za pomocą hydraulicznie przełączanych widełek,
  • fazę transferu napędu pomiędzy odgałęzieniami nr 1 i nr 2 za pośrednictwem sprzęgieł P1 i P2.

Jedną z głównych zalet preselekcyjnej skrzyni biegów jest możliwość zmiany przełożenia bez przerw w przeniesieniu napędu. W praktyce proces ten odbywa się podczas zmian od biegu pierwszego do biegu szóstego i określany jest jako „zmiana napędu z pokryciem”. Definicja ta odnosi się do fazy, podczas której następuje stopniowany transfer napędu pomiędzy sprzęgłami P1 oraz P2. W trakcie zmiany biegu aktualnie włączone sprzęgło (np. P1 ) zostanie załączone (płynnie zmniejszając siłę docisku tarcz) do momentu, gdy sprzęgło P2 przejmie całkowicie jego napęd. Dodatkowo w trakcie redukcji biegu sterownik przekładni wysyła sygnał, by chwilowo zmniejszyć moment obrotowy silnika lub go zwiększyć w przypadku zmiany biegu na wyższy.

Lokalizacja kół impulsowych wysyłających sygnały prędkości obrotowej wałów skrzyni preselekcyjnej.
Ilustracja 2. Lokalizacja kół impulsowych wysyłających sygnały prędkości obrotowej wałów skrzyni preselekcyjnej. Źródło: Audi/VW

Hydrauliczna regulacja zespołu podwójnego sprzęgła

Zasadę hydraulicznej regulacji zespołu sprzęgieł wielopłytkowych przedstawia ilustracja 3. Moment obrotowy przenoszony przez dane sprzęgło jest zależny od ciśnienia sprzęgła regulowanego poprzez elektrozawór N215 dla sprzęgła P1 oraz elektrozawór N216 dla sprzęgła P2. Każdy z elektrozaworów (N215, N216) steruje danym sprzęgłem, bezpośrednio ustalając ciśnienie pomiędzy 0–10 barów. Sterownik modułu mechatronicznego J743 do prądowego wysterowania elektrozaworów potrzebuje następujących wartości: prędkości obrotowej silnika, prędkości obrotowej wejściowej skrzyni biegów oraz prędkości obrotowej wałków wejściowych. Na schemacie oznaczono również czujniki G193 oraz G194 – dokonują one pomiaru rzeczywistego ciśnienia sprzęgła w sterowniku hydraulicznym. W sytuacji, gdy wartość ciśnienia rzeczywistego będzie się różnić od wartości zadanej, sterownik J743 zainicjuje program awaryjnego rozłączenia sprzęgła oraz wyłączy odpowiednie odgałęzienie skrzyni biegów. Elektrozawory N88, N89, N90, N91 sterują pracą widełek zmiany biegów, natomiast elektrozawór N92 steruje multiplekserem. Elektrozawory N233 i N371 sterują awaryjnym rozłączeniem danego odgałęzienia skrzyni.

Schemat hydraulicznej regulacji zespołu sprzęgieł wielopłytkowych skrzyni preselekcyjnej.
Ilustracja 3. Schemat hydraulicznej regulacji zespołu sprzęgieł wielopłytkowych skrzyni preselekcyjnej. Opis poszczególnych podzespołów znajduje się w tekście. Źródło: Audi/VW

