Автоматизация по I-Shift

Применение автоматических коробок передач на грузовых автомобилях давно уже стало обыденностью. Вначале такие агрегаты устанавливали на городские развозные машины, затем они появились на коммунальных и строительных грузовиках, а впоследствии стали не редкостью и на магистральных тягачах.

Лидерами в облегчении труда водителей были американские концерны. Еще в конце 1950-х годов они комплектовали «автоматами» до 95% своих легковых машин. Первыми американцы разработали и обширные семейства гидромеханических трансмиссий для грузовиков. Подходящие коробки выбирали из американского арсенала и европейские фирмы, в 1970-х годах все чаще получавшие заказы на оснащение своих машин «автоматами».

Впоследствии тема автоматизации переключения передач прочно вошла в планы научно-технических разработок ведущих европейских производителей грузовиков. Результаты не заставили себя ждать долго, однако путь, по которому пошли европейские конструкторы, оказался другим, чем «проторенная дорожка» к «автомату» заокеанских коллег.

Чем же не угодили в Европе гидромеханические коробки? В первую очередь, низким КПД из-за применения гидротрансформатора, работающего с большими потерями при передаче крутящего момента, а также высокой стоимостью, объясняемой сложностью, большой массой и необходимостью организации новых технологических линий для выпуска планетарных редукторов, ранее не применявшихся в грузовом автомобилестроении.

За последние годы в деле автоматизации управления грузовиком европейцы достигли значительного прогресса. Взяв за основу обычную механическую коробку передач, они не стали понижать ее КПД. Некоторые фирмы предложили оснащать этот узел различными по принципу работы приводами, превращая тем самым в автоматизированную коробку передач. О последнем достижении в этой области, создании коробки передач I-Shift фирмой Volvo Trucks, мы и хотим вам рассказать.

Коробка передач I-Shift предназначена для установки на грузовые автомобили полной массой от 7 до 44 т, работающие как в городе, так и на международных перевозках. Проект стартовал осенью 1998 г., в 1999-м опытный агрегат испытывался на стендах и автомобилях, а в 2001 г. было освоено его производство для оснащения моделей серий FH и FM.

С целью достижения оптимального результата эта коробка передач, несмотря на схожесть в своей основе с подобными механическими трансмиссиями, выпускавшимися на заводах фирмы, представляет собой полностью оригинальную конструкцию. В нее интегрирован пневматический механизм переключения передач с автоматизированным приводом. В результате была достигнута высокая компактность всего агрегата и снижен его вес. Коробка I-Shift оказалась легче стандартной механической на целых 70 кг(!).

Корпус новой коробки выполнен из алюминиевого сплава. Она имеет 12 передач переднего хода и четыре – заднего. Педаль сцепления в кабине водителя отсутствует, так как функцию привода сцепления автоматически выполняет пневматическая система. Переключатель передач не имеет никаких механических соединений с коробкой и расположен рядом с водительским креслом, сбоку от него. С блоком управления системы переключатель «общается» посредством электроники, расположенным в верхней части коробки. Электронная система, в свою очередь, управляет клапанами, подающими воздух в исполнительные пневмоцилиндры, которые, будучи связаны с вилками, осуществляют переключение передач. Водитель при этом сохраняет возможность последовательно переключать передачи по своему усмотрению, нажимая кнопку на рычаге переключения.

Чтобы сделать новую коробку компактнее, легче и дешевле, конструкторы отказались от синхронизаторов. Работа коробки передач и двигателя согласуется с помощью электроники. При переключении передач вверх моторный тормоз быстро снижает обороты дизеля до уровня, необходимого для включения следующей передачи. При переключении передач вниз дизель разгоняется, чтобы подстроиться под требуемые обороты валов коробки. Другими словами: коробка сама выбирает нужную передачу и время ее переключения в зависимости от массы автопоезда и дорожной ситуации (исключая те случаи, когда водитель переключает передачи в ручном режиме).

Электроника корректирует работу двигателя с тем, чтобы снизить передаваемый ему крутящий момент. Сцепление выключается автоматически и коробка передач переходит в нейтральный режим. Обороты мотора уменьшаются или увеличиваются в зависимости от направления переключения передач. При достижении нужных оборотов коленвала и валов коробки происходит переключение передачи. Крутящий момент от двигателя вновь возрастает с помощью электроники. Сцепление полностью соединяет двигатель с трансмиссией.

Разработчикам программ для блоков управления пришлось потрудиться изрядно. Создание программного обеспечения по времени заняло столько же месяцев, сколько и работа над механической частью агрегата. Кроме того, свое программное обеспечение требовалось для всей гаммы двигателей от 260-сильного D9 до 500-сильного D12 с системой турбокомпаунда.

Клиент вправе заказать коробку передач I-Shift с четырьмя версиями программного обеспечения. Базовая версия рассчитана на старт грузовика с фиксированной первой или второй передач, а затем осуществляется автоматизированное переключение. В трех других версиях стартовая передача выбирается, исходя из массы автопоезда и уклона дороги. В этом случае эксплуатационный расход топлива может быть снижен. Следует отметить, что все версии I-Shift имеют «скоростной» и «экономичный» режимы переключения, задающиеся водителем. Понятно, что в «скоростном» режиме смена передач происходит при оборотах дизеля более высоких, чем при «экономичном» режиме.

В качестве опции к новой коробке I-Shift предлагается специальная «тормозная» программа, связанная с работой компрессионного тормоза VEВ. В дополнение к трем фиксированным позициям VEB предлагается еще одну, в которой коробка передач переключается на самую низшую передачу, чтобы усилить тормозной эффект. Эта программа функционирует по тому же принципу, что и тормоз-замедлитель.

По словам Свена-Эрика Тиба, руководителя коллектива конструкторов, разработавших коробку I-Shift, – «Каждый водитель переключает передачи по-своему. Было бы верным сказать, что I-Shift переключает передачи так, как это делает очень опытный водитель, за исключением нижнего диапазона оборотов двигателя, когда для достижения наилучших динамики и экономичности, переключать передачи нужно чаще. Многие водители понимают, что на низких оборотах нужно чаще переключаться, но в реальности они не делают этого потому, что это сложнее и неудобно».

В любом случае I-Shift обеспечивает максимальные удобства работы водителей, что снижает их утомляемость, повышает безопасность движения и эффективность перевозок.