Автоматическая коробка на мотоцикле
Предварю. Сам я скептически отношусь к автоматам/роботам на мотоциклах. Но гораздо более опытные чем я мотоциклисты имеют что сказать и за и против. Я не готов сказать свое однозначное слово. К тому же уже скоро мотоциклы вообще лишатся этого атавизма ибо электромотору нужно максимум две ступени, а их уж точно будет переключать электроника.
Большинство мотоциклистов знакомы с автоматическими коробками только по скутерам, на которых ставится вариатор. Но с 2010 года на мотоциклах Хонда стали устанавливаться коробки DСT.
Следует сразу отметить, что КПП которую ставят на мотоциклы Хонда не является в полной мере «Автоматической коробкой» в том значении которое обычно соответствует этому словосочетанию. В ней нет ни фрикционов, ни планетарных передач, ни гидротрансформатора.
Коробка DCT — это механическая коробка с роботизированным переключением передач. И более того у неё 2 (два) сцепления. DCT — Dual Clutch Transmission. Трансмиссия с двумя сцеплениями. С этой стороны она родственна автомобильным коробкам типа DSG у Volkswagen или Getrag Powershift у Ford. Но сама коробка остается «мотоциклетного» типа с шестернями постоянного зацепления и кулачковыми муфтами.
Как же устроена эта коробка и зачем ей два сцепления?
Схема 6-ступенчатой коробки HONDA DCT второго поколения.
Крутящий момент от коленвала через два трехдисковых «мокрых» сцепления приходит на 2 ведущих вала. Один из этих валов проходит внутри другого. Внутренний вал приводит в действие ведущие шестерни нечетных 1,3 и 5-ой передач, а на второй, наружный, насажены шестерни четных 2, 4 и 6-ой передач
Коробка в разрезе. Два трехдисковых сцепления (красное и синее) и соответственно три четных и три нечетных пары шестерен.
Когда вы трогаетесь электроника с помощью электромотора включает сразу 1 и 2 передачи, и смыкает сцепление внутреннего вала. Поехали. Когда приходит время переключения на вторую, разжимается сцепление внутреннего вала, зажимается сцепление наружного, и параллельно замыкается 3-я… и так далее. То есть переключения происходят «бесшовно» практически без разрыва передачи крутящего момента на колесо.
Самое сложное в этом процессе это настроить приводы сцеплений и научить электронику не только правильно последовательно переключать передачи в зависимости от условий, но и уметь предвидеть куда должно быть следующее переключение — вверх или вниз. Потому что когда вы движетесь на 4 передаче и у вас уже превыбрана пятая, но вы начинаете притормаживать, ЭБУ понимает что надо срочно, пока еще вы не вышли из зоны оборотов 4 передачи, менять 5 на 3. В общем научить коробку правильно ездить тот еще секс и куча времени.
Вот так выглядит привод переключения передач. Электромотор через редуктор приводит вилку переключения.
Таком образом роботизированная коробка смены передач для мотоциклов получается в размере не сильно больше обычной механической, может использовать обычные надежные шестерни и при этом позволяет переключать передачи автоматически без разрыва крутящего момента на колесе.
Центральный процессор который отвечает за работу коробки передач собирает данные с многочисленных датчиков, начиная от оборотов двигателя и заканчивая углом продольного и поперечного наклона мотоцикла, и на основании этого выдает команды исполняющим механизмам.
И именно создание релевантной системы правильно переключающей передачи и было самой большой проблемой у Honda. Первые поколения DCT вызывали немало нареканий, позволяя себе переключать передачи во время когда мотоцикл находился в наклоне в повороте.
Вот как было в первой версии DCT и как стало во втором поколении
Теперь передачи не переключаются в связках поворотов, до выхода из поворотов удерживается одна передача.
Также во втором поколении изменилась и система отвечающая за выбор режима работы трансмиссии. Теперь система имеет возможность сама вернуться из ручного режима в автоматический режим.
На сегодня у коробки DCT есть два автоматических режима "обычный" и "спортивный". Во втором случае передачи переключаются позднее и резче. Обороты мотора поддерживаются в зоне близкой к максимальной производительности. В то время когда в «обычном» режиме передачи меняются раньше, плавнее и работа больше настроена на комфорт и экономию бензина.
