Родоначальником нового класса, названного кроссоверами, стали, как ни странно, советские инженеры, уже к 1973 году сконструировавшие на основе агрегатов классических «Жигулей» полноценный легковой автомобиль повышенной проходимости с несущим кузовом ВАЗ-2121 «Нива». Такую задачу перед автопромом поставил лично председатель Совета Министров СССР Алексей Косыгин летом 1970-го, когда ВАЗ даже не вышел на проектную мощность!
Прозорливость начальства оказалась столь очевидной, что на протяжении последующих двух десятилетий никакого адекватного конкурента никто в мире не представил, а СССР эта разработка, вставшая на конвейер в 1977 году, принесла немало выручки в иностранной валюте и всемирную известность. И только в 1994-м японская Toyota вывела на рынок свой RAV4. При детальном рассмотрении оказалось, что ничего нового в концепцию привнесено не было, но японцы выполнили ее на более высоком техническом уровне. С тех пор два основных «родовых» признака - комфорт легкового автомобиля и улучшенные параметры геометрической проходимости - остаются неизменными. А вот с реализацией привода на все колеса дело обстоит гораздо сложнее.
От «Нивы» до наших дней
Рассмотрим основные моменты эволюции систем полного привода в «городских» автомобилях.
«Нива» и первые два поколения RAV4 (до 2005 года выпуска) имели постоянный механический полный привод со свободными межосевым и межколесными дифференциалами и никакой управляющей электроники. Несмотря на неплохую проходимость, такая схема для легковых по духу машин подходила не очень хорошо - большое количество сложных агрегатов трансмиссии и механические потери в них делали эксплуатацию довольно затратной, особенно на фоне постоянно растущих цен на бензин. Да и от диагонального вывешивания такая схема спасала слабо. Первой попыткой уменьшить слабые стороны, не ухудшая проходимость, предприняла Honda на своей CR-V, которая увидела свет позже RAV4 и смогла учесть ошибки конкурента.
Бурное развитие автомобильной электроники и технологий позволило решить проблему управления подключаемой оси на новом уровне: вместо примитивной вязкостной муфты, работающей по принципу «вкл/выкл», Toyota в 2005 году установила на третье поколение RAV4 «мокрое» многодисковое сцепление с электронным управлением. Мощный 32-битный процессор в этой системе плавно варьировал передаваемый на задние колеса момент в широких пределах от 5% до полной блокировки практически в реальном времени, что в тандеме с системами ABS, активной стабилизации и антипробуксовочной делает поведение машины весьма предсказуемым даже для неопытного водителя при сохранении высоких внедорожных (по меркам легковых машин с повышенным клиренсом) качеств.
Небольшая ложка дегтя, правда, есть и тут: при высокой нагрузке в режиме полной блокировки узел достаточно легко перегреть, в результате чего срабатывает программная защита, и машина временно становится переднеприводной. Быстрота наступления этого неприятного момента во многом зависит от площади охлаждения и объема залитого масла, но полностью отменить его невозможно - это врожденный недостаток любой фрикционной передачи, так что не стоит оголтело бросаться на кроссовере в глубокие грязь или снег за полноценным внедорожником. Подобная схема с минимальными вариациями стала стандартом де-факто в этом сегменте, а «выскочки» провалились на дно рейтингов по продажам или вовсе покинули рынок, как Suzuki Grand Vitara.
Малой кровью
Можно ли еще улучшить возможности подобных трансмиссий , не усложняя их как в легендарном Mercedes-Benz G-класса или отказавшись от установки на каждое колесо по своему электродвигателю? Вполне! Ответ на вопрос лежит в применении межколесных дифференциалов, но теперь с управляемой в реальном времени степенью блокировки. Сам принцип реализации таких трансмиссий уже не нов, потребители могли его попробовать и на бизнес-седане Honda Legend и на Mitsubishi Lancer Evolution. Однако применяемые в них решения хотя и отличались высокой степенью технической изящности, были малопригодны для массового потребителя - из-за своей сложности и высокой стоимости, а зачастую и недостаточного ресурса.
Но и тут на помощь пришло уже известное «мокрое» многодисковое сцепление с электроуправлением. Воспользовавшись накопленным опытом, компания Mitsubishi в обновленном Outlander Sport добавила новую изюминку - передний активный дифференциал (AFD) с регулировкой распределения крутящего момента между колесами передней оси. Говоря сухим техническим языком, добавился еще один инструмент активного контроля и управления вектором тяги. За счет интеграции с системой рулевого управления (EPS), активными системами ABS, ESP и управления приводом задней оси на выходе получаем систему нового поколения, названную немного высокопарно S-AWC (Super All Wheel Control).
