1 (2015-04-25 08:45:30 отредактировано KOLOBOK)

Тема: Формально и неформально о 4MATIC (очень много букв)

О системах 4MATIC вообще и об особенностях GLA в частности

В общем, выяснение проблемы с торможением на миксте заставило разобраться с полным приводом на мерседесах. Ну решил, чтоб не пропадало, написать очередной «опус» - типа пишу я даже быстрее, чем говорю. ah

Начал вот отсюда, ну и там по ходу пришлось выяснять непонятное (http://media.daimler.com/dcmedia/0-921- … 0-0-0.html).

Посмотрим на эту официальную мерседесовскую табличку:

Если отбросить рекламную шелуху, то из неё видно, что автомобили Mercedes-Benz имеют четыре различные системы полного привода.

Начнём справа таблички:

I. Бескомпромиссный классический полный привод G-класса (Heavy-duty all-wheel drive), разработанный для экстремального бездорожья (off-road capability) еще в 1979 году и с тех пор практически не претерпевший изменений.

Постоянный привод на все колеса, отбор мощности с выходного вала главной передачи на раздаточную коробку и уже оттуда через карданные валы распределение крутящего момента отдельно на передний и задний дифференциалы в соотношении перед/зад (FA/RA) — 50:50. Понижающий ряд и возможность жестко блокировать вручную все три дифференциала приближают этот автомобиль по проходимости к настоящему трактору!
Все годы эволюции G-класса ушли, в общем-то, на то, чтобы обеспечить ему относительно комфортное передвижение по дорогам, так как для передвижения по бездорожью ничего большего, чем у него есть, сделать уже, пожалуй, невозможно.

II. Постоянный полный привод внедорожников от Мерседес семейств GL- и M-класса (GLS и GLE, соответственно, в новой номенклатуре).

Конструктивная схема этого типа 4MATIC такая:
Отдельная раздаточная коробка, соединенная с главной передачей трансмиссии 7G-TRONIC, которая передаёт крутящий момент через дополнительный кардан переднему дифференциалу в соотношении перед/зад (FA/RA) — 50:50.
Дополнительно устанавливается пакет ON&OFFROAD, который имеет шесть режимов работы трансмиссии, двухступенчатую раздатку с понижающим рядом и жесткую блокировку центрального дифференциала вручную.
В число базовых возможностей входят также режим помощи при спуске со склона (DSR — Downhill Speed Regulation), противооткатый режим при подъеме (start-off assist), а также внедорожный режим работы ABS (допускающую некоторую пробуксовку на бездорожье).

III. Полный привод всех остальных автомобилей Mercedes-Benz, базирующихся на заднеприводной схеме.

Общая конструктивная схема этого типа 4MATIC похожа на предыдущий тип, то есть раздаточная коробка отбирает мощность у основного, заднего привода и передаёт на передний дифференциал. Главное отличие этой схемы от предыдущей в том, что раздаточная коробка здесь интегрирована в основную коробку передач (для уменьшения веса и повышения КПД трансмиссии), поэтому блокировка центрального дифференциала вручную не предусмотрена, а блокирующие функции при пробуксовке задних колёс выполняет специальная двухдисковая муфта (double-disc clutch). Эта муфта имеет «запирающий эффект» всего 50 Нм, то есть, блокировка далеко не 100-процентная.
Распределение крутящего момента в этой схеме имеет соотношение перед/зад (FA/RA) — 45:55.

Особняком в этой схеме стоит «внедорожник» GLK, который имеет дополнительно к вышеописанному «внедорожный пакет» Off-Road Engineering package, который в режиме Off-Road обеспечивает внедорожную работу ABS (допускающую некоторую пробуксовку на бездорожье и/или скользкой поверхности), специальную систему 4ETS (4MATIC-дополнение к ESP) и режим помощи при спуске со склона (DSR).

IV. Полный привод всех автомобилей Mercedes-Benz, базирующихся на переднеприводной схеме.

В этих автомобилях реализована схема полного привода «по необходимости» (torque on demand). Отбор мощности на заднюю ось здесь реализован без каких-либо раздаточных коробок непосредственно в основной, автоматической преселективной роботизированной коробке 7G-DCT, после чего через карданный вал и многодисковую электрогидравлическую муфту реализуется подключения заднего дифференциала.

Принцип работы этой муфты такой же, как и у известной системы Haldex и ей подобных: пакет фрикционов сжимается при помощи гидравлического сервопривода. Когда муфта открыта, вся мощность практически полностью остаётся на передней оси. Когда фрикционы в муфте начинают прижиматься — вступает в игру задняя ось.

Конструкция простая: насос накачивает масло внутрь цилиндра, где находится исполнительный поршень, сжимающий пакет дисков. Электроника при помощи электромагнитного клапана управляет давлением, таким образом меняя степень блокировки муфты и, соответственно, величину передаваемого момента.

