Mtihani wa gari Historia ya maambukizi ya gari - Sehemu ya 1

Katika safu ya vifungu tutakuambia juu ya historia ya usafirishaji wa magari na lori - labda kama ishara ya kumbukumbu ya kumbukumbu ya miaka 75 ya uundaji wa usafirishaji wa moja kwa moja.

1993 Wakati wa majaribio ya kabla ya mbio huko Silverstone, dereva wa jaribio la Williams David Coulthard aliacha wimbo kwa jaribio lililofuata katika Williams FW 15C mpya. Kwenye barabara yenye unyevunyevu, gari hunyunyiza kila mahali, lakini bado kila mtu anaweza kusikia sauti ya ajabu ya kasi ya ajabu ya injini ya silinda kumi. Ni wazi, Frank William hutumia aina tofauti ya maambukizi. Ni wazi kwa walioangaziwa kwamba hii sio kitu zaidi ya maambukizi ya kutofautiana yanayoendelea iliyoundwa ili kukidhi mahitaji ya injini ya Mfumo 1. Baadaye ikawa kwamba ilitengenezwa kwa msaada wa wataalamu wa Van Doorn wa kila mahali. maambukizi ya maambukizi. Kampuni hizi mbili zinazofanya njama zimetumia rasilimali kubwa za uhandisi na kifedha katika mradi huu katika muda wa miaka minne iliyopita ili kuunda mfano unaofanya kazi kikamilifu ambao unaweza kuandika upya sheria za mienendo katika malkia wa michezo. Katika video ya YouTube leo unaweza kuona vipimo vya mtindo huu, na Coulthard mwenyewe anadai kwamba anapenda kazi yake - hasa kwenye kona, ambapo hakuna haja ya kupoteza muda wa kushuka - kila kitu kinatunzwa na umeme. Kwa bahati mbaya, kila mtu aliyefanya kazi kwenye mradi huo alipoteza matunda ya kazi yao. Wabunge waliharakisha kupiga marufuku matumizi ya pasi hizo katika Mfumo, kwa madai kuwa ni kutokana na "faida isiyo ya haki". Sheria zilibadilishwa na uwasilishaji wa V-belt CVT au CVT ulikuwa historia na mwonekano huu mfupi tu. Kesi hiyo imefungwa na Williams anapaswa kurudi kwenye usafirishaji wa nusu-otomatiki, ambao bado ni wa kawaida katika Mfumo wa 1 na ambao, kwa upande wake, ukawa mapinduzi mwishoni mwa miaka ya 80. Kwa njia, nyuma mnamo 1965, DAF na maambukizi ya Variomatic ilifanya majaribio ya kuingia kwenye wimbo wa motorsport, lakini wakati huo utaratibu ulikuwa mkubwa sana hata bila uingiliaji wa mambo ya kibinafsi ulipotea. Lakini hiyo ni hadithi nyingine.

Tumeelezea mifano kadhaa ya ubunifu katika tasnia ya kisasa ya magari ni matokeo ya maoni ya zamani yaliyozaliwa katika vichwa vya watu wenye vipawa na busara. Kwa sababu ya maumbile yao, sanduku za gia ni moja wapo ya mifano bora ya jinsi zinaweza kutekelezwa wakati ni sawa. Siku hizi, mchanganyiko wa vifaa vya hali ya juu na michakato ya utengenezaji na e-serikali imeunda fursa ya suluhisho bora sana katika aina zote za usambazaji. Mwelekeo kuelekea matumizi ya chini kwa upande mmoja na umaalum wa injini mpya zilizo na vipimo vilivyopunguzwa (kwa mfano, hitaji la kushinda haraka shimo la turbo) husababisha hitaji la kuunda usambazaji wa moja kwa moja na anuwai pana ya uwiano wa gia na, ipasavyo, idadi kubwa ya gia. Njia mbadala za bei rahisi zaidi ni CVTs za magari madogo, mara nyingi hutumiwa na waundaji wa Kijapani, na usambazaji wa mwongozo wa moja kwa moja kama Easytronic. Opel (pia kwa magari madogo). Utaratibu wa mifumo ya mseto wa mseto ni maalum, na kama sehemu ya juhudi za kupunguza chafu, umeme wa gari kwa kweli hufanyika katika usambazaji.

