Почему гоночные машины на механике

«ДРАЙВ». Действительно ли «МЕХАНИКА» круче «АВТОМАТА»?

Автомобилей с автоматическими коробками продается на рынке все больше – даже в небольших городах автомобилисты предпочитают по возможности покупать ТС с двумя педалями. Но у «механики» остаются «адепты», которые не признают эволюции трансмиссий. Попробуем разобраться, насколько они правы.

Мифы из глубин веков

Иногда встречаются утверждения о высокой скорости переключения «механики». Это совершенно неверно, точнее, неверно уже лет двадцать как. Раньше «автоматы» действительно переключались очень долго, но МКП прогрессирует медленно, а АКП – быстро.

Сравниться со скоростью переключения преселективов или современных гидроавтоматов механика не может. Даже если это кулачковая коробка, которая «вверх» переходит почти мгновенно. Ведь часть переключений в АКП происходит без разрыва потока мощности, а остальные проходят за сотые доли секунды. Пока коробка исправна, конечно.

Еще часто поклонники «механики» превозносят возможность тонкой работы сцеплением как огромное преимущество. Забывая о том, что для коробки с достаточным динамическим диапазоном и быстрым переключением все эти игры попросту не нужны, она может получить лучшие тяговые характеристики и без лишнего жжения фрикционов.

Да и на бездорожье часто оказывается, что «раскачка» с МКП ничуть не более эффективна, чем этот же прием на «автомате» – с увеличением скорости переключения это преимущество исчезло.

Немного о динамике с МКП

Заявления об особом «чувстве автомобиля» при управлении с МКП встречаются настолько часто, что почти не вызывают возражений. Вроде бы использование ручных коробок в автоспорте уже говорит о том, что вот он – верх инженерной мысли для мощных машин, обеспечивающий лучший контроль.

Есть один нюанс: МКП предписана правилами гонок, и как только правила смягчаются, так сразу гонщики вдруг начинают устанавливать автоматические и полуавтоматические коробки. Да и «секвенталки» с кулачковым зацеплением, которые используют на серьезных спортивных авто, очень далеко ушли от гражданских трансмиссий по скорости переключений, надежности и ресурсу.

Какими положительными драйверскими качествами обладает МКП? Единственное, что делает коробки с ручным переключением более «спортивными» по поведению – это передача контроля над всеми нюансами управления водителю, который знает, куда поедет машина, сколько ему нужно тяги, какой запас по оборотам… И при этом водитель предвидит изменение дорожной ситуации.

Возможности любой электроники по предсказанию действий и пожеланий водителя всегда будут отставать от его мысли. Только не забывайте, что сейчас не только «механика» переключается принудительно. Почти все современные многоступенчатые АКП (и даже, представьте себе, вариаторы!) имеют «ручной» режим работы для тех режимов, когда водитель лучше понимает, что нужно делать. А многие обзавелись еще и очень удобными подрулевыми лепестками, которые могут на пять-шесть секунд подправить автоматически выбранную передачу на желаемую без всяких лишних действий. Например, на Mercedes A-class или скромной Suzuki SX4 New.

Ручного режима АКП в 99 случаев из 100 хватает для совершения маневра. А если передачу нужно держать «до последнего», то есть масса машин с таким вот «честным» ручным режимом коробки, только эта функциональность обычно не очень востребована. Как видите, принудительное переключение уже много лет как не монополия МКП, многочисленные «автоматы» научились копировать эту функцию даже лучше. Разве что специфические приемы управления с полным отключением тяги выжимом сцепления и старт с высоких оборотов остаются за МКП.

А вот минусы «механики» можно перечислять долго. Для начала, у нее обычно меньше динамический диапазон, то есть соотношение минимального и максимального передаточного числа. Если расширить динамический диапазон, то придется увеличивать число передач, и работа двигателя на промежуточных режимах уже будет неэффективной. Шесть передач в современной легковой машине – это разумный максимум, которым может оперировать водитель. Любое увеличение числа передач – бесполезно. Средний водитель просто не будет их все использовать. Водители грузовиков, у которых передач больше десятка, далеко не всегда переключаются оптимально, а ведь там требования к скорости переключения куда ниже, чем у «легковушек».