В отличие от обычных систем полного привода, S-AWC оценивает угловую скорость автомобиля и позволяет точнее удерживать автомобиль на выбранной водителем траектории. Для этого сравнивается фактическое направление движения автомобиля (определяемое на основании данных от датчиков продольного и поперечного ускорения) с запланированным водителем направлением (на основании датчиков угла поворота рулевого колеса) и корректируется недостаточная или избыточная поворачиваемость, которые могут попеременно возникать при маневре.
Для водителя это выглядит так, будто машина сама помогает в вираже, например при крутом левом повороте на большой скорости момент активно распределяется не только между передней и задней осями, как прежде, но и между колесами передней оси, и автомобиль втягивается в нужный поворот вопреки сопротивлению центробежной силы.
Дает ли эта система какие-либо выгоды обычному водителю? Безусловно! Сэкономленный метр радиуса поворота или тот же метр, на который меньше снесло машину на тестовом мокром бетонном покрытии во время выхода из «змейки», в реальной жизни позволят не улететь в кювет или перевернуться. Случайно запоздав с маневром или не рассчитав скорость, теперь проще удержать машину на траектории, когда под чистым снегом окажется коварный микс льда и асфальта. А в условиях бездорожья доступная нажатием кнопки принудительная блокировка переднего дифференциала позволит доехать до дома вовремя в тепле и комфорте, а не идти по колено в грязи за трактором в соседнюю деревню, не успев забраться на высокий берег после рыбалки при начавшемся дожде…
Не следует считать эту систему панацеей. Но признаем, что она заметно расширяет не только возможности машины, но и ее активную безопасность на дороге. Фактически мы имеем похожий внешне, но изменившийся внутри Mitsubishi Outlander. Привычный, теперь уже «устаревший» Outlander сам по себе неплох, и зачастую его возможности диктуются качеством шин и клиренсом, но и эта система, за которую просят доплатить 20 тыс. руб., пришлась весьма к месту. Следует предположить, что в недалеком будущем большинство конкурентов обзаведутся аналогичной системой, благо на нынешнем техническом уровне внедрение нового узла не требует совершить очередной революционный прорыв в технологиях. Огорчает лишь, что пока S-AWC доступна только на машинах в максимальной комплектации Ultimate с 3,0-литровым бензиновым V6 (1 479 000 руб.), доля продаж которых весьма невелика, а большинство покупателей, готовых доплатить за такую систему на более простых популярных комплектациях с двигателями 2,4 л, могут перебежать к конкурентам, если те успеют сделать интересное предложение. Как когда-то первая СR-V нанесла удар RAV4…
Mitsubishi на практике изучала использование систем полного привода, с тем, чтобы определиться, какое технологическое решение будет наиболее приемлемым для данного типа автомобиля, и наиболее удобно для будущих владельцев этого компактного кроссовера.
Инженеры оказались от ставшего традиционным решения - использования автоматической трансмиссии с подключением полного привода "по требованию". Такие системы основаны на том, что при проскальзывании передних колес, часть крутящего момента перераспределяется на задние колеса. Специалисты Mitsubishi понимали, что потребителю более интересны системы, активно снижающие вероятность проскальзывания колес.
Предыдущий Outlander имел постоянный полный привод с межосевым дифференциалом, блокируемым вискомуфтой, распределение привода по осям 50:50 Данная система обеспечивает прекрасные показатели в тяжелых погодных условиях, но для повседневной эксплуатации расход топлива был высоким. Mitsubishi стремилась придать новому Outlander-у те же, или лучшие качества при использовании в тяжелых условиях, при минимальных изменениях показателей расхода топлива.
Так появилась система полноприводной трансмиссии MITSUBISHI AWC (All Wheel Control). С английского языка All Wheel Control дословно переводится как контроль всех колес. Эта система предоставляет водителю возможность выбора типа привода. Система по сущности представляет собой сочетание особой полноприводной трансмиссии Multi-Select 4WD и электронного распределения крутящего момента, а кроме этого противобуксовочную современную систему и систему курсовой устойчивости. Благодаря системе AWC, достигается прекрасное сцепление колес автомобиля с дорогой и отменная управляемость на скользких участках трассы. Чтобы обеспечить оптимальную работу трансмиссии достаточно выбрать один из представленных трех режимов на центральной консоли «2WD», «4WD» или «Lock».
