Λύσεις — Εξελιγμένα Συστήματα Μετάδοσης Κίνησης (σελ. 11) – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Εξελιγμένα Συστήματα Μετάδοσης Κίνησης

Λύσεις στις 7 ερωτήσεις της ενότητας: κατηγορίες εξελιγμένων συστημάτων μετάδοσης κίνησης (συμπλέκτες, αυτόματα κιβώτια, τετρακίνηση), πλεονεκτήματα αυτόματων κιβωτίων, συστήματα τετρακίνησης, συμπτώματα βλαβών.

Τρία είδη εξελιγμένων συμπλεκτών

Ερώτηση: Αναφέρετε τρία είδη εξελιγμένων συμπλεκτών.

Απάντηση:

• Στην §1.1.2 το βιβλίο χωρίζει τα εξελιγμένα συστήματα μετάδοσης σε τρία τμήματα· το πρώτο είναι οι εξελιγμένοι συμπλέκτες, όπου εκτός από την τριβή χρησιμοποιείται για τη μεταφορά της ισχύος ο ηλεκτρισμός και το λάδι.
• Από τη λίστα του βιβλίου επιλέγουμε τρία είδη: συμπλέκτες με βολάν διπλής μάζας, ηλεκτρομαγνητικοί συμπλέκτες, μετατροπείς ροπής (torque converters).
• Εξίσου σωστές επιλογές είναι οι αυτόματοι (ηλεκτρονικά ελεγχόμενοι) συμπλέκτες και οι συμπλέκτες αγωνιστικών εφαρμογών (κιβώτια με διπλό συμπλέκτη).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στην κατηγορία των εξελιγμένων συμπλεκτών εντάσσονται συμπλέκτες όπου, εκτός από την απλή τριβή, χρησιμοποιείται και ο ηλεκτρισμός ή το λάδι για τη μεταφορά της ισχύος. Τρία χαρακτηριστικά είδη είναι: ο συμπλέκτης με βολάν διπλής μάζας (όπου ο σφόνδυλος διαιρείται σε δύο τμήματα με ενδιάμεσα ελατήρια απορρόφησης κραδασμών), ο ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης (όπου η σύμπλεξη γίνεται μέσω ηλεκτρομαγνητικού πεδίου) και ο υδραυλικός μετατροπέας ροπής (torque converter), στον οποίο η μεταφορά κίνησης γίνεται μέσω της ροής λαδιού. Άλλα είδη που αναφέρει το βιβλίο είναι επίσης ο αυτόματος συμπλέκτης (ηλεκτρονικά ελεγχόμενος) και οι συμπλέκτες κιβωτίων διπλού συμπλέκτη σε αγωνιστικές εφαρμογές.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Συμπλέκτης με βολάν διπλής μάζας, ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης, υδραυλικός μετατροπέας ροπής (ενδεικτικά)

Βασική διαφορά αυτόματων από χειροκίνητα κιβώτια

Ερώτηση: Ποια είναι η βασική διαφορά των αυτόματων κιβωτίων με τα χειροκίνητα;

Απάντηση:

• Στο χειροκίνητο κιβώτιο ο οδηγός αλλάζει ταχύτητα πατώντας το πεντάλ του συμπλέκτη και μετακινώντας τον μοχλό.
• Στο αυτόματο κιβώτιο το πεντάλ του συμπλέκτη καταργείται και οι αλλαγές ταχυτήτων πραγματοποιούνται αυτόματα (§1.1.1).
• Άρα η βασική διαφορά είναι η αυτόματη, χωρίς επέμβαση του οδηγού, αλλαγή των σχέσεων μετάδοσης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η βασική διαφορά είναι ότι στα χειροκίνητα κιβώτια ο ίδιος ο οδηγός αποφασίζει και εκτελεί την αλλαγή της σχέσης μετάδοσης, πατώντας το πεντάλ του συμπλέκτη και μετακινώντας τον μοχλό ταχυτήτων σε κάθε αλλαγή. Στα αυτόματα κιβώτια, αντίθετα, δεν υπάρχει πεντάλ συμπλέκτη· η επιλογή και η αλλαγή της κατάλληλης σχέσης μετάδοσης γίνεται αυτόματα, χωρίς επέμβαση του οδηγού, μέσω υδραυλικού συστήματος (πλανητικός μηχανισμός με μετατροπέα ροπής και δισκάκια υγρών συμπλεκτών) ή/και ηλεκτρονικής μονάδας ελέγχου, η οποία αποφασίζει πότε πρέπει να αλλάξει ταχύτητα με βάση τις στροφές του κινητήρα, την ταχύτητα του αυτοκινήτου και τη θέση του γκαζιού.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Στα χειροκίνητα ο οδηγός επιλέγει/εκτελεί τη σχέση με πεντάλ συμπλέκτη· στα αυτόματα η αλλαγή γίνεται μόνη της, υδραυλικά ή/και ηλεκτρονικά, χωρίς πεντάλ συμπλέκτη

