4 motion что это такое в машине
Принцип работы и неисправности системы полного привода 4Motion
Крупные бренды устанавливают на специальные версии своих автомобилей полный привод не просто так. Четыре ведущих колеса увеличивают разгон, управляемость и проходимость машины.
У Ауди система полного привода называется quattro, у Мерседес 4Matic, а у Фольксваген 4Motion. О последней системе и пойдет речь.
Содержание:
Суть системы
Полноприводная система не такая простая, как многие думают. Если автомобиль просто так снабдить постоянным полным приводом, то его управляемость будет просто ужасной за счет плохой поворачиваемости. С этой проблемой инженеры разобрались просто: водитель по желанию мог подключать заднюю ось на плохих дорогах, а на хороших просто его отключать. Но инженерный прогресс идет вперед и появился лучший вариант привода на четыре колеса.
Суть новой системы заключается в том, чтобы автомобиль сам за водителя решал, когда нужно подключать весь привод, а когда только ведущие колеса. Система 4Motion способна определять, на какие колеса нужно подать большее количество момента. К примеру, автомобиль резко стартует, и передние колеса начинают пробуксовку. За доли секунд технология распознает, что происходит пробуксовка и подключает в помощь задние колеса. Как только авто перестало буксовать, привод на задние колеса отключается.
Что она делает для автомобиля? Есть несколько ответов:
Устройство полного привода 4Motion
На первый взгляд может показаться, что эта конструкция очень сложна и просто “напичкана” непонятной электроникой, однако это не так. Она в первую очередь является механической системой, которой в помощь идет лишь пара датчиков и один блок.
Итак, мотору необходимо распределять нагрузку на колеса. Главные ведущие колеса у авто: передние. Поэтому мотор соединен с передними колесами через дифференциал без сложных доработок.
Задние колеса должны получать момент от мотора. Для этого они соединены с ним карданным валом, который присутствует на всех заднеприводных автомобилях. И карданный вал разделяет специальная муфта Haldex, которая является главным элементом всей конструкции.
Суть работы муфты заключается в специальных дисках, способных замыкаться и размыкаться. То есть, если муфта подключена, то диски замыкаются, а если ее необходимо отключить, то они размыкаются. Диски приводятся в движения специальными поршнями, двигаемыми давлением от насоса. Чтобы диски разомкнулись, клапан сбрасывает давление, и поршни их отводят друг от друга.
Эта муфта системы 4Motion определяет, когда нужно подключать задние колеса, а когда нет. Муфта получает сигналы от датчиков автомобиля. Если колесо машины пробуксует всего на треть оборота, то муфта тут же сработает. Однако это сейчас система является такой совершенной, потому что она четвертого поколения, с предыдущими поколениями дела обстояли хуже. Рассмотрим историю привода.
История полного привода 4Motion
1-е поколение
Появилось на таких автомобилях как Фольксваген Golf 4 и Bora. Произошло это в 1998-м году.
1-й генерации муфта Haldex работала по принципу сравнивания количества оборотов колес переднего и заднего моста. Недостатком являлось то, что поворачивая зимой на скользком покрытии передние колеса могли буксовать в отличие от задних, а это приводило к тому, что муфта ошибочно подключала целиком задний мост, и автомобиль приобретал избыточную поворачиваемость (на полном приводе зимой легко пустить машину в занос со старта).
Подключение муфты 4Motion обеспечивалось за счет сжатия специальных дисков, которые приводились в движение за счет насоса. Когда муфту нужно было отключить, то давление сбрасывалось через клапан и диски расходились.
Сама по себе система оказалась очень сложной из-за наличия сложной гидравлики, в которую была внедрена электроника. Главным ее недостатком являлась скорость срабатывания: она была очень медленной.
2-е поколение 4Motion
Конструктивно представляет собой первое поколение, но модернизированное. Скорость работы увеличилась за счет замены электрического клапана на гидравлический, который срабатывал быстрее. Сам насос заменили на более мощный, для того, чтобы быстрее набирать давление.
Еще одним недостатком первых двух поколений являлось то, что при срабатывании ABS или ESP муфта всегда размыкалась, так как ей приходилось сбрасывать давление.
3-е поколение
Ставилась только на такие бренды автомобилей как Volvo и Land Rover. Конструктивно система 4Motion осталась такой же, в ней только были произведены следующие улучшения:
Всего за 140 миллисекунд эта муфта могла срабатывать.
4-е поколение
Тут производитель решил сделать концептуально новую схему работы муфты. В системе появился электрический блок управления, который давал распоряжение на клапан, отвечающий за замыкание муфты. Система лишилась ложных срабатываний и управлялась электронным блоком, получающим информацию от датчиков.