Первые такие муфты были «реактивными», блокировались только при пробуксовке ведущих колёс и вызывали много нареканий неадекватностью поведения. На мерседесах стоят муфты последних поколений, «превентивные», то есть, такая муфта блокируется не по факту пробуксовки колёс, а заранее, по «решению» электроники. Поэтому часть претензий, предъявляемых к этим системам тут снята. Однако, например, проблема перегрева этой муфты при резких стартах или на тяжёлом бездорожье ещё остаётся — диски муфты могут проскальзывать даже при полном сжатии, что вызывает перегрев. Конечно, инженеры Mercedes-а постепенно повысили передаваемый этими муфтами момент и усовершенствовали управляющие программы, но пока еще эта проблема актуальна.

Переменная схема распределения крутящего момента FA/RA под управлением электроники регулирует передачу момента назад по необходимости в зависимости от различных условий движения — в обычном режиме при равномерном прямолинейном движении автомобиль фактически переднеприводный: крутящий момент распределяется между передней и задней осью (FA/RA) в пропорции 100:0, но при определенных условиях эта пропорция может изменяться до 50:50.

Специальный клапан регулировки давления в муфте подключения заднего дифференциала ограничивает крутящий момент на заднюю ось до 750 Нм (на версии AMG — до 1000 Нм), так что несмотря на «непостоянство» эти автомобили в каком-то смысле даже более «полноприводные», чем предыдущего типа (III), где этот момент очень низкий и, соответственно, имеют больший «внедорожный» потенциал.
Кроме того, преимуществами данной конструкции является её меньший вес и более высокий КПД. Таким образом, данный вариант полного привода характеризуется и большими резервами тягового усилия, и одновременно высокой энергоэкономичностью.

Особняком в этой схеме стоит «внедорожник» GLA, который имеет дополнительно к вышеописанному «внедорожный пакет» Off-Road Engineering package, который в режиме Off-Road обеспечивает внедорожную работу ABS (допускающую некоторую пробуксовку на бездорожье и/или скользкой поверхности), специальную систему 4ETS (4MATIC-дополнение к ESP) и режим помощи при спуске под уклон (DSR).

Подробнее о работе системы 4MATIC на GLA и рекомендации по её использованию

Итак, Mercedes GLA в версии 4MATIC имеет регулируемое распределением крутящего момента между передним и задним дифференциалом и интеллектуальные системы управления этим регулированием.

Как уже было сказано выше, автомобили GLA с полным приводом 4MATIC в базовом варианте получают систему контроля скорости при спуске — DSR (Downhill Speed Regulation), а также режим движения по бездорожью (Offroad). Кроме того, GLA даже в переднеприводном варианте имеет характерные накладки на бамперах, некрашеный пластик по порогам и вообще довольно брутальный внешний вид. А внедорожный пакет Off-Road package увеличивает дорожный просвет (на 30 мм спереди и на 22 мм сзади).

Система DSR активируется нажатием кнопки на центральной консоли, после чего она начинает оказывать водителю поддержку при спуске по непростым участкам горной дороги, поддерживая медленную, выставляемую вручную скорость движения. Осуществляется это с помощью электронного регулирования мощности двигателя, автоматическим выбора подходящей передачи трансмиссии, а также посредством тормозных импульсов.

При выборе режима Offroad моменты переключения передач и характеристики педали газа изменятся и будут дополнительно адаптироваться таким образом, чтобы автомобиль удовлетворял требованиям проходимости по лёгкому бездорожью (особенно по рыхлому грунту).

Кроме того, базовая мультимедийная система Audio 20 CD или дополнительно устанавливаемая более продвинутая система COMAND Online, будут отображать на дисплее угол поворота колёс, выбранный режим Offroad, а также компас, информацию о крене кузова в градусах, крутизне преодолеваемого подъёма в процентах и статусе системы контроля DSR — скорости при спуске.

Крутящий момент на задний дифференциал в этой системе передаёт компактный блок отбора мощности PTU (Power Take-off Unit), который полностью интегрирован в главной передаче и постоянно смазывается из масляного контура основной трансмиссии. Эта конфигурация обеспечивает существенные преимущества в весе по сравнении с конкурирующими системами, в том числе и с другими системами 4MATIC от Mercedes, так как последим приходится иметь дополнительную раздатку с собственным контуром циркуляции масла.
В результате PTU не подвержен перегреву и трение в его конических роликовых подшипниках сведено к минимуму, что позволяет ему достигать отличного уровня эффективности.

Поворот привода на 90 градусов (из-за поперечного расположения двигателя и трансмиссии) реализован здесь довольно простыми средствами: дифференциальная шестерня главной передачи приводит в действие цилиндрическую шестерню PTU, а компактная коническая шестерёнка на том же валу отводит поток мощности на заднюю ось через выходной фланец и карданный вал.

Колебательно развязанный промежуточный подшипник, установленный между двумя частями карданного вала под днищем обеспечивает гибкое муфтовое соединение между валом трансмиссии и редуктором задней оси.
В результате колебания передней оси с моторно-трансмиссионным узлом не передаются задней части трансмиссии. Благодаря этому версии 4MATIC имеют низкий уровень шумов и вибраций и обеспечивают комфорт, сравнимый с аналогичными моделями с приводом только на передние колеса.