Πλεονεκτήματα αυτόματων κιβωτίων

Ερώτηση: Ποια είναι τα βασικά πλεονεκτήματα των αυτόματων κιβωτίων ταχυτήτων;

Απάντηση:

• Το βιβλίο (§1.1.1) αναφέρει ότι οι αυτοκινητοβιομηχανίες εξέλιξαν τα συστήματα μετάδοσης με στόχο την οικονομία, την άνεση και την ασφάλεια.
• Άνεση: με την κατάργηση του πεντάλ του συμπλέκτη οι αλλαγές γίνονται αυτόματα.
• Οικονομία: τα ηλεκτρονικά ελεγχόμενα κιβώτια, χάρη στον προγραμματισμό τους, κρατούν τον κινητήρα στο εύρος στροφών με την καλύτερη λειτουργία του.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων προσφέρουν κατά κύριο λόγο μεγαλύτερη άνεση στην οδήγηση, αφού ο οδηγός δεν χρειάζεται να πατά πεντάλ συμπλέκτη ούτε να επιλέγει χειροκίνητα τη σχέση μετάδοσης, κάτι ιδιαίτερα χρήσιμο στην καθημερινή κίνηση μέσα στην πόλη. Επιπλέον, επειδή η αλλαγή ταχύτητας ελέγχεται από υδραυλικό ή ηλεκτρονικό σύστημα, οι αλλαγές γίνονται πιο ομαλά, χωρίς απότομα τινάγματα (σκορτσαρίσματα), γεγονός που μειώνει και τη μηχανική καταπόνηση του συστήματος μετάδοσης. Τέλος, τα σύγχρονα ηλεκτρονικά ελεγχόμενα αυτόματα κιβώτια μπορούν να προγραμματιστούν ώστε να επιλέγουν πάντα το σημείο αλλαγής ταχύτητας που εξασφαλίζει την πιο οικονομική λειτουργία του κινητήρα, συμβάλλοντας έτσι και στη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Μεγαλύτερη άνεση οδήγησης (χωρίς πεντάλ συμπλέκτη), πιο ομαλές αλλαγές ταχυτήτων, δυνατότητα οικονομικότερης λειτουργίας του κινητήρα

Βασικοί τύποι αυτόματων κιβωτίων

Ερώτηση: Αναφέρετε τους βασικούς τύπους αυτόματων κιβωτίων.

Απάντηση:

• Στην §1.1.2 τα αυτόματα κιβώτια αποτελούν το δεύτερο τμήμα των εξελιγμένων συστημάτων μετάδοσης.
• Χωρίζονται σε: κιβώτια συνεχώς μεταβαλλόμενης σχέσης (CVT), κλασσικά αυτόματα και ηλεκτρονικά ελεγχόμενα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων χωρίζονται βασικά σε τρεις τύπους: τα κιβώτια συνεχώς μεταβαλλόμενης σχέσης (CVT), στα οποία η σχέση μετάδοσης μεταβάλλεται συνεχόμενα χωρίς διακριτές βαθμίδες ταχύτητας· τα κλασσικά αυτόματα κιβώτια, τα οποία λειτουργούν με πλανητικό μηχανισμό, υδραυλικό μετατροπέα ροπής και δισκάκια υγρών συμπλεκτών εμβαπτισμένα σε λάδι· και τα ηλεκτρονικά ελεγχόμενα κιβώτια, στα οποία η επιλογή της κατάλληλης σχέσης μετάδοσης αποφασίζεται από μια ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου με βάση τα σήματα από διάφορους αισθητήρες του αυτοκινήτου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κιβώτια συνεχώς μεταβαλλόμενης σχέσης (CVT), κλασσικά αυτόματα, ηλεκτρονικά ελεγχόμενα

Οικονομική λειτουργία μέσω αυτόματου κιβωτίου

Ερώτηση: Πώς μπορεί ένα αυτόματο κιβώτιο να συνεισφέρει στην οικονομική λειτουργία του αυτοκινήτου;

Απάντηση:

