Трансмиссия транспортного средства: современные разработки и тенденции.
Powertrain
Трансмиссия автомобиля: двигатель, коробка передач, электромоторы (для гибридов/электрокаров) и компоненты передачи мощности. Устройство и принцип работы.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Система, приводящая в движение автомобиль.
System that powers a motor vehicle
В автомобиле силовая установка включает в себя основные компоненты, генерирующие мощность и передающие ее на дорогу, воду или воздух. Это включает в себя двигатель, трансмиссию, карданные валы, дифференциалы и конечный привод (ведущие колеса, гусеничный ход, как в военных танках или гусеничных тракторах, пропеллер и т.д.). Гибридные силовые установки также включают один или несколько электродвигателей, приводящих в движение колеса транспортного средства. Полностью электрические транспортные средства ("электромобили") исключают двигатель внутреннего сгорания, полагаясь исключительно на электродвигатели для движения. Иногда термин "powerplant" (силовая установка) неформально используется для обозначения двигателя или, реже, всей силовой установки. Приводная линия или трансмиссия автомобиля состоит из компонентов силовой установки, исключая двигатель. Это часть автомобиля, следующая за двигателем, которая изменяется в зависимости от того, является ли автомобиль переднеприводным, заднеприводным или полноприводным, или, реже, шести- или восьмиколесным. В более широком смысле, силовая установка включает в себя все компоненты, используемые для преобразования запасенной (химической, солнечной, ядерной, кинетической, потенциальной и т.д.) энергии в кинетическую энергию для обеспечения движения. Это включает в себя использование нескольких источников энергии и транспортных средств, не использующих колеса.
In a motor vehicle, the powertrain comprises the main components that generate power and deliver that power to the road surface, water, or air. This includes the engine, transmission, drive shafts, differentials, and the final drive (drive wheels, continuous track as in military tanks or caterpillar tractors, propeller, etc.). Hybrid powertrains also include one or more electric traction motors that operate to drive the vehicle wheels. All electric vehicles ("electric cars") eliminate the engine altogether, relying solely on electric motors for propulsion. Occasionally the term powerplant is casually used to refer to the engine or, less often, the entire powertrain. A motor vehicle's driveline or drivetrain consists of the parts of the powertrain excluding the engine. It is the portion of a vehicle, after the prime mover, that changes depending on whether a vehicle is front wheel, rear wheel, or four wheel drive, or less common six wheel or eight wheel drive. In a wider sense, the powertrain includes all of the components used to transform stored (chemical, solar, nuclear, kinetic, potential, etc.) energy into kinetic energy for propulsion purposes. This includes the utilization of multiple power sources and non–wheel based vehicles.
События
Последние разработки в области силовых установок обусловлены их электрификацией в различных компонентах. Для обеспечения электроэнергией обычно требуются аккумуляторы большей емкости. Электродвигатели могут использоваться как отдельные компоненты или как часть других элементов, например, моста. В гибридных силовых установках крутящий момент, создаваемый двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем, необходимо объединять и распределять на колеса. Управление этим процессом может быть достаточно сложным, но позволяет добиться значительно улучшенного ускорения и существенного снижения выбросов. Разработка силовых установок для дизельных двигателей включает в себя: рециркуляцию отработавших газов (EGR) и усовершенствованные процессы сгорания. Разработка двигателей с искровым зажиганием включает в себя: впрыск топлива, в том числе непосредственный впрыск бензина, а также повышение объемной эффективности за счет использования многоклапанной конструкции, системы изменения фаз газораспределения, впускных коллекторов переменной длины и турбонаддува. Изменения также включают новые характеристики топлива (отсутствие серы или ароматических соединений) для реализации новых концепций сгорания. Так называемые "системы комбинированного сгорания" (CCV) или циклы "дизотто" основаны на синтетических топливах (синтетический дизель, технология "биомасса в жидкость" (BTL) или "газ в жидкость" (GTL)). Ожидается, что силовые установки BEV, FCEV и PHEV достигнут паритета стоимости с силовыми установками ICE к 2025 году.
