Система управления коробкой передач 09E фирмы ZF для Audi A8 (Часть 2)

K особенностям коробки передач модели 09E относится возможность отключения планетарного редуктора от гидротрансформатора при остановке авто. При остановке автомобиля с работающим на холостом ходу двигателем и включенной передачей гидротрансформатор передает на трансмиссию определенный крутящий момент.

Обмен данными посредством шин CAN

Функции

Отключение планетарного редуктора

K особенностям KП модели 09E относится возможность отключения планетарного редуктора от гидротрансформатора при остановке авто. При остановке авто с работающим на холостом ходу двигателем и включенной передачей гидротрансформатор передает на трансмиссию определенный крутящий момент. Под действием этого момента авто с отпущенным тормозом может медленно двигаться (ползти). При затянутом тормозе этот крутящий момент является  причиной дополнительных потерь энергии в KП, так как частота вращения холостого хода двигателя автоматически поддерживается на определенном уровне (за счет увеличенного открытия дроссельной заслонки).

Помимо повышенного расхода топлива это явление снижает комфортность управления автомобилем, так как вынуждает водителя постоянно давить с определенным усилием на педаль тормоза.

Производимое посредством муфты A отключение планетарного редуктора позволяет снизить мощность, передаваемую гидротрансформатором на планетарный редуктор при неподвижном авто и затянутом тормозе (сигналы об этом поступают с датчиков F и F47).

Помимо этого, при отключении редуктора снижается шум двигателя, работающего на холостом ходу.

При включенной передаче заднего хода отключение редуктора не производится. В соответствии с философией сегодняшнего дня отключение редуктора производится только при температурах рабочей жидкости ATF от 15° до 50°C.

Принцип действия

Управление процессом отключения редуктора производится в зависимости от величины передаваемого гидротрансформатором крутящего момента, который определяется расчетом по разности частот вращения вала двигателя и турбинного колеса. При этом учитываются также температура рабочей жидкости ATF и угол уклона дороги.

Редуктор не отключается, если при неподвижном автомобиле двигатель работает на холостом ходу, а турбинное колесо не вращается. Проскальзывание гидротрансформатора составляет при этом 100%.

Редуктор отключается, если при неподвижном автомобиле двигатель работает на холостом ходу, а турбинное колесо вращается с частотой, которая меньше частоты вращения вала двигателя на определенную величину (порядка 120 об/мин). Проскальзывание гидротрансформатора составляет при этом около 20%.

Чтобы обеспечить плавное, но достаточно интенсивное старте авто, передача крутящего момента на ведущий вал KП никогда не прерывается полностью. Гидротрансформатор постоянно передает небольшой крутящий момент, под действием которого исключается перекладка зазоров в шестернях и улучшается регулирование муфты.

Как только начинает вращаться выходной вал KП (о чем сигнализирует датчик G195), планетарный редуктор сразу же соединяется с гидротрансформатором. При этом силовая связь восстанавливается прежде, чем водитель нажмет на педаль акселератора. Благодаря этому предотвращается также скатывание автомобиля назад на уклоне.

Снятие автомобиля с тормоза (и поступление об этом соответствующей информации) вызывает восстановление передачи крутящего момента через KП независимо от действия других факторов. Отключение редуктора прекращается также при перемещении педали акселератора на определенную величину (при действующем тормозе). Благодаря этому можно определить состояние двигателя по частоте вращения его вала на стоп-режиме.

При остановке авто на участках дороги с уклоном более 5% отключение планетарного редуктора не производится. Уклон измеряется датчиком наклона кузова, входящего в стояночную тормозную систему с электроприводом. Датчик встроен в блок управления этой системой J540. Данные о величине уклона передаются через шину CAN. Блок J540 расположен в боковине правой задней части кузова.

Поведение авто на уклонах (возможность его скатывания при снятии с тормоза) не изменилось. Удерживание автомобиля на уклоне с отпущенным тормозом по-прежнему зависит от крутящего момента, передаваемого через гидротрансформатор при работающем на холостом ходу двигателе, от угла уклона и от массы авто.

Управление двигателем

Помимо применяемой ранее функции снижения крутящего момента при переключениях на высшие передачи у KП модели 09E впервые предусмотрена функция повышения крутящего момента при переключениях на низшие передачи.

Чтобы обеспечить комфортный переход с высших передач на низшие при движении авто накатом, в процессе переключения производится кратковременное повышение крутящего момента двигателя.

У автомобилей прежних выпусков эта функция отсутствовала. Она предусмотрена только у авто с новым блоком управления GS1904, устанавливаемым с 02.03.

