Λύσεις — Σύγχρονα Συστήματα Μετάδοσης της Κίνησης (σελ. 227-272) – ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Σύγχρονα Συστήματα Μετάδοσης της Κίνησης

Λύσεις στις εργασίες των Ασκήσεων 38, 42 και 43: ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης (N-CVT) έναντι υδραυλικού συμπλέκτη και συμπλέκτη ξηράς τριβής, λειτουργία και εξαρτήματα ηλεκτρονικά ελεγχόμενης τετραδιεύθυνσης, μηχανικό έναντι υδραυλικού ηλεκτρονικά ελεγχόμενου συστήματος τετραδιεύθυνσης. Οι εργασίες των Ασκήσεων 39, 40 και 41 (έρευνα για συγκεκριμένη εμπορική συσκευή διάγνωσης, σύγκριση με σύστημα SAAB Sensonic και μοντέλα Renault) απαιτούν αναζήτηση πληροφοριών εκτός του σχολικού βιβλίου και εξαιρούνται.

Ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης έναντι υδραυλικού συμπλέκτη και συμπλέκτη ξηράς τριβής

Ερώτηση: Να φέρετε πληροφορίες σχετικά με τις ομοιότητες και τις διαφορές που έχει ο ηλεκτρομηχανικός συμπλέκτης με τον υδραυλικό συμπλέκτη και το συμπλέκτη ξηράς τριβής και πληροφορίες σχετικά με τη λειτουργία του ηλεκτρομαγνητικού συμπλέκτη.

Απάντηση:

• Να φέρετε πληροφορίες σχετικά με τις ομοιότητες και τις διαφορές που έχει ο ηλεκτρομηχανικός συμπλέκτης με τον υδραυλικό συμπλέκτη και το συμπλέκτη ξηράς τριβής.
• Να δώσετε πληροφορίες σχετικά με τη λειτουργία του ηλεκτρομαγνητικού συμπλέκτη.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Και οι τρεις τύποι συμπλέκτη έχουν τον ίδιο σκοπό: να συνδέουν ή να αποσυνδέουν ελεγχόμενα και όσο το δυνατόν πιο ομαλά τον κινητήρα από το κιβώτιο ταχυτήτων, ώστε να αποφεύγεται το απότομο τίναγμα. Διαφέρουν όμως ριζικά ως προς τον τρόπο μετάδοσης της ροπής. Ο συμπλέκτης ξηράς τριβής (ο συμβατικός συμπλέκτης) μεταδίδει την κίνηση με άμεση μηχανική επαφή και τριβή ανάμεσα στον δίσκο του συμπλέκτη και στον δίσκο πίεσης, οι οποίοι πιέζονται μεταξύ τους με ελατήριο διαφράγματος· η σύμπλεξη/αποσύμπλεξη γίνεται με μηχανικό ή υδραυλικό χειρισμό του πεντάλ από τον οδηγό (ή αυτόματα, όπως στο FREE-TRONIC), και τα φερμουίτ φθείρονται με τη χρήση. Ο υδραυλικός συμπλέκτης (σύμπλεκτης ρευστού, όπως ο μετατροπέας ροπής στα αυτόματα κιβώτια) δεν έχει καμία απευθείας μηχανική επαφή ανάμεσα στο κινητήριο και το κινούμενο μέρος: η ροπή μεταδίδεται μέσω ενός ειδικού λαδιού που κινείται από μια αντλία-πτερωτή (συνδεδεμένη με τον κινητήρα) προς έναν στρόβιλο (συνδεδεμένο με το κιβώτιο), με αποτέλεσμα πάντα να υπάρχει κάποια ολίσθηση και κάποια απώλεια ισχύος σε μορφή θερμότητας. Ο ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης, τέλος, δεν χρησιμοποιεί ούτε τριβή δίσκων ούτε λάδι· μεταδίδει τη ροπή αξιοποιώντας τον ηλεκτρομαγνητισμό: ανάμεσα στο κινητήριο και το κινούμενο τμήμα υπάρχει ένα διάκενο γεμάτο με ρινίσματα σιδήρου, το οποίο, όταν τροφοδοτηθεί με ηλεκτρικό ρεύμα μέσω πηνίων, μαγνητίζεται και τα ρινίσματα συνενώνονται σε μια συμπαγή μάζα, συμπλέκοντας έτσι τα δύο τμήματα και μεταδίδοντας ροπή ανάλογη της έντασης του ρεύματος. Η τροφοδοσία του ρεύματος γίνεται μέσω ψηκτρών που εφάπτονται σε ένα αγώγιμο δακτυλίδι στο περίβλημα του συμπλέκτη, ενώ μια ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου ρυθμίζει συνεχώς την ένταση του ρεύματος με βάση σήματα από πολλούς αισθητήρες (στροφές κινητήρα, θέση πεταλούδας, ταχύτητα, θερμοκρασία, φρένα κ.ά.), ώστε η σύμπλεξη και η αποσύμπλεξη να γίνονται ομαλά, χωρίς απότομο τίναγμα, και χωρίς μηχανική φθορά τριβής όπως στον συμβατικό συμπλέκτη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Συμπλέκτης ξηράς τριβής: μηχανική τριβή δίσκων (φθείρεται)· υδραυλικός συμπλέκτης: μετάδοση μέσω λαδιού με ολίσθηση (χωρίς μηχανική επαφή)· ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης: μαγνήτιση ρινισμάτων σιδήρου, ροπή ανάλογη του ρεύματος, πλήρως ηλεκτρονικά ελεγχόμενος