| Режим движения | Описание | Преимущества |
| 2WD | Направляет крутящий момент на передние колеса | Лучшая экономия горючего, снижение шумности автомобиля, лучшая управляемость. При этом также сохраняется возможность, что блок управления направляет крутящий момент к заднему мосту для уменьшения его шумности. |
| 4WD Auto | Дозирует направление крутящего момента на задние колеса в зависимости от положения педали акселератора и разности скоростей движения передних и задних колес | Оптимальное распределение крутящего момента для данных условий вождения. Распределение крутящего момента между передним и задним мостами производится автоматически электронным блоком в зависимости от параметров вождения автомобиля (скорости передних и задних колес, положение педали акселератора и скорость автомобиля). Режим привода на 2 колеса является предпочтительным. |
| 4WD Lock | На задние колеса направляется в 1.5 раза больше крутящего момента, чем в режиме 4WD | Увеличивается сцепление с поверхностью, обеспечивается стабипьность на большой скорости и лучшая проходимость на неровной или скользкой поверхности. Режим LOCK аналогичен режиму 4WD, но с измененным законом распределения крутящего момента между мостами. На малой скорости на задний мост подается в 1,5 раза более высокий крутящий момент, а на высокой скорости момент распределяется поровну между мостами. |
Два режима полного привода
4WD Auto
При выборе "4WD Auto" система полного привода автомобиля Outlander 4WD постоянно распределяет часть крутящего момента на задние колеса, автоматически увеличивая это соотношение при нажатии педали газа. Муфта направляет до 40% тяги на задние колеса при полном нажатии педали газа и уменьшает этот показатель до 25% при скорости более 40миль в час. При равномерном движении на крейсерской скорости на задние колеса направляется до 15% доступного крутящего момента. На малых скоростях в крутых поворотах усилие снижается, обеспечивая плавное прохождение поворота.
4WD Lock
Для вождения в особо сложных условиях, например по снегу, водитель может выбрать режим "4WD Lock". При включенной блокировке, системы все еще автоматически перераспределяет крутящий момент между передними и задними колесами, но при этом большая часть крутящего момента передается на задние колеса. Например, при ускорении на подъеме, муфта немедленно станет передавать большую часть крутящего момента на задние колеса, чтобы обеспечить сцепление с дорогой всех четырех колес. Напротив, автоматический полный привод "по запросу" сначала "дождется" проскальзывания передних колес, а уж затем передаст крутящий момент на задние колеса, что может помешать разгону.
На сухой дороге режим 4WD Lock обеспечивает эффективный разгон. Больше крутящего момента направляется на задние колеса, что обеспечивает большую мощность, лучшую управляемость при разгоне на заснеженной или рыхлой дороге и улучшает стабильность на высоких скоростях. Доля крутящего момента на задних колесах возрастает на 50% по сравнению с режимом 4WD, что означает, что до 60% доступного крутящего момента направляется на задние колесапри полном нажатии педали акселератора на сухой дороге. В режиме 4WD Lock в крутых поворотах крутящий момент на задних колесах уменьшается не в такой степени, как при движении в режиме 4WD Auto.
Отношение крутящих моментов на передние/задние колеса в режиме 4WD имеет следующие значения:
| Режим движения | Сухая дорога | Заснеженная дорога | ||
| Колеса | передние | задние | передние | задние |
| Ускорение | 69% | 31% | 50% | 50% |
| при 30 км/ч | при 30 км/ч | при 15 км/ч | при15 км/ч | |
| 85% | 15% | 64% | 36% | |
| при 80 км/ч | при 80 км/ч | при 40 км/ч | при 40 км/ч | |
| Установившаяся скорость | 84% | 16% | 74% | 26% |
| при 80 км/ч | при 80 км/ч | при 40 км/ч | при 40 км/ч | |
Конструктивная схема
Компоненты системы и функции
|
Название компонента |
Функционирование |
|
|
|
Передает следующие сигналы необходимые 4WD-ECU через CAN.
|
|
|
Переключатель режима привода 2WD/4WD/LOCK |
Передает сигнал положения переключателя режима привода для 4WD-ECU. |
|
|
|
Система оценивает дорожные условия и на основе сигналов от каждого ЭБУ, переключателя режима привода, направляет необходимую долю крутящего момента на задние колеса. Расчет оптимальной силе ограничения дифференциальной судя по условию автомобиля и настоящего режима привода на основе сигналов от каждого ЭБУ, переключателя режима привода, контролирует текущее значение доставлен в электронной связью управления. |
|
|
Управление показателями (4WD индикатор работы и индикатор блокировки) в комбинации приборов. |
|
|
Управляет функцию самодиагностики и отказоустойчивости функции. |
|
|
Управление функцией диагностики (совместим с MUT-III). |
|
|
Электронное управление сцеплением |
4WD-ECU передает крутящий момент, соответствующий текущему значению на задние колеса. |
|
Индикатор режима привода
|
Встроенный в комбинации приборов указывает на выбранный режим переключателя режима привода (не отображается в режиме 2WD).