Новая муфта приводится в движение не из-за разности вращения колес переднего и заднего моста, а от большего количества факторов, которые отслеживают датчики. Такая система полного привода 4Motion является самой надежной и работающей. Ее устанавливают даже в суперкары.
Надежность
Несмотря на сложное устройство, система является очень надежной, если говорить про 3-е, 4-е и 5-е поколение. Залогом долгой эксплуатации является своевременная замена масла каждые 60 тысяч километров пробега.
Автомобили Фольксваген с полным приводом 4Motion очень подвержены чип-тюнингу. Мощность моторов иногда увеличивают в полтора раза, и муфта без проблем выдерживает такие нагрузки и “переживает” мотор. Этот полный привод рассчитан на то, чтобы получать большие нагрузки, поэтому бояться его не стоит.
Заключение
Система полного привода является важным помощником водителя. Она поможет выбраться из труднопроходимых мест, поможет быстрее разогнать автомобиль без пробуксовок и в случае заноса выровнять транспортное средство. Если стоит выбор между Фольксваген с 4Motion и без, то, не задумываясь, стоит выбирать первый вариант.
Видео
система полного привода 4MOTION
Система полного привода 4Motion – тип автоматически подключаемого полного привода AWD. Хотя 4Motion – фирменное обозначение полноприводных автомобилей Volkswagen, ее ключевой узел, распределительная муфта Haldex, применяется и на ряде моделей других марок. Так, Audi TTS с фирменным шильдиком quattro, оснащен, тем не менее, Хальдексом, а не привычным для quattro моментным центральным дифференциалом Торсен.
4Motion, прежде чем заслужить звание самого совершенного на сегодняшний день AWD, прошла долгий и сложный путь эволюции. В свою очередь, полный привод на легковых автомобилях появился тоже неспроста.
ЗАЧЕМ ЛЕГКОВУШКЕ ПОЛНЫЙ ПРИВОД
Развитие автотранспорта идет под знаком увеличения скорости и одновременно – интенсивности трафика. В плотном и быстром потоке машин крайне важна безопасность движения. Ради этого буквально вся конструкция автомобиля за последние десятилетия претерпела революционные изменения.
Функции трансмиссии также радикально изменились. Просто тянуть машину уже мало. В нештатной ситуации автомобиль должен изо всех сил цепляться за дорогу всеми четырьмя, удерживаясь в то же время на своем пути.
Постоянный полный привод в городе неэкономичен: на фрикционные потери расходуется мощность двигателя и топливо. Включить вручную дополнительный привод (система 4WD) средний водитель может не успеть, или не сообразить.
Схема же AWD такова: нормально машину тянут передние колеса, а при потере сцепления с дорогой включаются задние и подталкивают, пока передние вновь не схватят дорогу, или все четыре не окажутся в равном положении и автомобиль не вернет путевую устойчивость.
Главный узел AWD – межосевой (центральный) дифференциал, установленный между передними и задними осями. Он необходим, так как траектория передних колес в повороте длиннее, чем задних. Но ЦД должен работать с точностью до наоборот: передавать крутящий момент на более нагруженные колеса. И делать это нужно быстро, пока не началась пробуксовка.
Реакция или упреждение?
В идеале ЦД должен «чуять опасность» и подключить задний привод, пока передний еще тянет, то-есть быть упреждающим. Упреждение дают срабатывающие по отношению моментов конструкции, например – Торсен (Torsen; Torgue sensing), на основе самоблокирующейся гипоидной передачи. Но при полной разгрузке вторичного вала такой дифференциал вовсе не передает усилие: сравниваются моменты, а отношение любого значения к нулю есть ноль.
Устройства, срабатывающие по скорости, передают усилие на вал, вращающийся медленнее. Пример – вязкостная муфта (вискомуфта, ВМ), на основе силиконовой жидкости, застывающей при нагревании. Их недостаток – реактивность: заметная разница в угловой скорости колес означает, что уже что-то не так.
И у Торсена с ВМ есть общее свойство: они автономны. Системы EDL, ESP, ABS и роботы-помощники не могут изменить конфигурацию шестерен или свойства силикона, и на одни и те же действия водителя машина в зависимости от внешних факторов может реагировать неоднозначно.
Водителя-аса автомобиль «с характером» может даже радовать, как лихого наездника – горячий норовистый конь. Но если ординарному водителю нужно просто доехать до места, «фокусы» систем с обратной связью внутри осложняют вождение.