Для DCT устанавливаемой на Honda Africa Twin CRF1000, кроме кнопочной переключалки передач на руле (в «ручном режиме») есть опциональная лапка под левой ногой.
В новом поколении DCT сцепление не постоянно сжато на максимум, а линия максимального крутящего момента которое оно держит без проскальзывания идет параллельно крутящему моменту мотора, таким образом реализовано его проскальзывание в случаях если появляется резкая пульсация момента, например при неаккуратном обращении с ручкой газа. Это помогает более плавному и комфортному управлению мотоциклом. Это аналогично тому когда мотоциклист «травит» сцеплением например пробираясь в пробке или разворачиваясь на узкой улице
На Honda Africa Twin CRF1000 есть еще точка кнопочка G, которая будучи нажатой расширяет разницу между моментом выдаваемым мотором и запасом по сцеплению, что позволяет например слайдить на грунте.
Так же современная система DCT установленная на Honda Africa Twin CRF1000 может отслеживать продольный уклон и тем самым позволяет тормозить двигателем на спуске не переключаясь вверх. Ну или наоборот при подъеме удерживает передачу ниже.
В целом конечно автоматическая коробка для большинства мотоциклистов это благо. А хорошо работающая это двойное благо. Все холивары на моторесурсах подобны таким же
на автофорумах, но отгремевшим уже более десяти лет назад, когда каждый первый бил себя пяткой в грудь, утверждая, что он никогда в жизни не пересядет на богомерзкий автомат. Но…
С другой стороны, до полного перехода на электропривод осталось не так уж и много и большинство из нас доживет до того момента когда коробка переключения передач на мотоцикле канет в лету и останется лишь в учебниках по истории техники.
Ответ на пост «Почему почти все автомобили уже с турбинами, а моторы мотоциклов обходятся без них?»
Как выразить простую мысль, но чтоб не очень понятно и на много букв? А вот.
Смысл был простейший. Даже вводку можно было оформить коротко и по делу. Чем больше воздуха поступает в мотор, тем больше у него мощность. Топлива можно подать сколько угодно, загвоздка в воздухе. И путей немного. Больше объем цилиндров, чтобы больше подавать за такт, больше обороты, чтобы сжигать больше в единицу времени и наддув, чтобы больше в единицу времени и иметь возможность отказаться от крайне капризного на высоких оборотах естественного наполнения и резонансных процессов.
У мотоциклов малообъемные и высокооборотные моторы, потому что им при низкой массе много момента попросту вредно, и при малой массе мотоцикла сильно влияет масса коленвала и маховика на динамику. При форсировании по оборотам получают литровую мощность порядка 100-140л.с/л, вполне сравнимо с показателями гражданских моторов с турбонаддувом. Высокий момент на низких или значительное повышение мощности обычно не нужно. В итоге не нужен и турбонаддув, который имеет свои ограничения. Требует места, привносит лишний вес, пусть и не сильно большой. А если нужно побольше момента, а мощность не важна, то можно просто нарастить рабочий объем, это дешевле ,чем ставить наддув. А еще у наддува есть неприятная особенность в виде турболага, и для мотоцикла она куда более неприятна, чем для авто, у которых колес больше и устойчивость не зависит о тяги в такой степени.
В итоге сфера применения наддува очень узка, либо какие-то соревнования, где нужно выжать максимальную мощность при малой массе, типа драга, или где есть ограничения на рабочий объем, что опять же, редкость редкая.
Ну или просто побаловаться энтузиастам.
Заодно не пришлось бы писать чушь про "топливо вылетает" и прочий бред. Просто повышение оборотов очень затратный по механическим потерям процесс, приходится снижать среднюю скорость поршня, усложнять ГРМ и механику с целью снижения крутильных колебаний, облегчать поршневую, все процессы газообмена на такой скорости очень сложны. В итоге выше 11-13 тысяч редко что крутится, если объем больше литра.
Почему нет мотоциклов с вариатором?
Почему нет мотоциклов с вариатором? Хороший вопрос. Тем более что их не то что бы совсем нет, а их очень мало. Порассуждаем. Для того что бы ответить на него, надо вспомнить, что такое "клиноременный вариатор (CVT)". В вариаторе в общем случае есть два шкива и соединяющий их ремень. Шкивы устроены так, что могут расширяться, и тогда ремень проваливается внутрь, или сжиматься и тогда ремень выдавливает наружу.