Включение фонарей заднего хода

Аварийное управление

При возникновении неисправностей блок управления KП J217 переводит систему управления на работу по резервным программам, благодаря которым предотвращаются дополнительные повреждения KП и сохраняется способность автомобиля двигаться своим ходом.

Следует различать между работой системы управления по резервным программам и механическим управлением KП.

Резервные программы

Если, например, вышел из строя какой-либо датчик, блок управления KП пытается образовать резервный сигнал, используя получаемую с других датчиков информацию. Если это удается, управление KП продолжает нормально действовать с использованием так называемых резервных программ.

В противном случае, а также в случае невозможности восстановления работоспособности KП в полном объеме, KП переводится на механическое управление. Влияние резервных функций на ходовые качества авто в значительной степени определяется характером неисправности.

Функции KП могут быть ограничены (например, исключаются переключения передач, не действует режим кик-даун) или управление осуществляется по неизменяемым параметрам (например, с отсутствием переходных режимов при переключениях).

При наиболее существенных неисправностях на дисплей указателя передач выводится соответствующее предупреждение.

Указатель неисправности

Механическое управление

Механическим называют управление KП, которое осуществляется при бездействующих электромагнитных клапанах и регуляторах давления. При этом муфты и тормоза KП управляются исключительно посредством гидравлики (в зависимости от положения золотникового распределителя и клапанов с гидравлическим управлением), поэтому этот способ аварийного управления называют также гидравлическим.

Различают два вида аварийного механического управления:

A) с действующим блоком управления;
B) с бездействующим блоком управления (полный отказ).

При механическом управлении с действующим блоком управления сохраняются следующие функции:

• блокировка рычага селектора,
• диагностика,
• связь через шины CAN.

Функции KП при механическом управлении

• Если вызывающая переход на механическое управление неисправность возникла при движении авто на первой, второй или третьей передачах, всегда включается или сохраняется третья передача. Если при этом была включена четвертая или более высокая передача, включается пятая передача.
• Пятая передача остается включенной до перевода рычага селектора в нейтральное положение или до остановки двигателя.
• В обоих случаях в действие вступает переключающий клапан, так как падает действующее на него давление. При возобновлении движения или при новом пуске двигателя включается третья передача.
• Возможность включения передачи заднего хода сохраняется (блокировка заднего хода не действует).
• В системе управления устанавливается максимальное давление, которое соответственно действует на исполнительные устройства. Поэтому включения передач сопровождается резкими толчками.
• Муфта блокировки гидротрансформатора остается разомкнутой.

Защитные функции и мероприятия при симптомах неисправности

При кратковременных нарушениях при переключениях передач переход на аварийный режим должен быть исключен. Eсли по каким-либо причинам (например, из-за загрязнения гидравлического блока управления) возникли сбои при переключениях передач, которые свидетельствуют о неисправностях, переход на аварийную программу осуществляется не сразу. При этом в зависимости от обстоятельств пропускается намеченная к включению передача или же удерживается действующая передача.

Попытка переключения может быть произведена несколько раз, прежде чем будет введена запись в регистраторе неисправностей и совершен переход на аварийную программу.

При этом сохраняется возможно большее количество функций KП, а водителем этот процесс остается незамеченным.

Мероприятия при симптомах неисправности

Защитные функции в сочетании с предупредительными мероприятиями не допускают внесения записи в регистратор неисправностей при одноразовом проявлении неисправности. Эта запись вносится только при многократном повторении признаков неисправности.

Динамическая программа переключения передач DSP

Программа переключения передач была усовершенствована в процессе разработки KП. Наиболее важные параметры, которые позволяют определять состояние движения авто и характер его вождения, остались практически в том виде, как они были введены в программу первого поколения.

Благодаря расширенному обмену данными между системой управления KП и другими системами авто, например, системой управления двигателем и системой стабилизации ESP, в настоящее время активно используется значительно большее число данных, которые позволяют определить моментальное состояние движения и характер вождения с большей точностью.

Одновременно была усовершенствована обработка данных в блоке управления KП. Помимо улучшенного выбора режимов переключения передач система управления KП была дополнена рядом новых функций.

Функциональная структура программы DSP подразделяется на три группы:

• определение характера вождения,
• выбор программы переключения в зависимости от состояния движения,
• выбор передач.

Функциональная структура

Определение характера вождения

Программа DSP постоянно оценивает характер вождения, присваивая ему так называемый коэффициент спортивности, изменяющийся во всем диапазоне от экономичного характера вождения до спортивного. Величина этого коэффициента определяется с учетом следующих факторов:

Продольное ускорение автомобиля

Продольное ускорение является мерой интенсивности изменения скорости авто. Система учитывает как положительные значения ускорения (при разгоне), так и его отрицательные значения (при замедлении).