Injini haiwezi kufanya bila sanduku la gia

Hadi sasa, wanadamu hawajabuni njia bora zaidi ya usafirishaji wa moja kwa moja wa nishati ya kiufundi (isipokuwa, kwa kweli, mifumo ya majimaji na mifumo ya umeme ya mseto) kuliko njia za kutumia mikanda, minyororo na gia. Kwa kweli, kuna tofauti nyingi juu ya mada hii, na unaweza kuelewa kiini chao kwa kuorodhesha maendeleo bora zaidi katika eneo hili katika miaka ya hivi karibuni.

Wazo la kuhama kwa elektroniki, au uunganisho wa elektroniki usio wa moja kwa moja wa utaratibu wa kudhibiti kwenye sanduku la gia, ni mbali na kilio cha mwisho, kwa sababu mnamo 1916 kampuni ya Pullman ya Pennsylvania iliunda sanduku la gia ambalo hubadilisha gia kwa umeme. Kutumia kanuni hiyo hiyo ya kufanya kazi katika fomu iliyoboreshwa, miaka ishirini baadaye iliwekwa kwenye avant-garde Cord 812 - moja ya magari ya baadaye na ya ajabu sio tu mwaka wa 1936, wakati iliundwa. Ni muhimu kutosha kwamba kamba hii inaweza kupatikana kwenye jalada la kitabu kuhusu mafanikio ya muundo wa viwanda. Upitishaji wake hupitisha torque kutoka kwa injini hadi kwa mhimili wa mbele (!), Na gia ni filigree ya moja kwa moja kwa uwakilishi wa safu ya usukani, ambayo huwasha swichi maalum za umeme ambazo huamsha mfumo mgumu wa vifaa vya sumakuumeme na diaphragm za utupu, pamoja na gia. Waumbaji wa kamba waliweza kuchanganya haya yote kwa mafanikio, na inafanya kazi nzuri si kwa nadharia tu, bali pia katika mazoezi. Ilikuwa ndoto ya kweli kuanzisha maingiliano kati ya kubadilisha gear na uendeshaji wa clutch, na, kwa mujibu wa ushahidi wa wakati huo, iliwezekana kutuma fundi kwa hospitali ya magonjwa ya akili. Hata hivyo, Cord ilikuwa gari la kifahari, na wamiliki wake hawakuweza kumudu mtazamo wa kawaida wa wazalishaji wengi wa kisasa kwa usahihi wa mchakato huu - katika mazoezi, wengi automatiska (mara nyingi huitwa robotic au nusu-otomatiki) uhamisho wa kuhama kwa kuchelewa kwa tabia, na mara nyingi mafuriko.