|
|
Диагностический разъем |
Вывод диагностических кодов и устанавливает связь с MUT-III. |
Конфигурация системы
Схема управления
Электрическая схема электронного управления 4 WD
Конструкция
Электронное управление сцеплением состоит из переднего корпуса (front housing), главного фрикциона (main clutch), основного кулачкового механизма (main cam), шарика (ball), управляемогой кулачковвого механизма (pilot cam), арматуры (armature), управляемого фрикциона (pilot clutch), заднего корпуса (rear housing), магнитной катушки (magnetic coil), и вала (shaft).
- Передняя часть корпуса (front housing) соединена с карданным валом и вращается вместе с валом.
- В передней части корпуса смонтированы главный фрикцион (main clutch) и управляемый фрикцион (pilot clutch) на валу (shaft) (управляемый фрикцион (pilot clutch) установлен через кулачковый упор (pilot cam)).
- Вал находится в зацеплении через зубцы с ведущей шестерней (drive pinion) заднего дифференциала.
Функционирование
Сцепление выключено (2WD: магнитная катушка обесточена.)
Движущая сила от раздаточной коробки через карданный вал (propeller shaft) передается на переднюю часть корпуса (front housing). Потому что магнитная катушка (magnetic coil) обесточена управляемый фрикцион (pilot clutch) и главный фрикцион (main clutch) не находятся в зацеплении и приводное усилие не передается на вал (shaft) и привод шестерни (drive pinion) заднего дифференциала.
Сцепление работает (4WD: магнитные катушки напряжением.)
Движущая сила от раздаточной коробки через карданный вал (propeller shaft) передается на переднюю часть корпуса (front housing). Когда магнитная катушка (magnetic coil) находится под напряжением, создается магнитное поле между задней части корпуса (rear housing) , управляемым фрикционом (pilot clutch), и арматурой (armature). Магнитное поле воздействует на управляемый фрикцион (pilot clutch) и арматуру (armature) включает фрикцион (pilot clutch). Когда управляемый фрикцион (pilot clutch) включен, движущая сила передается к управляемому кулачковому механизму (pilot cam). В ответ на эту силу шарик (ball) в кулачковом механизме (main cam) (pilot cam) втягивается и генерирует поступательный импульс. Этот импульс воздействует на главное сцепление (main clutch) и крутящий момент передается на задние колеса через вал и привод шестерни заднего дифференциала.
Путем регулирования тока, подаваемого на магнитную катушку, количество движущей силы передаваемой на задние колеса может регулироваться в диапазоне от 0 до 100%.
История полного привода Mitsubishi насчитывает уже больше 80 лет. Она началась в 1934 году с выпущенных для японской армии штабных автомобилей PX33. Это были первые полноприводные автомобили в Японии. Но это был штучный товар - PX33 получился сложным и дорогим. Мотор объемом 6,7 л мощностью 70 л. с. был позаимствовал у грузовика. С таким двигателем тяги хватало без понижающей передачи. В 1937 году проект был свернут, ни один из построенных тогда РХ33 не дошел до наших дней. В настоящее время существуют только реплики этих машин, построенные в 80-х и 90-х годах прошлого века.
В 1950-х годах века компания Mitsubishi выпускала по лицензии американский Jeep CJ3A и множество его модификаций. Собственные разработки в этой области были свернуты.
К работе над полным приводом вернулись только в 80-х годах прошлого века, теперь уже для побед в автоспорте. Потом технологию решено было использовать и для серийных автомобилей Mitsubishi Pajero.