The most recent developments in powertrain are driven by the electrification of it in multiple components. Electrical energy needs to be provided, usually this leads to larger batteries. Electric motors can be found as isolated component or as part of other elements, e. g. the axle. In hybrid powertrains the torque generated by the combustion engine and the electric motor have to be brought together and distributed to the wheels. The control of this process can be quite involved but the rewards are greatly improved acceleration and much lower emissions. Powertrain development for diesel engines involves the following: exhaust gas recirculation (EGR), and advanced combustion. Spark ignition engine development include: fuel injection, including the gasoline direct injection variant, as well as improving volumetric efficiency by using multi valves per cylinder, variable valve timing, variable length intake manifolds, and turbocharging. Changes also include new fuel qualities (no sulphur or aromates) to allow new combustion concepts. So called "combined combustion systems" (CCV) or "diesotto" cycles are based on synthetic fuels (synthetic diesel, biomass to liquid (BTL) or gas to liquid (GTL)). BEVs, FCEVs and PHEV powertrains are expected to reach cost parity with ICE powertrains in 2025.
Производство
Производство компонентов и систем силовой установки имеет важное значение для промышленности, включая автомобильную и другие транспортные сектора. Стремление к конкурентоспособности заставляет компании разрабатывать и производить системы силовой установки, которые со временем становятся более экономичными в производстве, отличаются более высоким качеством и надежностью, повышенной производительностью, улучшенной топливной эффективностью, меньшим уровнем загрязнения окружающей среды и увеличенным сроком службы. В свою очередь, эти требования привели к разработке конструкций, характеризующихся более высоким внутренним давлением, большими мгновенными нагрузками и повышенной сложностью конструкции и механической работы. Возникающие в результате конструкции предъявляют значительно более жесткие требования к форме и размерам деталей, а также к плоскостности, волнообразности, шероховатости и пористости поверхности материала. Контроль качества этих параметров достигается с помощью метрологических технологий, применяемых на всех этапах производства силовой установки.
The manufacturing of powertrain components and systems is important to industry, including the automotive and other vehicle sectors. Competitiveness drives companies to engineer and produce powertrain systems that over time are more economical to manufacture, higher in product quality and reliability, higher in performance, more fuel efficient, less polluting, and longer in life expectancy. In turn these requirements have led to designs involving higher internal pressures, greater instantaneous forces, and increased complexity of design and mechanical operation. The resulting designs in turn impose significantly more severe requirements on parts shape and dimension; and material surface flatness, waviness, roughness, and porosity. Quality control over these parameters is achieved through metrology technology applied to all of the steps in powertrain manufacturing processes.
Рамы и силовые агрегаты
В автомобильном производстве рама плюс "ходовая часть" образуют шасси. Позже на шасси для завершения автомобиля устанавливают кузов (иногда называемый "коучворк"), который обычно не является необходимым для прочности конструкции. Производители коммерческого транспорта могут предлагать версии "только шасси" и "кабина и шасси", которые могут быть оснащены специализированными кузовами. К ним относятся автобусы, автодома, пожарные машины, машины скорой помощи и т.д. Рама плюс кузов составляют планер (транспортное средство без силовой установки).
In automotive manufacturing, the frame plus the "running gear" makes the chassis. Later, a body (sometimes referred to as "coachwork"), which is usually not necessary for integrity of the structure, is built on the chassis to complete the vehicle. Commercial vehicle manufacturers may have "chassis only" and "cowl and chassis" versions that can be outfitted with specialized bodies. These include buses, motor homes, fire engines, ambulances, etc. The frame plus the body makes a glider (a vehicle without a powertrain).
Последний привод
Конечный привод — последний элемент в цепочке компонентов, передающих крутящий момент на ведущие колеса. В автомобилях он включает в себя дифференциал. В железнодорожном транспорте он иногда включает в себя реверс. Примерами служат самоизменяющиеся передачи RF 28 (использовавшиеся во многих дизельных многоцелевых составах первого поколения British Railways) и RF 11, применявшиеся в дизельных маневровых локомотивах серий 03 и 04 British Rail.
The final drive is the last in the set of components which delivers torque to the drive wheels. In a road vehicle, it incorporates the differential. In a railway vehicle, it sometimes incorporates the reversing gear. Examples include the Self Changing Gears RF 28 (used in many first generation diesel multiple units of British Railways) and RF 11 used in the British Rail Class 03 and British Rail Class 04 diesel shunting locomotives.