Hakuna mtu anayedai kuwa maingiliano ni kazi rahisi zaidi na maambukizi ya mwongozo rahisi na yaliyoenea zaidi leo, kwa sababu swali "Kwa nini ni muhimu kutumia kifaa hicho wakati wote?" Ina tabia ya msingi. Sababu ya hafla hii ngumu, lakini pia kufungua biashara niche kwa mabilioni, iko katika hali ya injini ya mwako. Tofauti na, kwa mfano, injini ya mvuke, ambapo shinikizo la mvuke hutolewa kwa mitungi inaweza kubadilika kwa urahisi, na shinikizo lake linaweza kubadilika wakati wa kuanza na operesheni ya kawaida, au kutoka kwa motor ya umeme, ambayo uwanja wa sumaku wa kuendesha gari kwa nguvu. pia ipo kwa kasi ya sifuri. kwa dakika (kwa kweli, basi ni ya juu zaidi, na kwa sababu ya kupungua kwa ufanisi wa motors za umeme na kasi inayoongezeka, watengenezaji wote wa usafirishaji wa magari ya umeme kwa sasa wanatengeneza chaguzi za hatua mbili) ya ndani. injini ya mwako ina sifa ambayo nguvu ya juu hupatikana kwa kasi karibu na kiwango cha juu, na torque ya juu - katika aina ndogo ya kasi, ambayo michakato bora zaidi ya mwako hutokea. Ikumbukwe pia kuwa katika maisha ya kweli injini haitumiwi sana kwenye upeo wa muda wa torque (sawa na upeo wa ukuzaji wa nguvu). Kwa bahati mbaya, mwendo wa mwendo wa chini ni mdogo, na ikiwa usafirishaji umeunganishwa moja kwa moja, hata na clutch ambayo inachana na inaruhusu kuanza, gari haitaweza kufanya shughuli kama vile kuanza, kuharakisha na kuendesha kwa kasi anuwai. Hapa kuna mfano rahisi - ikiwa injini inasambaza kasi yake 1: 1, na saizi ya tairi ni 195/55 R 15 (kwa sasa, ikitoka kwa uwepo wa gia kuu), basi kinadharia gari inapaswa kusonga kwa kasi ya 320 km. / h kwa mapinduzi ya crankshaft 3000 kwa dakika. Kwa kweli, gari zina gia za moja kwa moja au za karibu na gia hata za kutambaa, katika hali hiyo gari la mwisho pia linakuja kwenye equation na lazima izingatiwe. Walakini, ikiwa tunaendelea na mantiki ya asili ya hoja juu ya kuendesha kwa mwendo wa kawaida wa 60 km / h jijini, injini itahitaji tu 560 rpm. Kwa kweli, hakuna motor inayoweza kufanya twine kama hiyo. Kuna maelezo moja zaidi - kwa sababu, kimwili, nguvu ni sawia moja kwa moja na torque na kasi (formula yake inaweza pia kufafanuliwa kama kasi x torque / mgawo fulani), na kuongeza kasi ya mwili inategemea nguvu inayotumika kwake. . , elewa, katika kesi hii, nguvu, ni mantiki kwamba kwa kuongeza kasi utahitaji kasi kubwa na mzigo zaidi (i.e. kitambo). Inaonekana ngumu, lakini kwa mazoezi hii inamaanisha yafuatayo: kila dereva, hata yule ambaye haelewi chochote katika teknolojia, anajua kwamba ili upate gari haraka, unahitaji kugeuza gia moja au hata mbili chini. Kwa hivyo, ni pamoja na sanduku la gia ambalo hutoa mara moja revs za juu na kwa hivyo nguvu zaidi kwa kusudi hili na kiwango sawa cha shinikizo la kanyagio. Hii ni kazi ya kifaa hiki - kwa kuzingatia sifa za injini ya mwako ndani, ili kuhakikisha uendeshaji wake katika hali bora. Kuendesha gari kwa gia ya kwanza kwa kasi ya 100 km / h itakuwa isiyo ya kiuchumi, na kwa sita, inafaa kwa wimbo, haiwezekani kuanza. Sio bahati mbaya kwamba kuendesha gari kiuchumi kunahitaji mabadiliko ya gia mapema na injini inayoendesha mzigo kamili (i.e. kuendesha kidogo chini ya upeo wa torque). Wataalam hutumia neno "matumizi ya chini ya nguvu maalum", ambayo iko katikati ya rev na karibu na mzigo wa juu. Kisha valve ya koo ya injini za petroli hufungua kwa upana na hupunguza hasara za kusukuma, huongeza shinikizo la silinda na kwa hivyo inaboresha ubora wa athari za kemikali. Kasi ya chini hupunguza msuguano na inaruhusu wakati zaidi kujaza kabisa. Magari ya mbio kila wakati hukimbia kwa kasi kubwa na ina idadi kubwa ya gia (nane katika Mfumo 1), ambayo inaruhusu kupunguzwa kwa kasi wakati wa kuhama na kuzuia mabadiliko kwenye maeneo yenye nguvu kidogo.

Kwa kweli, inaweza kufanya bila sanduku la gia la kawaida, lakini ...