Βασική λειτουργία και εξαρτήματα ηλεκτρονικά ελεγχόμενης τετραδιεύθυνσης

Ερώτηση: Να περιγράψετε τη βασική λειτουργία του συστήματος και των επί μέρους εξαρτημάτων του.

Απάντηση:

• Να περιγράψετε τη βασική λειτουργία του συστήματος και των επί μέρους εξαρτημάτων του.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το σύστημα της ηλεκτρονικά ελεγχόμενης τετραδιεύθυνσης δίνει τη δυνατότητα διεύθυνσης και στους πίσω τροχούς του αυτοκινήτου, βελτιώνοντας την ικανότητα ελιγμών στις χαμηλές ταχύτητες και τη σταθερότητα στις υψηλές. Η λειτουργία του βασίζεται σε μια ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου, η οποία λαμβάνει συνεχώς σήματα από τους αισθητήρες του συστήματος και ενεργοποιεί ανάλογα τους μηχανισμούς που μεταβάλλουν τη γωνία στροφής των πίσω τροχών. Τα βασικά εξαρτήματα του συστήματος είναι: ο διακόπτης επιλογής λειτουργίας τετραδιεύθυνσης (4-WS) και ο διακόπτης διεύθυνσης δύο τροχών (2-WS), με τους οποίους ο οδηγός επιλέγει αν θα λειτουργεί η τετραδιεύθυνση· ο διακόπτης λυχνίας όπισθεν, που ενημερώνει το σύστημα όταν έχει επιλεγεί η όπισθεν ταχύτητα· ο αισθητήρας ταχύτητας αυτοκινήτου (SP1) και ο αισθητήρας ταχύτητας τροχών (SP2), που δίνουν στην ηλεκτρονική μονάδα την τρέχουσα ταχύτητα κίνησης του οχήματος· ο αισθητήρας γωνίας στροφής, που ανιχνεύει πόσο και προς ποια κατεύθυνση έχει στρίψει ο οδηγός το τιμόνι· η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου, που επεξεργάζεται όλα αυτά τα σήματα και υπολογίζει την κατάλληλη γωνία στροφής των πίσω τροχών· ο μηχανισμός οδήγησης του συστήματος διεύθυνσης, με τον κύριο και τον βοηθητικό ηλεκτροκινητήρα, που μετατοπίζουν τη ράβδο ελέγχου των πίσω τροχών μέσω ενός άξονα διασύνδεσης, αλλάζοντας έτσι πραγματικά τη διεύθυνσή τους· και, τέλος, η προειδοποιητική λυχνία λειτουργίας τετραδιεύθυνσης (4-WS), η ενδεικτική λυχνία σπορ λειτουργίας και η ενδεικτική λυχνία διεύθυνσης δύο τροχών (2-WS), που ενημερώνουν τον οδηγό για την τρέχουσα κατάσταση λειτουργίας του συστήματος.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Η ΗΜΕ επεξεργάζεται σήματα αισθητήρων ταχύτητας/γωνίας τιμονιού και ενεργοποιεί κύριο/βοηθητικό ηλεκτροκινητήρα που μετατοπίζουν τη ράβδο ελέγχου των πίσω τροχών, αλλάζοντας τη γωνία στροφής τους