HALDEX TRACTION — УСТРОЙСТВО И РАБОТА
Удачным решением проблемы оказалась разработанная шведскими инженерами муфта Haldex Traction (Хальдекс). С 1998 г. Хальдекс используется на ряде моделей Audi и Volkswagen. Конструкция муфты несколько раз менялась, при том же принципе работы. Сейчас выпускаются муфты Хальдекс 4-го поколения.
В основе Хальдекса – пакет фрикционных дисков, работающий в масляной ванне. В нормальном движении на задние колеса передается 2,5% момента (не 5%, как часто неверно указывают) за счет 5% зацепления дисков вследствие вязкого трения в слое масла между ними. Остальные 2,5% передаются обратно на передние колеса.
При нагнетании масла в камеру сложные эффекты в масляной пленке сначала тянут диски друг к другу, а затем вступает в действие их непосредственное зацепление. Очень быстро, но плавно включается 100% блокировка, и так же быстро происходит расцепление, так как вязкость масла на порядки меньше, чем у силикона, и фазового перехода в твердое тело не происходит.
Хальдекс срабатывает по скорости, но его реактивность меньше, чем время оборота колеса. Это поистине революционное решение: авторы создали муфту по сути БЕЗРЕАКТИВНУЮ. Хальдексу для нормальной работы необходима внешняя управляющая автоматика: он может блокироваться, когда это не нужно, например, при парковке.
Но Хальдекс абсолютно предсказуем в любых условиях движения. Есть у него и психологическое достоинство: для принудительного включения в обход автоматики нужно притормозить. Обычному водителю легче решиться дернуть ручник, чем дать прогазовку, как того в аналогичных случаях требует Торсен.
Недостатки у Хальдекса тоже имеются, но при теперешнем уровне развития автоэлектроники их остается всего два, и не очень существенных:
Хальдекс – не дифференциал, а распределительная муфта. Задние колеса не могут вращаться быстрее передних. Но при обычном вождении потребность резкого рывка сзади возникает крайне редко.
Хальдекс требует регулярного техобслуживания: через 60 000 км пробега нужно менять масло и маслофильтр. При эксплуатации в цивилизованных условиях это означает всего лишь заезд на СТО.
Система полного привода 4Motion – самая сложная и совершенная из существующих систем AWD.
В 4Motion может использоваться и моментный дифференциал Torsen TypeC на основе корончатых шестерен с плоскими сателлитами. 4Motion легко интегрируется в автомобильную автоматику и в полной мере проявляет свои достоинства при ее наличии.
Но в любом случае главная особенность 4Motion – 100% предсказуемый отклик на действия водителя. Рассчитана 4Motion на среднего водителя и обычный автомобиль, попавшие в сложные условия.
Система 4Motion — полный привод от Volkswagen
Полноприводный автомобиль всегда считался более мощным, достаточно вспомнить внедорожники компаний BMW, Mercedes и Toyota. Но со временем полный привод появился и на обычных машинах. На автомобили Volkswagen устанавливают систему 4Motion. Полноприводный автомобиль всегда считался более мощным, достаточно вспомнить внедорожники компаний BMW, Mercedes и Toyota. Но со временем полный привод появился и на обычных машинах. На автомобили Volkswagen устанавливают систему 4Motion.
Привод 4Motion компании Volkswagen можно отнести к тем, которые подключаются автоматическим путем, за счет электронной системы управления. В автомобилях марки BMW такая система именуется как xDrive, у Мерседес это 4Matic.
Что такое 4Motion
В приводе 4Motion крутящий момент, как правило, распределяется от агрегата автомобиля на оси колес зависимо от ситуации на дороге. Часто бывает такое, что дорога идет проходимая, а попадается участок с болотом или иным препятствием, чтоб проехать, тогда и нужен полный привод. Свою историю первой установки на автомобили Volkswagen системы 4Motion начинается с 1998 года. Такая система устанавливается как на автомобили класса седан, хэтчбек, так и на внедорожники и кроссоверы.
Среди таких автомобилей компании Volkswagen стоит вспомнить Golf IV, V поколений, микроавтобусы Volkswagen Transporter и кроссовер Volkswagen Tiguan. Теперь же рассмотрим подробнее о системе полного привода 4Motion.
С чего состоит полный привод 4Motion
Само название полный привод 4Motion, говорит о том, что система будет не простой. Каждая часть выполняет отведенную ей работу. Наглядная схема системы 4Motion показывает, что полный привод автомобилей Volkswagen состоит из: агрегат автомобиля (1), раздатка (2), карданная передача (3), кардан (4), межколесный дифференциал для задней оси (5), муфта включения задней оси (6), межколесный дифференциал для передней оси (7) и коробка передач автомобиля (8).