Kesi ya mifumo ya mseto na haswa mifumo ya mseto kama vile Toyota Prius. Gari hili halina upitishaji wa aina yoyote kati ya zilizoorodheshwa. Kwa kweli haina sanduku la gia! Hii inawezekana kwa sababu mapungufu yaliyotajwa hapo juu yanalipwa na mfumo wa umeme. Upitishaji hubadilishwa na kinachojulikana kuwa mgawanyiko wa nguvu, gear ya sayari ambayo inachanganya injini ya mwako wa ndani na mashine mbili za umeme. Kwa watu ambao hawajasoma maelezo ya kuchagua ya uendeshaji wake katika vitabu vya mifumo ya mseto na hasa juu ya kuundwa kwa Prius (ya mwisho inapatikana kwenye toleo la mtandaoni la tovuti yetu ams.bg), tutasema tu kwamba utaratibu unaruhusu. sehemu ya nishati ya mitambo ya injini ya mwako wa ndani kuhamishwa moja kwa moja, kiufundi na sehemu, kubadilishwa kuwa umeme (kwa msaada wa mashine moja kama jenereta) na tena kuwa mitambo (kwa msaada wa mashine nyingine kama gari la umeme) . Fikra ya uumbaji huu na Toyota (ambaye wazo la awali lilikuwa kampuni ya Marekani TRW kutoka miaka ya 60) ni kutoa torque ya juu ya kuanzia, ambayo huepuka haja ya gia za chini sana na inaruhusu injini kufanya kazi kwa njia za ufanisi. kwa kiwango cha juu zaidi, kuiga gia ya juu zaidi iwezekanayo, huku mfumo wa umeme ukifanya kazi kama bafa kila wakati. Wakati simulation ya kuongeza kasi na downshift inahitajika, kasi ya injini huongezeka kwa kudhibiti jenereta na, ipasavyo, kwa kasi yake kwa kutumia mfumo wa kisasa wa udhibiti wa umeme. Wakati wa kuiga gia za juu, hata magari mawili yanapaswa kubadili majukumu ili kupunguza kasi ya injini. Katika hatua hii, mfumo huingia katika hali ya "mzunguko wa nguvu" na ufanisi wake umepunguzwa kwa kiasi kikubwa, ambayo inaelezea maonyesho makali ya matumizi ya mafuta ya aina hii ya magari ya mseto kwa kasi ya juu. Kwa hivyo, teknolojia hii kwa mazoezi ni maelewano rahisi kwa trafiki ya mijini, kwani ni dhahiri kwamba mfumo wa umeme hauwezi kufidia kikamilifu kutokuwepo kwa sanduku la gia la kawaida. Ili kusuluhisha tatizo hili, wahandisi wa Honda wanatumia suluhu rahisi lakini iliyobunifu katika mfumo wao mpya wa kisasa wa mseto kushindana na Toyota - wanaongeza tu upitishaji wa sita wa mwongozo ambao unajihusisha badala ya utaratibu wa mseto wa kasi ya juu. Yote hii inaweza kushawishi vya kutosha kuonyesha hitaji la sanduku la gia. Bila shaka, ikiwa inawezekana kwa idadi kubwa ya gia - ukweli ni kwamba kwa udhibiti wa mwongozo itakuwa tu si vizuri kwa dereva kuwa na idadi kubwa, na bei itaongezeka. Kwa sasa, upitishaji wa mwongozo wa kasi-7 kama ule unaopatikana katika Porsche (kulingana na DSG) na Chevrolet Corvettes ni nadra sana.

Yote huanza na minyororo na mikanda

Kwa hivyo, hali tofauti zinahitaji maadili fulani ya nguvu inayohitajika kulingana na kasi na kasi. Na katika equation hii, hitaji la utendaji mzuri wa injini na kupunguza matumizi ya mafuta, pamoja na teknolojia ya kisasa ya injini, usafirishaji unazidi kuwa changamoto muhimu.