Пресловутый «разгон до ста» диктует свои требования. Большинство машин сейчас достигают «сотни» на второй передаче, если же требуется еще одно переключение, то машина резко теряет в динамике, и потребитель, который очень ценит этот параметр (наверное, каждый день так на работу ездит) сразу кривит рот в недовольной ухмылке. Фактически это означает, что сделать первые передачи более короткими производитель попросту не может, и «механика» не способна полностью использовать мощность мотора при ускорениях на скоростях 0-120 километров в час. Да и резкие старты обязательно сопровождаются запахом паленого сцепления, передаточные числа первой передачи просто не оставляют других вариантов для интенсивного старта.

В момент переключения неизбежен разрыв потока мощности и скачки момента. А значит, машина хоть немного, но теряет в динамике разгона, а ведущие колеса могут сорваться в скольжение. И чем мощнее двигатель, тем серьезнее эта проблема. Да, недаром Mercedes еще в 90-е годы отказался от установки «механики» на машины мощностью выше 193 л. с. Это было не столько идеологическое, сколько техническое решение. Как только прогресс в развитии АКП позволил отойти от МКП, от нее отказались.

Даже на маломощных моторах необходимость в момент смены передач сбросить тягу до нуля представляет собой проблему, особенно при необходимости резко ускориться. Придется заранее планировать переключения или терять драгоценные доли секунды (а может и целые секунды) на переключение и выход на «рабочие» обороты двигателя. И того хуже: у моторов с турбонаддувом при этом еще и успевает упасть давление турбины, что ухудшает характеристики.

С мощными моторами возможны пробуксовки колес на второй-третьей передачах после переключений, с неизбежной потерей машиной устойчивости. Желание переключаться быстрее вызывает еще более сильные скачки момента и удары в трансмиссии, что может вызывать поломки как самой МКП, так и выход из строя приводных валов, дифференциала и карданов. Не зря тот же АВТОВАЗ позволяет роботизированным коробкам работать с более мощными моторами, чем таким же по «начинке» коробкам с ручным переключением. Робот просто более аккуратен! И эта проблема называется «человеческий фактор».

Люди устают и ошибаются. Это непреложный факт, который не исправить. Ошибаются они и при переключении передач. И пусть опытный водитель проделывает все операции почти автоматически, быстро и абсолютно точно. Но после 50 таких переключений он устанет. В его действиях появится несогласованность, или он будет делать все медленнее, чем мог бы, ну или же удары в трансмиссии станут слишком сильными.

В любом случае, он не будет использовать возможности механики на все 100%. Вот поэтому гонщики при любой возможности стараются ставить автоматизированные коробки – это банально снижает зависимость результатов от состояния гонщика и дает ему сосредоточиться на результате.

Только не кивайте головами те, кто не смог освоить манипуляции сцеплением и рычагом – у спортсменов намного выше нагрузка на водителя и требования к качеству переключений, чем у городских «гонщиков». Для среднего водителя «человеческий фактор» применительно к МКП означает лишь неспособность понять принципы работы трансмиссии, плохую мелкую моторику и невнимание к процессу управления. Впрочем, результат тот же, с поправкой на класс. Или переключения будут медленными, или же машина будет дергаться, как лягушка под током из-за ударов в трансмиссии.

Надежность, которая обычно преподносится, как большое достоинство МКП, на деле лишь запас на неудачные действия водителя, которые порождают крутильные колебания с моментом в несколько раз большим, чем крутящий момент мотора. Пробуксовки, дрифт и легкий тюнинг для моторов с наддувом быстро выбирают весь запас до нуля, причем даже быстрее, чем в случае с АКП, потому что тут нет ГДТ, который идеально гасит крутильные колебания. И никакие демпферы не смогут с ним сравниться.