Соответственно ведущий шкив по мере набора скорости сжимается и выдавливает ремень на больший диаметр, а ведомый расширяется и ремень проваливается на диаметр меньше. Передаточное число (отношение диметров ведомого к ведущему шкивов) падает.
Управляется этот механизм в самом простом случае за счет центробежных грузиков-роликов, а в более дорогих системах мехатронно.
Соответственно, крутящий момент на выходе с вариатора бесступенчато меняется.
В обычной коробке передач для этого служит набор шестерен.
Вариатор отлично прижился на скутерах, снегоходах и квадроциклах. Да чо уж там богичный BRP Maveric X3 ездит на варике. Мотоциклов с такой трансмиссией практически нет. В голову приходит разве что Aprilia Mana 850, которая позаимствовала мотор и вариатор от своего прародителя скутера Gilera GP800
Aprilia Mana 850 и ее мотор с трансмиссией
Так что же мешает устанавливать CVT на мотоциклы? "Врагов" тут, на мой взгляд, несколько.
Во-первых, с ростом передаваемого крутящего момента растут и без того немаленькие размеры и вес этого механизма.
Вы только посмотрите до какого монструозного размера разрослась эта трансмиссия на скутере BMW C650GT! А тут "всего" 60 лошадиных сил.
Второй не менее важной причиной является КПД такой трансмиссии, который составляет 80-90%. Главный виновник - потери на трение между шкивами и ремнем. Для сравнения, у обычной шестеренчатой коробки передач КПД около 98%.
Вот и получается, что у упомянутой выше Aprilia Mana до колеса из 75 л.с., доходит всего 53 л.с. (потери не только в варике, но и во всей трансмиссии)
С ростом мощности всё становится ещё хуже. У среднего на сегодня стокиловаттного мотоцикла до выхода дойдет только 80-90 кВт и, что очень неприятно, выделится 10-20 кВт тепловой энергии. Нормальное такое количество тепла способное зимой отопить дом.
А тут это у вас между ног. На снежиках и квадриках это небольшая проблема, они большие и есть возможность это тепло рассеять. На двухколесных с этим гораздо хуже. Например, упомянутая выше Gilera GP800, по словам тех кто на ней ездит греется крайне сильно.
Так что как обычно, если чего-то нет на мотоцикле, то это либо слишком большое, либо слишком тяжелое, либо слишком сильно греется.
А как вы считаете? Почему вариков нет на мотоциклах?
PS.
Лично меня вообще не парит переключать передачи на мотоцикле. И у меня есть Surron у которого вообще нет коробки выбора передач. Никакой. Мне и так хорошо и так. Но я никогда на мотоциклах с роботом не ездил.
Почему почти все автомобили уже с турбинами, а моторы мотоциклов обходятся без них?
На сегодняшний день серийных мотоциклов с наддувом производится всего ничего - Kawasaki H2 в нескольких вариантах. Это довольно странно потому что первый серийный мотоцикл с наддувом появился довольно давно, 1982 году в массовой продаже уже была Honda CX500 Turbo
Но сначала давайте поговорим о том зачем вообще нужны все эти наддувы.
Мощность двигателя внутреннего сгорания прямо пропорциональна количеству сгораемого в нем топлива. Чем больше топлива в минуту мы сожжём, тем больше мощности мы получим. Есть два варианта поднятия мощности ДВС.
Просто подавать больше бензина не получится. Ведь чем больше подаем бензина, тем больше для его сжигания нужно воздуха, а объем камеры сгорания ограничен. Поэтому, что делаем? Правильно увеличиваем рабочий объём, получаем большие цилиндры в которых можно сжечь больше топлива и получить больше мощности. Параллельно можно повышать степень сжатия, но тут мы ограничены детонационной стойкостью бензина.
Однако увеличивая цилиндры, мы повышаем вес и габариты мотора. Что не очень хорошо, особенно для мотоцикла. На сегодня самым большим серийным мотором может похвастаться трехцилиндровый Triumph Roket3 - целых 2,5 литра.