• Το ηλεκτρονικά ελεγχόμενο αυτόματο κιβώτιο αλλάζει ταχύτητες σύμφωνα με τον προγραμματισμό της μονάδας ελέγχου του.
• Χάρη σε αυτόν τον προγραμματισμό ο κινητήρας λειτουργεί στο εύρος στροφών όπου έχει την καλύτερη λειτουργία του (§1.1.1).
• Έτσι επιτυγχάνεται μεγαλύτερη οικονομία στην οδήγηση, δηλαδή μικρότερη κατανάλωση καυσίμου.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ένα ηλεκτρονικά ελεγχόμενο αυτόματο κιβώτιο συνεργάζεται με την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του κινητήρα και δέχεται συνεχώς σήματα από αισθητήρες (στροφών κινητήρα, ταχύτητας αυτοκινήτου, θέσης πεντάλ γκαζιού κ.ά.). Με βάση αυτά τα δεδομένα, το σύστημα μπορεί να επιλέγει πάντα το σημείο αλλαγής ταχύτητας (πότε θα ανέβει ή θα κατέβει σχέση) που αντιστοιχεί στη βέλτιστη, πιο οικονομική λειτουργία του κινητήρα για τις εκάστοτε συνθήκες οδήγησης, αποφεύγοντας περιττά υψηλές στροφές ή αλλαγές που θα αύξαναν την κατανάλωση καυσίμου. Έτσι, σε αντίθεση με έναν οδηγό που ενδέχεται να αλλάζει ταχύτητες με λιγότερο βέλτιστο τρόπο, το ηλεκτρονικό σύστημα διασφαλίζει σταθερά οικονομική λειτουργία.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου επιλέγει πάντα το πιο οικονομικό σημείο αλλαγής ταχύτητας, με βάση σήματα αισθητήρων, μειώνοντας την κατανάλωση καυσίμου

Λόγοι επιλογής τετρακίνησης

Ερώτηση: Για ποιο λόγο επιλέγεται η τετρακίνηση σε ένα συμβατικό αυτοκίνητο;

Απάντηση:

• Τα ηλεκτρονικά ελεγχόμενα διαφορικά εξασφαλίζουν την καλύτερη μετάδοση της ισχύος στους τροχούς που έχουν πρόσφυση (§1.1.1).
• Γι' αυτό η τετρακίνηση δεν είναι πια προνόμιο μόνο των αυτοκινήτων εκτός δρόμου· επιλέγεται και σε συμβατικά μοντέλα επειδή προσφέρει εξαιρετική οδική συμπεριφορά.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η τετρακίνηση επιλέγεται προκειμένου η κινητήρια ισχύς του αυτοκινήτου να μεταδίδεται και στους τέσσερις τροχούς αντί μόνο σε έναν άξονα (εμπρός ή πίσω), κατανέμοντας έτσι την πρόσφυση σε περισσότερα σημεία επαφής με το οδόστρωμα. Αυτό βελτιώνει σημαντικά την ευστάθεια και την ικανότητα πρόσφυσης του οχήματος σε δύσκολες συνθήκες οδήγησης, όπως σε ολισθηρό, χιονισμένο ή ανώμαλο δρόμο, καθώς και στην επιτάχυνση, αφού η κινητήρια ροπή μοιράζεται σε τέσσερις τροχούς αντί για δύο, μειώνοντας τον κίνδυνο ολίσθησης των κινητήριων τροχών.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Για καλύτερη πρόσφυση/ευστάθεια, μοιράζοντας την κινητήρια ισχύ και στους τέσσερις τροχούς αντί μόνο σε έναν άξονα, ιδίως σε δύσκολες συνθήκες οδοστρώματος

Βασικά συστήματα τετρακίνησης

Ερώτηση: Αναφέρετε τα βασικά συστήματα τετρακίνησης.

Απάντηση:

• Στην §1.1.2 τα συστήματα τετρακίνησης αποτελούν το τρίτο τμήμα των εξελιγμένων συστημάτων μετάδοσης.
• Είναι: με κεντρικό διαφορικό (Τόρσεν), με κεντρικό κιβώτιο μεταφοράς, με συνεκτική σύμπλεξη, ηλεκτρονικά ελεγχόμενα και με συνδυασμό των παραπάνω.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα βασικά συστήματα τετρακίνησης, σύμφωνα με το βιβλίο, είναι: το σύστημα με κεντρικό διαφορικό (τύπου Τόρσεν), που κατανέμει αυτόματα τη ροπή μεταξύ εμπρός και πίσω άξονα· το σύστημα με κεντρικό κιβώτιο μεταφοράς, το οποίο παίρνει την κίνηση από την έξοδο του κιβωτίου ταχυτήτων και τη μοιράζει μέσω άξονα μετάδοσης στο εμπρός και στο πίσω διαφορικό· το σύστημα με συνεκτική σύμπλεξη (viscous coupling), όπου η μεταφορά ροπής μεταξύ των αξόνων γίνεται μέσω ειδικού υγρού υψηλού ιξώδους· τα ηλεκτρονικά ελεγχόμενα συστήματα τετρακίνησης, όπου μια ηλεκτρονική μονάδα αποφασίζει δυναμικά την κατανομή της ροπής· και τέλος συστήματα που συνδυάζουν δύο ή περισσότερες από τις παραπάνω τεχνολογίες.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Με κεντρικό διαφορικό (Τόρσεν), με κεντρικό κιβώτιο μεταφοράς, με συνεκτική σύμπλεξη, ηλεκτρονικά ελεγχόμενα, ή συνδυασμός αυτών