Поперечное ускорение автомобиля

Поперечное ускорение соответствует силе, которая действует на авто на повороте и направлена от центра траектории движения. Величина этой силы зависит от скорости авто и от угла поворота управляемых колес. Функция определения и обработки значений поперечного ускорения начинает действовать только при превышении им определенной пороговой величины. Величина коэффициента спортивности зависит от максимального значения поперечного ускорения при прохождении поворота. Оценка продольных и поперечных ускорений производится постоянно в фоновом режиме.

Троганье

Каждый процесс троганья оценивается по величине максимального крутящего момента. Если водитель заставляет автомобиль трогаться с большой нагрузкой на двигатель, KП переводится на спортивную программу управления.

Режим "кик-даун"

Если водитель длительно использует режим "кик-даун", коэффициент спортивности циклически повышается и остается на достигнутой величине некоторое время после перехода на обычный режим (в зависимости от дальнейшего характера вождения).

Быстрый переход на спортивный режим управления

При резком перемещении педали акселератора счетчик переводится без промедления на высшее значение коэффициента спортивности. В результате производится переключение на следующую низшую передачу. Это высокое значение коэффициента действует только в течение нескольких секунд, после чего оно возвращается на прежний уровень. При отпускании педали акселератора производится переключение на следующую высшую передачу.

Выбор программы управления в зависимости от условий движения

Определение сопротивления движению автомобиля

Определение сопротивления движению авто является одной из важнейших функций, влияющих на выбор программы переключения передач. Действие этой функции начинается при троганьи авто с определения соотношения тяговых усилий (крутящего момента двигателя) и противостоящих им силам сопротивления на колесах. Последние определяются по скорости и ускорению авто.

При этом учитываются следующие факторы:

• масса авто (и сила инерции),
• аэродинамическое сопротивление (сопротивление встречного потока воздуха),
• составляющая веса автомобиля на подъеме,
• сопротивление шин качению.

В результате определяется коэффициент сопротивления, по величине которого выбирается программа переключения передач как при движении автомобиля по горизонтальной дороге, так и при движении на дорогах с уклоном.

По величинам коэффициентов спортивности и сопротивления движению производится выбор одной из 15 программ переключения передач.

Помимо основных предусмотрены специальные программы переключения передач, используемые при определенных режимах работы агрегатов (например, прогрев двигателя и перегрев KП) или при действии некоторых систем автомобиля (например, активного или пассивного круиз-контроля).

25 программа ESP1 для равнины,
26 программа ESP2 для горной местности,
27 с переключателем tiptronic,
28 при перегреве KП в горах,
29 при перегреве KП на равнине,
30 прогрев 1,
31 прогрев 2,
34 - 38 как программы 4, 9, 14, 19, 24
39 как программа 28

Действующая программа может быть определена по первому показателю, выводимому на дисплей диагностического прибора в блоке данных измерений 2.

Колонка "Пассивный круиз-контроль": по техническим причинам выводимые на дисплей показатели отличаются от действительных, которые указаны в скобках.

Движение с действующим активным или пассивным круиз-контролем

(Соответствующие программы указаны в таблице) Предназначенные для движения с включенным активным или пассивным круиз-контролем программы должны сокращать частоту переключений передач до минимума.

Чтобы обеспечить наилучшие режимы переключения при движении с действующим активным или пассивным круиз-контролем, выбор программ производится с учетом сопротивления движению авто (см. таблицу выше). Каждому виду круиз-контроля соответствуют 5 программ.

Благодаря этому обеспечивается уточненный выбор режимов переключения передач и предотвращаются попеременные переключения вверх-вниз.

Программа переключения передач при прогреве двигателя

(Программы 30 и 31) Эта программа направлена на снижение выброса вредных веществ с отработавшими газами после холодного пуска двигателя и при последующем его прогреве. Активизация этой программы производится при температурах двигателя ниже 30°C. Она не учитывает сопротивление движению авто и характер его вождения. В соответствии с этой программой режимы переключения передач сдвинуты к большим частотам вращения вала двигателя.

Бензиновые двигатели

Повышение частоты вращения вала бензинового двигателя приводит к ускорению прогрева нейтрализатора и соответствующему сокращению времени до начала его действия. На авто с двигателем V8-5V эта программа не применяется из-за ее малой эффективности.

Дизели

При работе дизеля с повышенной частотой вращения снижается нагрузка на него и, соответственно, уменьшается выброс вредных веществ. В настоящее время программа переключения передач при прогреве применяется только на авто с дизелями.

Программа переключения передач при перегреве KП

(Программы 28 и 29) Эта программа вступает в действие при повышенных температурах KП. Она по существу является защитной программой, которая должна способствовать выводу KП из опасного диапазона температур.