Вторым путем повышения количества сжигания топлива в минуту, будет путь увеличения количества циклов сжигания. То есть повышение оборотов мотора. Оставляем мотор небольшого объема, но раскручиваем его до 15000 об/мин. Жжём в минуту больше топлива. Максимальная мощность растет! Тут конечно появляются требования к прочности, сбалансированности и прочим особенностям высокооборотных моторов. Но высокие обороты таят в себе серьезное ухудшение качества сгорания топлива и рост "плохих" выбросов. В первую очередь в выхлопе, с ростом оборотов из-за перекрытия фаз открытия выпускных и впускных клапанов, растёт количество не успевшего сгореть топлива. Экологи недовольны. Нормы не соблюдаются.
Что делать? Надо засунуть в камеру сгорания больше воздуха, под давлением, что бы сжечь больше топлива. Для это и нужен наддув.
Турбина HONDA CX500 в реальном разрезе
Как мы видим на той первой турбо Хонде был турбонаддув, выхлопные газы крутили 51 мм турбину.
На современном Кавасаки используется вариант с механическим нагнетателем, который механически, цепью приводится от коленчатого вала и с помощью планетарной передачи раскручивается до необходимых высоких оборотов (130000 об/мин это вам не кот чихнул)
При этом на максимальную мощность этот мотор Кавасаки выходит на 10 тысячах, тогда как безнаддувным литрам приходится крутиться до 13 тысяч и выше.
К сожалению, в мотоциклах из-за компоновочных соображений приходится жертвовать очень важным устройством - интеркулером. Это радиатор в котором сжатый воздух охлаждается перед подачей в цилиндры. Некуда у мотоцикла ставить кульки. Отсутствие интеркулера ведет к невозможности снизить температуру сжатого воздуха и к серьёзному снижению эффективности наддува.
Кроме того мотоциклы, гораздо более чувствительны ко всем лишним килограммам. А наддув со всеми этими дополнительными механизмами это лишний вес и объём.
Ещё одной проблемой является повышение температуры. В жару и на обычном мотоцикле кокошки порой поджаривает, а с турбиной это проявляется еще сильнее.
Будут ли новые мотоциклы с турбинами? У Кавасаки почти точно будут. Ведь они уже вложились в разработку и следовательно будут использовать наработки в других мотоциклах.
Следует ли ждать турбомоторов от других производителей? А вот это вопрос. Сейчас общий тренд на электромобилизацию. И кажется мне, что в первую очередь финансирование и силы инженерных отделов всех мотоциклетных компаний направлены в сторону электромотоциклов. Хотя....
Моторы V-Twin почему у них разный угол между цилиндрами?
V- образные двухцилиндровые моторы известны миру с конца позапрошлого века, а на мотоцикле их впервые увидели в 1902 году, куда их пристроили англичане из Eclipse Motor & Cycle Co. Изначально такая схема мотора была лишь попыткой объединить в одно целое два одноцилиндровых мотора с минимальными затратами.
За полтора века моторы дорабатывались, допиливались, но к единому формату, по углу развала цилиндров так и не пришли.
На сегодня производятся V-образные двойки с углом развала 45°, 48°, 54°, 55°, 60°, 75°, 80°, 90°. (Сюда же можно отнести экстремальные 180°, но это уже очевидно не V и не L, а какое-то тире -o-)
Такое разнообразие возникло из-за того что производители в первую очередь решали задачу утрамбовывания такого мотора в раму мотоцикла. Чем больше развал цилиндров, тем длиннее он (при поперечном расположении). Ну а Длинный мотор сложнее впихнуть в раму не увеличивая колесную базу. Для круизеров это не так страшно, там чем длиннее база, тем приятнее ехать, но для мотоциклов которым надо регулярно поворачивать это становится неприемлемым. В Мотогуцци даже запихивают такие моторы продольно, дабы укоротить базу. Однако инженеры научились впихивать невпихуемое даже с углом развала в 90°. Они просто положили такой мотор на бочок, обозвали его L-образным и вот уже большинство Ducati замечательно живут в такой конфигурации.
С другой стороны V-образные двойки могут по разному трястись из-за наличия или отсутствия самобаланса.