Правда, МКП немного проще обеспечить большим запасом прочности и намного легче заменить на более крепкую, если таковая существует. Так что установка максимально прочной МКП – все еще лучший способ справиться с нагрузкой, нежели адаптация более крепкой АКП под тюнинговую машину. Зато в драг-рейсинге АКП пользуется большой популярностью, ведь двух-, трехскоростная конструкция настроена на режим максимальной мощности и выбег, работа куда более простая, чем полноценная отладка на всех режимах движения.

Реальные, а не мнимые преимущества механики

Если вам кажется, что я только что раскритиковал «механику» в пух и прах, то вы ошибаетесь. Я просто не упомянул те достоинства МКП, которые остаются с ней до самого конца, и о которых вспоминают редко.
Часто очень важны массогабаритные характеристики, а они у «механики» традиционно лучше, чем у большинства «автоматов». Особенно важен этот параметр на облегченных спортивных машинах, где каждый килограмм на счету, а более крупная трансмиссия может попросту не влезть. Прогресс АКП сделал эти преимущества не столь заметными, но они все еще существуют.

«Механика» не ограничена по оборотам, что важно для высокофорсированных моторов. А вот «автоматы» с ГДТ не могут эффективно работать на оборотах свыше шести-семи тысяч – катастрофически увеличиваются потери на привод, а масло может попросту порвать «бублик» или вывести его из строя. Но новые «преселективы» с фрикционным сцеплением, сухим или в масляной ванне, не имеют ГДТ и сопутствующих ограничений.
У МКП очень высокий КПД за счет использования подшипников качения и малых потерь на привод маслонасоса или смазку разбрызгиванием. Любой «автомат» имеет чуть большие внутренние потери. Даже «сухие» преселективы пока не могут догнать классические двухвальные МКП, не говоря уже о трехвальных. А гидромеханика отстает еще больше – потери на работу маслонасоса и нагрев масла будут в ней всегда. Но и тут преимущество уже сократилось до минимума.,

«Механика» не зависит от давления масла и электроники, а значит, она куда реже выходит из строя сразу, и ее узлы меньше связаны между собой. Отказ одной из передач почти не влияет на работу остальных. Критические отказы случаются реже у «железной» конструкции. Тут АКП противопоставить нечего – чем современнее конструкция, тем «тоньше» ее устройство. Теперь даже ошибка датчика температуры ATF может привести к неправильной работе, а любые загрязнения гидроблока приводят к прогрессирующим отказам механической части.

МКП не требует сложных адаптаций к мотору и машине. Если передаточные числа подходят и есть запас по крутящему моменту, то можно ставить. Минимум точек контакта с бортовой электроникой, все остальные настройки – в голове водителя. АКП как минимум требует «вживления» в штатную электросистему и стыковки с электронным блоком управления, от которого она получает данные по температуре мотора и воздуха, а также крутящему моменту. Для идеального функционирования требуются и сложные доводочные работы, лишь тогда ездовые характеристики АКП окажутся выше, чем у машин с механикой – не будет лишних переключений, перегрузки мотора и динамика станет хорошей. Придется поработать и над системой охлаждения АКП.

Перебрать МКП обычно сложнее, но зато это чисто слесарная задача, не требующая понимания в электронике и гидравлике, сложной диагностике и т.д. От мастера требуется просто собрать узел, придерживаясь размеров и моментов затяжек – и все. С качественными запчастями. Нужен лишь опыт работы с подобными механизмами, а все нюансы учтены уже в самой конструкции.

Ремонт же современного «автомата» – зачастую задача, требующая для начала диагностики «электронной» – посредством сканера считываются показания датчиков коробки и адаптации ее «мозга», прогоняются тесты электронной системы управления. И лишь потом можно что-то разбирать и менять. При обычной разборке – не факт, что проблема будет выявлена. Зачастую гидроблок для полной диагностики неисправности нужно поставить на специальный стенд, замеряющий давление в разных точках при различных режимах работы. В общем, без специальных знаний и инструментов многие поломки просто не устраняются.