Kwa kawaida, shida ya kwanza inayotokea ni kuanzia - katika magari ya kwanza ya abiria, aina ya kawaida ya sanduku la gia ilikuwa gari la mnyororo, lililokopwa kutoka kwa baiskeli, au gari la ukanda linalofanya kazi kwenye pulleys ya ukanda wa kipenyo tofauti. Katika mazoezi, hapakuwa na mshangao usio na furaha katika gari la ukanda. Sio tu kwamba ilikuwa na kelele kama washirika wake wa minyororo, lakini pia haikuweza kuvunja meno, ambayo ilijulikana kutoka kwa mifumo ya gia ya zamani ambayo madereva wakati huo ilijulikana kama "lettuce ya maambukizi". Tangu mwanzoni mwa karne, majaribio yamefanywa na kinachojulikana kama "gurudumu la msuguano", ambayo haina clutch au gia, na hutumia Nissan na Mazda kwenye sanduku zao za gia za toroidal (ambazo zitajadiliwa baadaye). Walakini, njia mbadala za magurudumu ya gia pia zilikuwa na shida kadhaa - mikanda haikuweza kuhimili mizigo ya muda mrefu na kasi ya kuongezeka, haraka ikawa huru na kupasuka, na "pedi" za magurudumu ya msuguano zilivaliwa haraka sana. Kwa hali yoyote, muda mfupi baada ya kuanza kwa tasnia ya magari, gia ikawa muhimu na ikabaki chaguo pekee katika hatua hii ya kupitisha torque kwa muda mrefu.

Kuzaliwa kwa maambukizi ya mitambo

Leonardo da Vinci alibuni na kutengeneza viwiko vya manyoya kwa mifumo yake, lakini utengenezaji wa magurudumu yenye nguvu, sahihi na ya kudumu iliwezekana tu mnamo 1880 kutokana na kupatikana kwa teknolojia zinazofaa za metallurgiska kwa kuunda vyuma vya hali ya juu na mashine za kutengeneza chuma. usahihi wa juu wa kazi. Upotezaji wa msuguano katika gia hupunguzwa hadi asilimia 2 tu! Huu ndio wakati ambapo zilikuwa muhimu kama sehemu ya sanduku la gia, lakini shida ilibaki na kuungana kwao na kuwekwa kwa utaratibu wa jumla. Mfano wa suluhisho la ubunifu ni Daimler Phoenix ya 1897, ambayo gia za saizi anuwai "zilikusanywa" kuwa halisi, kulingana na uelewa wa leo, sanduku la gia, ambalo, pamoja na kasi nne, pia ina gia ya nyuma. Miaka miwili baadaye, Packard alikua kampuni ya kwanza kutumia nafasi inayojulikana ya lever ya gia mwisho wa herufi "H". Katika miongo iliyofuata, gia hazikuwepo tena, lakini mifumo iliendelea kuboreshwa kwa jina la kazi rahisi. Carl Benz, ambaye alikuwa na vifaa vya gari lake la kwanza la uzalishaji na sanduku la gia la sayari, aliweza kuishi kuonekana kwa sanduku za kwanza zilizosawazishwa iliyoundwa na Cadillac na La Salle mnamo 1929. Miaka miwili baadaye, maingiliano tayari yalikuwa yanatumiwa na Mercedes, Mathis, Maybach na Horch, na kisha mwingine Vauxhall, Ford na Rolls-Royce. Maelezo moja - yote yalikuwa na gia ya kwanza isiyosawazishwa, ambayo ilikasirisha sana madereva na ilihitaji ujuzi maalum. Sanduku la gia la kwanza lililosawazishwa kabisa lilitumiwa na Kiingereza Alvis Speed Twenty mnamo Oktoba 1933 na iliundwa na kampuni maarufu ya Ujerumani, ambayo bado ina jina "Kiwanda cha Gear" ZF, ambayo tutarejezea mara nyingi katika hadithi yetu. Haikuwa hadi katikati ya miaka ya 30 ambapo maingiliano yalianza kusanikishwa kwenye chapa zingine, lakini katika magari ya bei rahisi na malori, madereva waliendelea kupigana na lever ya gia kusonga na kuhamisha gia. Kwa kweli, suluhisho la shida ya aina hii ya usumbufu ilitafutwa mapema zaidi kwa msaada wa miundo anuwai ya usafirishaji, ambayo pia ililenga kuweka jozi za gia kila wakati na kuziunganisha kwenye shimoni - katika kipindi cha 1899 hadi 1910, De Dion Bouton. ilitengeneza maambukizi ya kuvutia ambayo gia hupigwa mara kwa mara, na uunganisho wao kwenye shimoni la sekondari unafanywa kwa kutumia viunganisho vidogo. Panhard-Levasseur alikuwa na maendeleo sawa, lakini katika maendeleo yao, gia zilizoshirikiwa kabisa ziliunganishwa kabisa na shimoni kwa kutumia pini. Waumbaji, kwa kweli, hawakuacha kufikiria juu ya jinsi ya kuifanya iwe rahisi kwa madereva na kulinda magari kutoka kwa uharibifu usiofaa. Mnamo 1914, wahandisi wa Cadillac waliamua kuwa wanaweza kutumia nguvu za injini zao kubwa na kuandaa magari na gari la mwisho linaloweza kubadilishwa ambalo linaweza kuhama kwa umeme na kubadilisha uwiano wa gia kutoka 4,04: hadi 2,5: 1.