Режимы переключения передач при этом зависят от уровня температур и сопротивления движения авто. Характерным для данной программы является смещение режимов переключения передач к большим частотам вращения вала двигателя, а также опережающее замыкание муфты блокировки гидротрансформатора. В результате снижается проскальзывание гидротрансформатора и соответственно уменьшается нагрев рабочей жидкости ATF. Повышенная частота вращения вала двигателя приводит к усилению прокачки охлаждающей жидкости через охладитель жидкости ATF и улучшению отвода тепла от нее.

Переключение передач при действии системы стабилизации ESP

(Программы 25 и 26) При действии различных систем динамического регулирования (ABS, ASR, ESP) переключение передач производится по специальным программам или блокируется. При этом предотвращается вращение вала двигателя с недопустимо высокой частотой.

Определение сцепления шин с дорогой

Одной из элементарных функций системы стабилизации ESP является постоянное определение коэффициента сцепления шин с дорогой. Значения этого коэффициента используются при автоматическом управлении KП. При низких значениях коэффициента сцепления шин с дорогой, покрытой, например, льдом или снегом, а также при движении по мокрой дороге или по грунту выбираются программы переключения передач, которые способствуют снижению крутящего момента на колесах за счет опережающих переходов на высшие передачи. При этом по возможности избегаются переключения на пониженные передачи, которые могут привести к усиленному пробуксовыванию колес.

Спортивные программы

(См. таблицу выше) Выбор спортивной программы управления KП производится, прежде всего, по характеристике вождения авто. В зависимости от этого параметра и с учетом сопротивлений движению авто выбирается одна из десяти спортивных программ.

Управление KП посредством переключателя tiptronic

(Программа 27)

Выбор передач

Обычно выбор включаемой передачи производится в соответствии с действующей в данный момент программой переключения. Однако на выбор передачи могут повлиять внезапно изменившиеся обстоятельства движения или внешние факторы.

Как правило при этом предотвращаются нежелательные переключения передач вверх или вниз и исключаются циклически повторяющиеся переключения.

Учет быстрого сброса нагрузки (Fast-Off)

При этом определяется положение и перемещение педали акселератора (скорость возвращения педали акселератора) при сбросе нагрузки водителем. Быстрый сброс нагрузки часто является признаком опасной ситуации. Водитель резко снимает ногу с педали акселератора (FastрOff), чтобы возможно быстрее перейти к торможению.

Eсли система обнаружила это действие водителя, она предотвращает переключение на высшие передачи до тех пор, пока водитель не нажмет вновь педаль акселератора. При быстром возвращении педали акселератора из близкого к максимальному ходу положения данная функция выполняется всегда, а при ее возврате из положений частичного хода запрет перехода на высшую передачу действует не всегда.

В настоящее время функция Fast-Off действует только при использовании программы "S".

Учет движения на повороте

Если при входе в поворот водитель снимает ногу с педали акселератора, в соответствии с программой может быть включена повышенная передача. При выходе из поворота необходимо включить пониженную передачу, чтобы ускорить разгон автомобиля (т. е. должны быть выполнены два ненужных и нежелательных переключения).

Функция распознавания поворота, проходимого с большой скоростью, предотвращает эти ненужные переключения. Эта функция учитывает поперечное ускорение, угол поворота рулевого вала и частоту вращения колес авто. Поворот считается актуальным при превышении определенного значения поперечного ускорения. Это значение достигается только при спортивном характере вождения или при прохождении неправильно оцененного поворота.

Торможение автомобиля

Вызываемое водителем торможение авто определяется по перемещению педали тормоза и вызываемому при этом замедлению (отрицательному ускорению). В этом случае (но только при достаточно большом замедлении) режим переключения на пониженную передачу сдвигается настолько, чтобы обеспечить своевременную поддержку торможения.

Это проявляется в переходе на пониженные передачи при работающем на холостом ходу двигателе и относительно высокой скорости авто. Преимущество этой функции заключается в том, что переход на пониженные передачи производится в то время, когда водитель еще нажимает педаль тормоза. Если после этого водитель пожелает вновь разогнать авто, нужная передача  оказывается уже включенной.

Наиболее отчетливо проявляется действие данной функции на затяжных спусках. При этом достаточно произвести легкое подтормаживание, чтобы вызвать переключение на понижающие передачи. Смещение режимов перехода на пониженные передачи в рамках действия программы  движения под гору позволяет лучше использовать тормозное действие двигателя.

Пока водитель нажимает педаль тормоза или пока двигатель работает на холостом ходу, действует функция запрета включения повышающих передач. Эта функция перестает действовать только при переходе к разгону, после чего переключения на повышенные передачи производятся в соответствии с действующей программой.