В настоящее время существует несколько предназначенных для разных целей систем полного привода. Система Super All Wheel Control основана на системе полного привода Lancer Evolution и предназначена для кроссоверов. Типичный представитель в нашей стране - Mitsubishi Outlander Sport. Это Outlander с мощным 3-литровым двигателем и автоматической коробкой передач. Благодаря управлению электроусилителем руля, тормозной системы, электромагнитной муфтой задней оси и способности переднего активного дифференциала регулировать оптимальное распределение крутящего момента между колесами передней оси, система S-AWC позволяет безошибочно проходить повороты, снижает недостаточную и избыточную поворачиваемость и дает водителю ощущение контроля и устойчивости автомобиля. В своей работе система использует данные о крутящем моменте двигателя, усилии на педали газа, скорости вращения каждого колеса и угла поворота руля. Она дает возможность проходить повороты на большей скорости и точнее удерживать автомобиль в полосе. S-AWC помогает также преодолевать повороты с меняющимся углом и выполнять резкие перестроения (т. н. «лосиный тест»), облегчает выезд со второстепенных дорог и делает машину более устойчивой на дорогах с неоднородным покрытием.
В 1992 году была представлена революционная трансмиссия Super Select, ставшая королевой внедорожных систем Mitsubishi.
На хорошем дорожном покрытии, прежде всего на асфальте, и в хороших погодных условиях, когда нет необходимости в полном приводе, она позволяет задействовать только одну ось. Автомобиль в этом случае работает в режиме заднего привода. Этот режим называется 2Н или 2WD. Используя такой режим, водитель сокращает расход топлива.
На скользкой дороге, например на заснеженной зимней трассе, водитель может прямо на ходу переключиться на постоянный полный привод. Это режим 4Н. Переключение возможно на скорости до 100 км/ч. В режиме 4Н тяга передается на все колеса, что позволяет водителю чувствовать себя увереннее. В этом режиме, благодаря наличию межосевого дифференциала можно двигаться по любым покрытиям и с любой скоростью.
Съезжая с асфальта в грязь можно заблокировать межосевой дифференциал, включив режим 4HLc. Блокировка также может осуществляться во время движения. При заблокированном межосевом дифференциале тяга распределяется между передней и задней осями 50/50. Этот режим не предназначен для движения по асфальту. Дело в том, что он ухудшает поворачиваемость автомобиля. Кроме того, на ровном однородном покрытии в этом режиме увеличивается нагрузка на детали трансмиссии, что может привести к выходу ее из строя.
В совсем тяжелых условиях, например, в снегу или песке, для снижения скорости и увеличения тяги на колесах можно задействовать пониженную передачу. Для этого надо остановиться, перевести рычаг коробки передач в нейтральное положение и включить понижающую передачу 4LLc. Пониженная передача вдвое увеличивает тягу на колесах. Помимо снега, грязи и песка, она пригодится на крутых подъемах и спусках, при буксировке застрявших автомобилей и т. д. Пониженная передача не предназначена для движения по нормальным дорогам, а также для езды со скоростью больше 70 км/ч.
При движении по бездорожью может возникнуть ситуация, когда одно или несколько колес отрываются от земли и начинают буксовать. В этом случае, можно принудительно заблокировать задний межколесный дифференциал. Для этого нужно нажать на кнопку блокировки R/D LOCK и дождаться, пока символ заблокированного дифференциала перестанет мигать. Чтобы это произошло, иногда нужно проехать несколько метров вперед или назад или слегка побуксовать. Блокировка работает при скоростях до 12 км/ч. При достижении этой скорости она автоматически отключается и включается вновь при снижении скорости до 6 км/ч. Блокировка R/D LOCK работает только в режимах 4HLc и 4LLc
Наконец, система полного привода Easy Select это упрощенный вариант системы Super Select. Она имеет три варианта использования. В режиме 2WD автомобиль является заднеприводным. На скользких дорогах используется режим 4Н для подключения передней оси. Как и в системе Super Select, это можно делать на скорости до 100 км/ч. Т. к. ось подключается жестко, в режиме 4Н не следует ездить по асфальту. При хорошем сцеплении с дорогой шины и трансмиссия подвергаются избыточным нагрузкам и быстро изнашиваются. Скорость движения в режиме 4Н не должна быть выше 100 км/ч.
В снегу или грязи, когда сопротивление движению автомобиля велико, можно использовать понижающий ряд в трансмиссии. Для этого нужно остановиться, включить нейтральную передачу и перевести рычаг трансмиссии в положение 4L. Движение можно продолжать после того, как символ полного привода перестанет мигать. Режим 4L не предназначен для движения с высокими скоростями и по дорогам с твердым покрытием. В этом случае высок риск поломки трансмиссии.
Системы полного привода Mitsubishi используются на таких автомобилях, как Outlander, Pajero, Pajero Sport и L200. У меня на тесте сейчас как раз находится Pajero Sport нового поколения. Отчет об этом автомобиле, в том числе о его системе полного привода, вы сможете прочитать в моем блоге в следующий понедельник.