Chłodzenie zespołu podwójnego sprzęgła

Dla każdego sprzęgła wyodrębniono osobną magistralę przeznaczoną do jego chłodzenia. Regulacja mikropoślizgu sprzęgieł wymaga zarówno ciągłego chłodzenia, jak i smarowania. Tłok zaworu sterującego chłodzeniem sprzęgieł ZCS jest regulowany ciśnieniem sterującym generowanym przez elektrozawór N218. Wartość ciśnienia sterującego ustala sterownik przekładni J743, dostosowując je do różnorakich faz pracy sprzęgła. Szczytowa wydajność systemu chłodzenia wynosi 20 litrów oleju hydraulicznego na minutę dla ciśnienia wynoszącego 2 bary. Zapotrzebowanie prądu niezbędne do wysterowania elektrozaworu N218 zostało tak dobrane, by zwiększyć sprawność przekładni preselekcyjnej poprzez zminimalizowanie jego poboru. W sytuacji wystąpienia usterki samego elektrozaworu N218, gdy komponent ten pozostanie w stanie braku zasilania, jego pozycja ustala się zawsze w zakresie maksymalnego przepływ oleju chłodzącego. Ustawienie elektrozaworu N218 w pozycji maksymalnego chłodzenia podyktowane jest jego malejącą charakterystyką sterującą. Kluczową funkcją kontrolną realizowaną przez zespół sprzęgła podwójnego jest ochrona przed jego termicznym przeciążeniem. Sygnałem do rozpoczęcia tej procedury jest osiągnięcie przez olej hydrauliczny powracający z obszaru sprzęgła temperatury ok. 160°C. Pomiaru skali temperatury dokonuje czujnik G509 zlokalizowany na drodze przepływu schłodzonego oleju z zespołu sprzęgła podwójnego (ilustracja 2). Doprowadzenie do tak wysokiej temperatury oleju spowodowane jest zwykle nadmiernym przeciążenie przekładni preselekcyjnej mającym miejsce w trakcie stromego podjazdu, kiedy kierujący nadmiernie operuje pedałem przyśpieszenia, usiłując w ten sposób utrzymać samochód na wzniesieniu lub w przypadku manewrowania z przyczepą. Sterownik przekładni inicjuje wówczas tryb awaryjnego sterowania zespołem sprzęgła podwójnego objawiający się pulsacjami w przenoszeniu momentu obrotowego. Nagłe zmiany wywołane cyklicznymi pulsacjami momentu obrotowego powodują silne szarpnięcia pojazdem. Dodatkowo symbole na wyświetlaczu dźwigni położenia zaczynają migać z częstotliwością 1 Hz, informując o działającym trybie ochrony sprzęgieł przed przeciążeniem. Zignorowanie przez kierującego tych sygnałów spowoduje dalszy wzrost temperatury oleju hydraulicznego, która może zbliżyć się do pułapu ok. 170°C. Wówczas następuje całkowita redukcja momentu obrotowego przenoszonego przez aktywne sprzęgło oraz jego rozłączenie. Układ chłodzenia zaczyna pracować z maksymalną wydajnością do czasu osiągnięcia optymalnej temperatury odczytywanej z czujnika G509. Po chwili zdolności sprzęgła do przenoszenia momentu obrotowego zostają przywrócone. Przepływ oleju chłodzącego zespół podwójnego sprzęgła obrazuje schemat na ilustracji 4.

Przepływ oleju chłodzącego zespół sprzęgła podwójnego
Ilustracja 4. Przepływ oleju chłodzącego zespół sprzęgła podwójnego. Źródło Audi/VW

Tryby regulacji zespołu sprzęgła podwójnego

Tradycyjna automatyczna skrzynia biegów umożliwia bardzo wolną manewrową jazdę bez ingerencji kierującego w pedał przyśpieszenia. Tego typu tryb jazdy nazywany jest „pełzaniem” i przekładnia preselekcyjna potrafi go symulować. Aktywacja tego trybu następuje w momencie ustawienia dźwigni wyboru przełożenia w polu jazdy D, zaś silnik pracuje z prędkością biegu jałowego. Niewielki moment obrotowy przenoszony poprzez sprzęgło waha się od 1 Nm do 40 Nm. Automatyczna skrzynia preselekcyjna zachowuje się w tym momencie jak klasyczny automat z funkcją „pełzania”. Sterownik mechatroniczny rozpoznaje również sytuację, gdy samochód stoi w miejscu a kierowca ma naciśnięty pedał hamulca, ograniczając wówczas funkcję „pełzania” pojazdu dzięki zmniejszeniu przenoszonego momentu nawet do 1 Nm. 

Adaptacja regulacji sprzęgieł

Dynamiczna zmiana współczynnika tarcia zależna jest od następujących czynników:

  • temperatury oleju hydraulicznego,
  • temperatury samego sprzęgła,
  • jakości oleju hydraulicznego oraz poślizgu sprzęgła.

Zmiana tych parametrów podczas eksploatacji skrzyni biegów wymaga realizacji programów procedur adaptacyjnych niezbędnych do precyzyjnego sterowania sprzęgłami. Sterownik mechatroniczny na bieżąco bada zależność pomiędzy prądem sterującym zaworami a wartością momentu obrotowego przenoszonego przez sprzęgła. Na podstawie uaktualniania tej zależności budowana jest charakterystyka adaptacyjna regulacji sprzęgieł niezbędna do komfortowej pracy automatycznej skrzyni
preselekcyjnej.

Artykuł ukazał się w czasopiśmie
Reklama

O Autorze

Inżynier mechanik, autor materiałów szkoleniowych dla branży motoryzacyjnej, audytor branży motoryzacyjnej

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę
Reklama