Самые неуравновешенные моторы это моторы с развалом цилиндров от 45° до 60° - и в этом диапазоне живут в основном моторы круизеров. Почти все Harley-Davidson имеют развал в 45°. Для снижения вибраций такие моторы крепят в резиновых сайлентблоках и добавляют в конструкцию балансирные валы.
Моторы с развалом цилиндров в 60° градусов обладают лучшим чувством своего баланса и требуют только одного балансирного вала. Такие моторы стоят в некоторых мотоциклах Yamaha XV и Harley-Davidson V-Rod и новых Panamerica и Sportser.
75° V-twin хорошо известны по продукции KTM. В них для снижения вибрации тоже есть балансирный вал.
Ну а 90° градусный мотор он самый уравновешенный из всех V-образных двоек. Их можно увидеть на Ducati или Honda VTR
А как вы считаете, какой угол между цилиндрами самый лучший? Или правильно последнее время все переходят на рядные двухцилиндровые моторы?
Аритмия. Зачем специально делать неравномерно работающие моторы?
Если попали в мир мотоциклов из мира автомобилей, то некоторые технические особенности двухколёсных могут шокировать. Каждому автолюбителю очевидно, что проскальзывающее сцепление это то, что надо срочно менять. Однако в мотоциклах проскальзывающее, пусть и лишь в одном направлении, сцепление это техническая инновация.
Ещё одна автомобильная аксиома - ровно работающий мотор. В мотомире так не принято. Там нужно что бы вспышки в двигателе мотоцикла происходили неравномерно. Это сложно осознать, но это так. Причина? Отнюдь не только в прикольном звуке. Сейчас я вам расскажу.
Начнем с привычного каждому автомобилисту четырехцилиндрового мотора.
Типичный четырехцилиндровый мотор
В этом моторе вспышки в цилиндрах происходят каждые 180°. Двигатель работает равномерно. Каждая вспышка создает крутящий момент и пульсация его равномерна.
Не будем сейчас обращать внимание, что крутящий момент болтается от +380% до минус 120% от среднего
На каждый оборот мотора приходится 2 вспышки. Соответственно пройдя через главную передачу и коробку мотоцикл получает импульс каждые 250 мм на движения на первой передаче и 600 мм на шестой передаче. Равномерно.
И вроде бы это идеально. Если бы не одно но. У мотоцикла всего одно ведущее колесо. И маленькая площадь контакта колеса с дорогой. И сорвать его в занос довольно просто.
И внезапно оказалось, что мотоциклы у которых вспышки происходят неравномерно имеют преимущество.
Например у двигателя Yamaha R1 вот с таким вот коленвалом, у которого шейки развернуты не на 180° а на 90° вспышки происходят неравномерно,
а на 270° 180° 90° 180° градусах.... То есть за один оборот происходит три вспышки, а за второй оборот только одна. Если представить это в линию на первой передаче то расстояния между вспышками 380-380-127-127 мм на первой передаче или 900-900-300-300 на шестой.
Что это дает мотоциклу? Вот эти вот бо́льшие расстояния между вспышками, между пиками крутящего момента и дают колесу передышку и возможность снова зацепиться за дорогу. Тем самым повышается стабильность езды в поворотах. В первую очередь это полезно на Приключенчерах и Дуалпропоузах, где езда по грунту прям провоцирует к срыву заднего колеса в занос.
Аналогично поступают и на 2х цилиндровых рядных моторах. Разводят шейки на 90° градусов и получают неравномерность вспышек
Коленчатый вал мотора KTM 890
Надо признать, что V-образные двойки от природы своей были такими. Собственно оттуда и поняли о неожиданных преимуществах неравномерности. Так что Harley-Davidson, Ducati V2 и KTM 1290 изначально, по природе своей, обладают этой фичей.
Вот и Triumph на своих новых мотоциклах Tiger 900 и 1200 добился неравномерности вспышек
Интересно пойдут ли по этому пути в BMW. Будет ли новый R1300GS с равномерными вспышками или аритмичным?
Сможете найти на картинке цифру среди букв?
Справились? Тогда попробуйте пройти нашу новую игру на внимательность. Приз — награда в профиль на Пикабу: https://pikabu.ru/link/-oD8sjtmAi