Skrzynie automatyczne. Podstawy działania

Abstract

Celem tej publikacji jest przybliżenie czytelnikowi podstaw do zrozumienia zasad działania złożonego mechanizmu mechatronicznego, jakim jest skrzynia automatyczna oraz wyposażenie w „narzędzia" pozwaląjące na podjęcie współpracy z inżynierami o wąskiej specjalności, by w efekcie opracować poprawnie działający układ napędowy. Monografia swoim zakresem tematycznym obejmuje podstawowe informacje pomocne przy analizie działania, konstruowaniu i sterowaniu automatycznych skrzyń biegów. Oryginalnymi elementami niniejszego opracowania są: • Zweryfikowany, nieliniowy model przekładni hydrokinetycznej pozwalający określić własności zarówno w stanach ustalonych, jak i nieustalonych oraz procedura określenia strat energii w przekładni w oparciu o badania stanowiskowe. • Podstawowe zależności określające kinematykę, rozkład momentów obrotowych oraz warunki konstrukcyjne złożonej przekładni planetarnej. Przedstawioną metodę można uprościć do pojedynczego szeregu planetarnego bądź rozszerzyć dla przekładni wieloszeregowej. • Model układu napędowego w ujęciu automatyki, z którego wynikają przepływy sygnałów między poszczególnymi członami (podzespołami) oraz możliwości realizacji różnych koncepcji sterowań całym układem. • Propozycja wielokryterialnej procedury optymalizacyjnej niezbędnej np. przy opracowywaniu konstrukcji przestrzeni roboczej przekładni hydrokinetycznej, czy też sterowaniu silnikiem spalinowym, z uwzględnieniem różnorodnych parametrów, jak: zużycie paliwa i składniki szkodliwe spalin. • Określenie obszaru pracy silnika spalinowego przez oddziaływanie zastosowanej przekładni: bezstopniowej (hydrokinetycznej, hydrostatycznej, elektrycznej, CVT) oraz stopniowej z uwzględnieniem sterowania według różnych algorytmów, np. jazda ekonomiczna lub sportowa. • Opis stanowiska do badań podzespołów układu napędowego zarówno o stałej, stopniowej, jak i zmiennej, bezstopniowej zmianie przełożenia. Na stanowisku zastosowano maszyny elektryczne: napędzającą i hamującą połączone wspólną szyną napięcia DC, dzięki czemu wykorzystano zjawisko mocy krążącej w roboczym układzie napędowym, ograniczając ilość energii z zewnętrznej sieci elektrycznej do pokrycia strat wewnętrznych, tj. do około 10% mocy używanej w badaniach. • Własne oprogramowanie, załączone do monografii, pozwalające lepiej poznać i prawidłowo zaprojektować automatyczną skrzynię biegów sterowaną mikroprocesorowo. Mam nadzieję, że przytoczone przykłady przyczynią się do podniesienia wartości dydaktycznej tej pracy.The aim of this paper is to show the reader the basis of operation how complicated mechatronic mechanism like automatic gear box. Additionally the purpose is to provide the tools allowing cooperation of different skills engineers to gain the effect of properly working power trnasmission system. Rage of the paper also covers basie information helpfull in the analysis of operating, construction and control of automatic gear boxes. Original elements of the paper are: • verified, nonlinear model of hydraulic transmission which allows to define the properties in stabil and unstabil conditions and the procedure describing the energy losses by means of experimental tests. • basis dependences in kinematic, distribution of torques and construction conditions of complicated planetar transmission. Presented methodology can be simplified to singular planetar transmission or spread to multitype ones. • model of power transmission system in automatic meaning, which presents the flow of signals between particular elements and the possibilities of use the different conceptions of control. • proposal of multicriterional optimisation procedure necessary to define the work space of hydrokinetic transmission or the control of interna] ignition engine including different parameters like fuel consumption and toxic gases. • set range of interna] ignition engine by means of used continuous variable transmission (hydrokinetic, hydrostatic, electric, CYT) and the selected one with different kinds of control eg. economic or dynamie drive. • description of test stand for researches of particular elements of power transmission system with constant as well as continuous ratio changes. There were used electric machines for acceleration and braking, connected with common DC voltage supply, which allowed to use the phenomena of rotation of power, reducing the quantity of energy from outside electric system to cover interna] losses up to I O % of energy used in tests. • original programms, enclosed to monograph, which allow for better understanding and properly design the automatic gear box controlled by microprocessor. I hope that used principles will be useful to add more dydactic value of this paper.