Попробуем резюмировать. Современная механическая коробка – сложный и весьма дорогой в ремонте агрегат, который ломается не намного реже, чем современные «автоматы». По быстроте и своевременности переключений АКП превосходит среднестатистического водителя, хотя за счет «масляных» потерь проигрывает «механике» по КПД.
Выбор же, как всегда, за покупателем.

Источник

Как «строят» гоночные автомобили. Трансмиссия.

В этой статье про одну из самых важных частей влияющих как на скорость, так и на управляемость гоночного автомобиля.

Предыдущие части касающиеся постройки гоночных автомобилей
ВВЕДЕНИЕ
КУЗОВ
ДВИГАТЕЛЬ

Трансмиссия гоночного автомобиля состоит из нескольких ключевых агрегатов и узлов.
Сцепление.
В автоспорте применяются диски сцепления с повышенным коэффициентом сцепления что позволяет передавать больший момент от мощного двигателя. Например накладки керамические или карбоновые. При этом при больших моментах увеличивают количество дисков.
Так же бывает необходимо применять более мощную корзину сцепления.

Привод (полуось)
После преобразования момента в КПП и главной передаче, именно этот элемент отвечает за передачу всего увеличенного крутящего на колесо. В отличие от обычных приводов здесь применяются более крепкие материалы, не бывает полых труб. Гранаты (ШРУС) большего диаметра.

В ралли например даже не смотря на это, на мощном переднем приводе это почти всегда слабое место требующее регулярной замены 300-500км нормальный ресурс после которого меняется на новые.
На автомобилях с разной длинной привода справа и слева (например лада, некоторые рено и т.д.) применяются конструкции с промежуточной опорой и валом как на многих иномарках.

Дифференциал повышенного трения (блокировка) и главная пара
Постараюсь просто без сложных технических подробностей.

Обычный дифференциал: если одно колесо на льду, другое на асфальте, будет буксовать тем что стоит на льду.
Вот видео хорошо и просто описывающее принцип действия обычного дифференциала

Дифференциал повышенного трения: будет передавать момент и на стоящее на асфальте колесо.
Дисковый дифференциал способен обеспечивать передачу большего момента на второе колесо. Так же с помощью изменения количества пар трения и углов рампы обеспечивается разная работа на разгон и на торможение. Таким образом настройка этого узла влияет на управляемость
Дисковый дифференциал повышенного трения улучшает разгон и улучшает время на трассе.
Но его ресурс, до обслуживания совсем не велик, а так же требует применения специальных масел.

На полноприводном автомобиле бывает до 3х дисковых дифференциалов.
Причем на продвинутых и дорогих автомобилях межосевой дифференциал с электронным управлением. Который меняет усилия исходя из скорости, передачи, момента двигателя и т.д. Это сложное устройство с настраиваемой программой управления, и очень часто ключ к быстрой и удобной, комфортной гоночной езде лежит как раз в области настройки программы этого дифференциала. Он может радикально менять поведение автомобиля.

Что касается главной пары, то прежде всего это другое передаточное отношение, как и у коробки передач. Она чаще всего короче. Чтобы обеспечивать лучшую динамику. Во многих видах максимальные скорости никому не нужны потому что трасса не позволяет их достигать даже близко, поэтому главная пара как и КПП должны обеспечивать максимально возможную динамику во всем диапазоне скоростей.

Коробка передач. (Несколько типов)
Автоматы в общепринятом понимании (гидро АТ) в автоспорте применяются крайне редко, есть так называемые роботы типо DSG.
Как я уже писал задача обеспечить динамику, во многих видах спорта можно менять передаточные числа и подбирать оптимальное под конкретную трассу. Передаточные числа выбираются так чтобы не было провалов и двигатель всегда вез в нужном диапазоне скоростей. От гонщика в свою очередь требуется держать двигатель в рабочем диапазоне чтобы получать максимально эффективный разгон. Для передачи больших моментов корпус кпп усиливают или меняют.