Μηχανικό έναντι υδραυλικού ηλεκτρονικά ελεγχόμενου συστήματος τετραδιεύθυνσης

Ερώτηση: Να φέρετε πληροφορίες σχετικά με τις ομοιότητες και διαφορές μεταξύ μηχανικού και υδραυλικού ηλεκτρονικά ελεγχόμενου συστήματος τετραδιεύθυνσης.

Απάντηση:

• Να φέρετε πληροφορίες σχετικά με τις ομοιότητες και διαφορές μεταξύ μηχανικού και υδραυλικού ηλεκτρονικά ελεγχόμενου συστήματος τετραδιεύθυνσης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Και τα δύο συστήματα έχουν τον ίδιο στόχο: να επιτρέψουν και στους πίσω τροχούς να στρίβουν, βελτιώνοντας την ευστάθεια και την ικανότητα ελιγμών του αυτοκινήτου. Ο τρόπος όμως με τον οποίο επιτυγχάνεται αυτό διαφέρει σημαντικά. Στο μηχανικό σύστημα τετραδιεύθυνσης, η στροφή των πίσω τροχών γίνεται με καθαρά μηχανικό τρόπο: υπάρχει ένα σύστημα κρεμαγιέρας για τους μπροστινούς τροχούς και ένα δεύτερο σύστημα (κιβώτιο αλλαγής σχέσης μετάδοσης και κρεμαγιέρα) για τους πίσω τροχούς, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με έναν άξονα διασύνδεσης· η σχέση ανάμεσα στη γωνία στροφής των μπροστινών και των πίσω τροχών είναι σταθερή και προκαθορισμένη από την κατασκευή, χωρίς καμία δυνατότητα προσαρμογής στις συνθήκες οδήγησης και χωρίς κανέναν αισθητήρα ή ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου. Στο υδραυλικό ηλεκτρονικά ελεγχόμενο σύστημα, αντίθετα, μια ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου υπολογίζει διαρκώς τις παραμέτρους κίνησης του αυτοκινήτου (ταχύτητα, γωνία στροφής τιμονιού) με τη βοήθεια αντίστοιχων αισθητήρων, και ρυθμίζει την κλίση (γωνία στροφής) των πίσω τροχών μέσω ενός υδραυλικού συστήματος (αντί για άκαμπτο μηχανικό άξονα)· έτσι η σχέση στροφής μπροστινών-πίσω τροχών δεν είναι σταθερή, αλλά μεταβάλλεται δυναμικά ανάλογα με την ταχύτητα και τις συνθήκες οδήγησης, επιτρέποντας π.χ. αντίθετη στροφή των πίσω τροχών σε χαμηλή ταχύτητα (για καλύτερους ελιγμούς) και ίδια κατεύθυνση στροφής σε υψηλή ταχύτητα (για μεγαλύτερη σταθερότητα) — κάτι που το απλό μηχανικό σύστημα δεν μπορεί να προσφέρει.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Μηχανικό: σταθερή, άκαμπτη σχέση στροφής μέσω άξονα σύνδεσης, χωρίς ηλεκτρονικό έλεγχο· υδραυλικό ηλεκτρονικά ελεγχόμενο: μεταβλητή γωνία πίσω τροχών μέσω ΗΜΕ+αισθητήρων+υδραυλικού συστήματος, προσαρμόζεται στην ταχύτητα