Miaka ya 20 na 30 ilikuwa wakati wa uvumbuzi wa ajabu ambao ni sehemu ya mkusanyiko wa mara kwa mara wa ujuzi kwa miaka. Kwa mfano, mwaka wa 1931, kampuni ya Kifaransa ya Cotal iliunda maambukizi ya mwongozo wa kubadilishwa kwa umeme unaodhibitiwa na lever ndogo kwenye usukani, ambayo, kwa upande wake, iliunganishwa na lever ndogo isiyo na kazi iliyowekwa kwenye sakafu. Tunataja kipengele cha mwisho kwa sababu huruhusu gari kuwa na gia nyingi za mbele kama vile kuna gia nne za kurudi nyuma. Wakati huo, chapa za kifahari kama vile Delage, Delahaye, Salmson na Voisin zilipendezwa na uvumbuzi wa Kotal. Kwa kuongezea "faida" iliyotajwa hapo juu na iliyosahaulika ya gia nyingi za kisasa za magurudumu ya nyuma, sanduku hili la gia la kushangaza pia lina uwezo wa "kuingiliana" na kibadilishaji kiotomatiki cha Fleschel ambacho hubadilisha gia kama kushuka kwa kasi kwa sababu ya mzigo wa injini na kwa kweli ni. moja ya majaribio ya kwanza ya kubinafsisha mchakato.

Magari mengi kutoka miaka ya 40 na 50 yalikuwa na gia tatu, kwa sababu injini hazikukua zaidi ya 4000 rpm. Pamoja na kuongezeka kwa revs, torque na curves za nguvu, gia tatu hazikufunika tena safu ya rev. Matokeo yake ilikuwa harakati isiyo na maana na uwasilishaji wa "kushangaza" wakati wa kuinua na kulazimisha kupindukia wakati wa kuhamia kwa chini. Suluhisho la kimantiki la shida ilikuwa mabadiliko makubwa kwa gia zenye kasi nne miaka ya 60, na sanduku za gia za kwanza za kasi tano katika miaka ya 70 zilikuwa hatua muhimu kwa watengenezaji, ambao walijigamba waligundua uwepo wa sanduku kama hilo na picha ya mfano kwenye gari. Hivi karibuni, mmiliki wa Opel Commodore wa zamani aliniambia kwamba wakati alinunua gari, ilikuwa katika gia 3 na wastani wa 20 l / 100 km. Alipobadilisha sanduku la gia na sanduku la kasi nne, matumizi yalikuwa 15 l / 100 km, na baada ya kupata mwendo wa kasi tano, mwisho huo ulishuka hadi lita 10.

Leo, karibu hakuna gari zilizo na gia chini ya tano, na kasi sita zinakuwa kawaida katika matoleo ya juu ya mifano thabiti. Wazo la sita katika hali nyingi ni kupunguzwa kwa kasi kwa mwendo wa kasi, na wakati mwingine, wakati sio mrefu sana na kupunguzwa kwa matone ya kasi wakati wa kuhama. Uwasilishaji wa hatua nyingi una athari nzuri kwa injini za dizeli, vitengo ambavyo vina torque kubwa, lakini anuwai ya utendaji iliyopunguzwa sana kwa sababu ya asili ya injini ya dizeli.

(kufuata)

Nakala: Georgy Kolev