Синхронизированная КПП.
Применяется тогда, когда запрещено техническими требованиями и регламентом ставить другое ну или когда нет финансовой возможности купить спортивную кпп. Она похожа по принципу действия на гражданскую кпп с синхронизаторами с той лишь разницей, что передаточные числа могут отличаться. Чаще всего косозубая.

Принцип работы виден на видео

Кулачковая КПП.
Это КПП с H образной схемой как и обычная, но в ней нет синхронизаторов. Вместо них кулачковые муфты.

Это позволяет переключаться быстрее и без использования сцепления.
Кулачковая КПП всегда прямозубая для того чтобы исключить возникающие ударные осевые нагрузки.
Это фото делали когда разбирали КПП Sadev на моем ГОНОЧНОМ АВТОМОБИЛЕ

Принцип работы и объяснение можно посмотреть на этом видео.

Секвентальная КПП
Это кулачковая КПП в которой изменен механизм переключения, так что пилот дергает рычаг только вперед и назад. Вперед это переключение на пониженную, назад переключение вверх.

Загадочно, но почему то во многих АКПП с ручным режимом переключения используется нелогичная, обратная направленность. Для меня это тайна покрытая туманом.

В качестве видео иллюстраций, работа пилота с такой КПП. Чтобы не отпускать педаль газа при разгоне вообще, на рычаг добавляют концевик благодаря сигналу с которого, двигатель на мгновение отрубает зажигание давая возможность сработать муфте без нагрузки.

Там где разрешено, к этому добавляют переключение рычагами на руле

Про роботы типа DSG и PDK рассказывать не буду, но они бывает используются в кольцевых гонках. Однако вершиной всё-таки считается секвентальная КПП с лепестками.

Как всегда, если вам понравилась статья, делитесь! Пусть другие тоже прочитают.

Источник

Ощущение ретро: действительно ли машины с МКПП более «драйверские»?

Автомобилей с автоматическими коробками продается все больше – уже даже в небольших и небогатых городах предпочитают по возможности покупать что-то двухпедальное. Но у МКПП остаются «адепты», не признающие эволюции трансмиссий. Попробуем разобраться, насколько они правы. Или неправы.

Мифы из глубин веков

Иногда встречаются утверждения о высокой скорости переключения «механики». Это уже совершенно неверно, точнее, неверно уже лет двадцать как. Раньше «автоматы» действительно переключались очень долго, но, как я уже сказал, МКПП прогрессирует медленно, а АКПП – быстро.

Сравниться со скоростью переключения преселективов или современных гидроавтоматов механика не может. Даже если это кулачковая коробка, которая «вверх» переходит почти мгновенно. Ведь часть переключений в АКПП происходит без разрыва потока мощности, а остальные проходят за сотые доли секунды. Пока коробка исправна, конечно.

Еще часто поклонники «механики» превозносят возможность тонкой работы сцеплением как огромное преимущество. Забывая о том, что для коробки с достаточным динамическим диапазоном и быстрым переключением все эти игры попросту не нужны, она может получить лучшие тяговые характеристики и без лишнего жжения фрикционов.

Да и на бездорожье часто оказывается, что «раскачка» с МКПП ничуть не более эффективна, чем этот же прием на «автомате» – с увеличением скорости переключения это преимущество исчезло.

Немного о динамике с МКПП

Заявления об особом «чувстве автомобиля» при управлении с МКПП встречаются настолько часто, что почти не вызывают возражений. Вроде бы использование ручных коробок в автоспорте уже говорит о том, что вот он – верх инженерной мысли для мощных машин, обеспечивающий лучший контроль.

Есть один нюанс: МКПП предписана правилами гонок, и как только правила смягчаются, так сразу гонщики вдруг начинают устанавливать автоматические и полуавтоматические коробки. Да и «секвенталки» с кулачковым зацеплением, которые используют на серьезных спортивных авто, очень далеко ушли от гражданских трансмиссий по скорости переключений, надежности и ресурсу.

Какими положительными драйверскими качествами обладает МКПП? Единственное, что делает коробки с ручным переключением более «спортивными» по поведению – это передача контроля над всеми нюансами управления водителю, который знает, куда поедет машина, сколько ему нужно тяги, какой запас по оборотам… И при этом водитель предвидит изменение дорожной ситуации.