Рассмотрим принцип устройства отдельных компонентов и предназначение в системе 4Motion. Первый по списку работы пойдет дифференциал передней оси. Его назначением является передача крутящего момента на ведущие передние колеса от коробки передач. Сам же корпус соединен с раздаточной коробкой.
Далее по списку идет раздаточная коробка, из-за себя представляет коническую передачу. Благодаря ей крутящий момент передается под углом 90°. Фрикционная муфта и раздатка соединяются между собой карданной передачей от привода задней оси.
В полном приводе компании Volkswagen системе 4Motion используется многодисковая фрикционная муфта под названием Haldex. За счет нее передается крутящий момент от передней оси машины. Степень и величина передачи крутящего момента зависит от степени замыкания муфты. Как правило, в системе 4Motion муфта встроена в картер дифференциала задней оси.
В системе 4Motion используется муфта четвертого поколения, чаще всего её можно встретить на кроссовере Volkswagen Tiguan. В сравнении с предыдущим поколением муфт, она имеет более простую конструкцию. Муфты первого и второго поколения можно встретить на автомобилях Volkswagen IV и V, а так же на Volkswagen Transporter.
Сама конструкция муфты Haldex состоит из нескольких фрикционных дисков, аккумулятора давления, насоса и системы управления. Пакет фрикционных дисков состоит из набора стальных и фрикционных дисков. Внутреннее зацепление со ступицей имеют только фрикционные диски, стальные ж диски имеют зацепление с барабаном. От количества дисков в системе 4Motion будет зависеть величина крутящего момента, который передается. Как говорится, чем больше дисков, тем больше будет крутящий момент. В свою очередь диски сжимаются поршнями.Управление муфтой Haldex системы 4Motion происходит электронным путем, так же сюда включены входные датчики, блок управления электроникой и сами исполнительные устройства. В качестве входного датчика используется датчик температуры масла.
Задачей блока управления полного привода 4Motion, как и в других системах автомобиля, является преобразование входящей информации и передача сигналов на исполнительные устройства. Кроме информации, полученной от датчика температуры масла, блок управления тянет информацию от блока управления агрегатом автомобиля и системы ABS.
К исполнительным устройствам системы 4Motion относят клапан управления, он способен регулировать давление сжатие фрикционных дисков начиная от 0 и до 100% от возможной величины. За счет положения клапана определяется величина давления. Что касается аккумулятора давления и насоса, то они обеспечивают поддержку давления масла во всей системе 4Motion на уровне 3 МПа.
Как видим система полного привода 4Motion от компании Volkswagen достаточно не сложная в сравнении с другими производителями. Производитель Volkswagen стал чаще устанавливать на различные модели своих автомобилей, тем самым повышая комфорт, управляемость и надежность.
Как работает механизм системы 4Motion
Работы системы полного привода 4Motion зависит от построенного алгоритма блоком управления и муфты Haldex. Как правило, выделяют следующие алгоритмы работы:
Именно такие алгоритмы стандартом зашиты в блок управления системы 4Motion. При старте с места или разгоне, клапан, как правило, будет закрыт, а диски муфты сжимаются максимально. В результате на задние колеса будет подан крутящий момент максимальной силы.
Если же берется алгоритм 4Motion, когда при старте начинается пробуксовка передних колес, то клапан управления сразу закроется, а фрикционные диски муфты сожмутся. В таком случае крутящий момент полностью будет передаваться на заднюю ось. Относительно передних колес, то одно из колес в процессе будет подключаться или отключатся с помощью электронного блока дифференциалов системы 4Motion.
Взяв за основу ситуацию работы 4Motion, когда автомобиль движется с постоянной скоростью, то клапан будет открыт, а диски будут сжиматься в зависимости от условий движения и дорожного покрытия. Крутящий момент на заднюю ось будет передаваться только в самые необходимые моменты, а в основном вся нагрузка будет идти на переднюю ось.
Следующий алгоритм пробуксовки 4Motion, во время движения автомобиля высчитывается на основе сигналов полученных от блоков управления системы ABS. Клапан будет открываться зависимо от условий движения автомобиля. Блок управления будет смотреть, какая ось и какие колеса буксую, на те и передавать крутящий момент.
Последний вариант работы 4Motion, это когда автомобиль тормозит. В таком случае клапан управления будет открыт, а фрикционные муфты полностью разжаты. Не зависимо от ситуации, крутящий момент при торможении на заднюю ось передаваться не будет.