Возможности любой электроники по предсказанию действий и пожеланий водителя всегда будут отставать от его мысли. Только не забывайте, что сейчас не только «механика» переключается принудительно. Почти все современные многоступенчатые АКПП (и даже, представьте себе, вариаторы!) имеют «ручной» режим работы для тех режимов, когда водитель лучше понимает, что нужно делать. А многие обзавелись еще и очень удобными подрулевыми лепестками, которые могут на пять-шесть секунд подправить автоматически выбранную передачу на желаемую без всяких лишних действий. Например, на Mercedes A-class или скромной Suzuki SX4 New.

Ручного режима АКПП в 99 случаев из 100 хватает для совершения маневра. А если передачу нужно держать «до последнего», то есть масса машин с таким вот «честным» ручным режимом коробки, только эта функциональность обычно не очень востребована. Как видите, принудительное переключение уже много лет как не монополия МКПП, многочисленные «автоматы» научились копировать эту функцию даже лучше. Разве что специфические приемы управления с полным отключением тяги выжимом сцепления и старт с высоких оборотов остаются за МКПП.

Человеческий фактор

А вот минусы «механики» можно перечислять долго. Для начала, у нее обычно меньше динамический диапазон, то есть соотношение минимального и максимального передаточного числа. Если расширить динамический диапазон, то придется увеличивать число передач, и работа двигателя на промежуточных режимах уже будет неэффективной. Шесть передач в современной легковой машине – это разумный максимум, которым может оперировать водитель. Любое увеличение числа передач – бесполезно. Средний водитель просто не будет их все использовать. Водители грузовиков, у которых передач больше десятка, далеко не всегда переключаются оптимально, а ведь там требования к скорости переключения куда ниже, чем у «легковушек».

Пресловутый «разгон до ста» диктует свои требования. Большинство машин сейчас достигают «сотни» на второй передаче, если же требуется еще одно переключение, то машина резко теряет в динамике, и потребитель, который очень ценит этот параметр (наверное, каждый день так на работу ездит) сразу кривит рот в недовольной ухмылке. Фактически это означает, что сделать первые передачи более короткими производитель попросту не может, и «механика» не способна полностью использовать мощность мотора при ускорениях на скоростях 0-120 километров в час. Да и резкие старты обязательно сопровождаются запахом паленого сцепления, передаточные числа первой передачи просто не оставляют других вариантов для интенсивного старта.

В момент переключения неизбежен разрыв потока мощности и скачки момента. А значит, машина хоть немного, но теряет в динамике разгона, а ведущие колеса могут сорваться в скольжение. И чем мощнее двигатель, тем серьезнее эта проблема. Да, недаром Mercedes еще в 90-е годы отказался от установки «механики» на машины мощностью выше 193 л. с. Это было не столько идеологическое, сколько техническое решение. Как только прогресс в развитии АКПП позволил отойти от МКПП, от нее отказались.

Даже на маломощных моторах необходимость в момент смены передач сбросить тягу до нуля представляет собой проблему, особенно при необходимости резко ускориться. Придется заранее планировать переключения или терять драгоценные доли секунды (а может и целые секунды) на переключение и выход на «рабочие» обороты двигателя. И того хуже: у моторов с турбонаддувом при этом еще и успевает упасть давление турбины, что ухудшает характеристики.

С мощными моторами возможны пробуксовки колес на второй-третьей передачах после переключений, с неизбежной потерей машиной устойчивости. Желание переключаться быстрее вызывает еще более сильные скачки момента и удары в трансмиссии, что может вызывать поломки как самой МКПП, так и выход из строя приводных валов, дифференциала и карданов. Не зря тот же АВТОВАЗ позволяет роботизированным коробкам работать с более мощными моторами, чем таким же по «начинке» коробкам с ручным переключением. Робот просто более аккуратен! И эта проблема называется «человеческий фактор».

Источник