Видео принцип работы муфты Haldex на системе 4Motion:
Система полного привода 4Motion
А теперь подробнее о системе 4Motion
Система полного привода 4Motion относится к так называемым системам полного привода подключаемым автоматически. В данной системе крутящий момент двигателя распределяется по осям в зависимости от дорожной ситуации. Система 4Motion устанавливается на автомобили концерна Volkswagen с 1998 года. Название 4Motion является зарегистрированным товарным знаком.
Система полного привода 4Motion включает дифференциал передней оси в коробке передач, раздаточную коробку, карданную передачу привода задней оси, многодисковую фрикционную муфту, главную передачу и дифференциал задней оси.
1. двигатель
2. Раздаточная коробка
3. Карданная передача
4. Главная передача задней оси
5. Межколесный дифференциал задней оси
6. Муфта подключения задней оси (муфта Haldex)
7. Межколесный дифференциал передней оси
8. Коробка передач
Дифференциал передней оси обеспечивает передачу крутящего момента от коробки передач к передним ведущим колесам. Корпус дифференциала передней оси соединен с раздаточной коробкой полым валом.
Раздаточная коробка представляет собой коническую передачу, с помощью которой крутящий момент передается под углом 90 град. Карданная передача привода задней оси соединяет раздаточную коробку и фрикционную муфту.
Карданная передача состоит из двух валов, соединенных шарниром равных угловых скоростей. К раздаточной коробке и фрикционной муфте валы присоединяются с помощью упругих муфт. Задний карданный вал имеет промежуточную опору.
В системе полного привода 4Motion применяется многодисковая фрикционная муфта Haldex. Муфта обеспечивает управляемую передачу крутящего момента (величина передаваемого крутящего момента определяется степенью замыкания муфты) от передней к задней оси автомобиля. Муфта Haldex встроена в картер дифференциала задней оси.
В настоящее время в системе полного привода 4Motion используется муфта Haldex четвертого поколения (автомобили Volkswagen Tiguan), которая имеет более простую конструкцию в сравнении с предшественниками. До этого устанавливались муфты первого и второго поколений (автомобили Volkswagen Golf IV, V – опционально, Volkswagen Transporter).
Конструктивно муфта Haldex включает пакет фрикционных дисков, насос, аккумулятор давления и систему управления.
1. Барабан
2. Пакет фрикционных дисков
3. Ступица
4. Поршень
5. Тарельчатая пружина
6. Подающая магистраль
7. Клапан управления
8. Обратная магистраль
9. Блок управления
10. Обратный клапан
11. Насос
12. Масляный фильтр
13. Аккумулятор давления
14. Масляный бак
Пакет фрикционных дисков представляет собой набор из фрикционных и стальных дисков. Фрикционные диски имеют внутреннее зацепление со ступицей. Стальные диски имеют внешнее зацепление с барабаном. Количество дисков определяет величину передаваемого крутящего момента (больше дисков – больше момент). Диски сжимаются поршнями.
Муфта Haldex имеет электронное управление, включающее входные датчики, блок управления и исполнительные устройства. Входным датчиком системы управления является датчик температуры масла.
Блок управления преобразует входящую информацию в управляющие воздействия на исполнительное устройство. Помимо датчика температуры масла электронный блок управления использует информацию от блока управления двигателем, блока управления системы ABS, получаемую по CAN-шине.
Исполнительным устройством системы управления является клапан управления, регулирующий давление сжатия фрикционных дисков от 0 до 100% максимальной величины. Величина давления определяется положением клапана.
Насос и аккумулятор давления обеспечивают поддержание давления масла в системе на уровне 3 МПа.
Принцип работы системы
Работа системы 4Motion определяется алгоритмом работы муфты Haldex, в котором можно выделить следующие характерные режимы:
начало движения;
начало движения с пробуксовкой;
движение с постоянной скоростью;
движение с пробуксовкой;
торможение.
При трогании с места и разгоне автомобиля клапан управления закрыт, диски муфты максимально сжаты. На задние колеса передается максимальный крутящий момент.
Если движение начинается с пробуксовкой обоих передних колес, клапан управления закрывается, фрикционные диски муфты сжимаются. Крутящий момент полностью передается на заднюю ось. При пробуксовке одного из передних колес в работу системы вначале включается электронная блокировка дифференциала.
При движении с постоянной скоростью клапан открывается, а диски сжимаются в зависимости от условий движения. На заднюю ось крутящий момент передается в определенных (незначительных) пределах.
Пробуксовка в движении автомобиля определяется на основании сигналов от блока управления системы ABS. При этом клапан открывается в зависимости от условий движения (какая ось и какие колеса буксуют).
При торможении клапан управления открыт, фрикционные диски муфты полностью разжаты. Крутящий момент на заднюю ось не передается.