Чтобы свести к минимуму последствия аварии при столкновении, карданный вал снабжен специальным складывающимся шарниром. Таким образом, полноприводные модели 4MATIC имеют тот же уровень безопасности, что и аналогичные переднеприводные модели.

При передаче крутящего момента назад принимаются во внимание самые разнообразные параметры и условия: боковое ускорение, угол поворота рулевого колеса, скорости рыскания, положение педали акселератора, настройки управления ABS, выбор передачи 7G-DCT и т.д.

4MATIC активируется здесь в соответствии с таким принципом: «по необходимости, но как можно реже» (as often as necessary as rarely as possible).
Это означает, что, когда условия будут позволять, то 4MATIC на GLA будет работать практически исключительно в режиме привода на передние колеса.
Но как только ситуация потребует дополнительного крутящего момента на задней оси — он направится туда. Подключение задней оси в современных системах torque on demand происходит довольно быстро, так что, возможно, вы даже не сразу это заметите, однако в критических ситуациях это бывает довольно ощутимо и не всегда предсказуемо.
Обратный процесс происходит отнюдь не так же быстро, однако, как только система сочтёт, что передача дополнительного крутящего момента на заднюю ось больше не целесообразна (например, в случае резкого торможения или маневров с вмешательством ABS), то задняя часть трансмиссии отключится и крутящий момент на задней оси уменьшится до нуля.

Такой стратегией разработчики пытаются решить две основных задачи, которые они ставят перед собой: минимизировать расход топлива, но при этом сохранить динамику и безопасность вождения.

Заметим, однако, что в части «безопасности вождения» такие системы традиционно вызывают большие нарекания у неопытных водителей, попадающих в критические ситуации.

Естественно, электроника постоянно совершенствуется, и львиную долю проблем она решает сегодня достаточно успешно. Однако законы физики не обманешь, и лучше всё-таки представлять себе тонкости этого процесса, помогать электронике справляться с критическими ситуациями и не вводить её в заблуждение.

Так, например, с такими системами полного привода torque on demand ни в коем случае нельзя сбрасывать газ в поворотах, и особенно сбрасывать резко. Этим вы спровоцируете отключение полного привода или значительное снижение передачи крутящего момента назад. И тормозить нужно стараться исключительно на прямом руле и ни в коем случае не в повороте, причём уже отнюдь не только по той же причине.

Газ нужно сбрасывать задолго до поворота, а при вхождении в поворот, напротив, слегка добавить газа, чтобы разгрузить переднюю ось, на которой как раз и бывают проблемы с недостаточной поворачиваемостью у переднего привода, а также заставить систему управления полным приводом этим самым добавлением газа и поворотом руля отправить часть момента назад, тем самым повысив «поворачиваемость» и аккуратность прохождения автомобиля по траектории поворота. Руль при этом нужно стараться не «перекручивать», даже при небольшом уходе с оптимальной траектории, чтобы не вызвать снос передней оси.
А на выходе из поворота под распрямление руля можно еще добавить газа и, тогда вы выйдете из поворота без проблем даже на приличной скорости. На легком газу, на разгруженной передней оси вы будете проходить повороты с такими системами полного привода максимально эффективно и безопасно.

О тонкостях распределения момента между осями в 4MATIC от Mercedes

Как было сказано выше, распределение крутящего момента в обычных режимах в системах torque on demand изменяется от 100:0 до 50:50. И это логично. При полностью отключенной муфте подключения заднего дифференциала распределение перед/зад будет 100:0, а при полностью заблокированной — 50:50.

Но в своих материалах компания Mercedes указывает, что в некоторых ситуациях, например, при превышении лимита так называемого μ-перехода (µ-jump limit), на заднюю ось могут приходить более высокие уровни крутящего момента, чтобы избежать нестабильных условий эксплуатации.

µ-jump limit — это такой коэффициент, при котором использование ABS на неравномерных покрытиях (когда левая и правая шины имеют различные коэффициенты сцепления) не может обеспечить сохранение траектории, и поэтому для выравнивания автомобиля приходится регулировать тягу.

Вот некоторые примеры распределения крутящего момента (приблизительное распределение момента перед/зад в процентах):

  • Резкое ускорение при полной загрузке до 50 км/ч → 60:40

  • Динамическое распределение в повороте под нагрузкой → 50:50

  • Превышение лимита μ-перехода (µ-jump limit) → 10:90

  • Резкое торможение с вмешательством ABS → 100:00

В случае недостаточной или избыточной поворачиваемости под нагрузкой, крутящий момент распределяется в первую очередь для того, чтобы выровнять автомобиль на траектории. Каким же образом удаётся передать на заднюю ось момент свыше 50%? Только благодаря вмешательству электроники — главным образом системы стабилизации 4ETS, адаптированной для 4MATIC.

4ETS — это электронная система распределения тяги и торможения в системах 4MATIC, которая является частью общей системы стабилизации  ESP и осуществляет индивидуальное управление ведущими колесами полноприводных автомобилей, придавая машинам с системой 4MATIC большую устойчивость и обеспечивая высокий уровень сцепления на скользких поверхностях. Особенно на дорогах, где более скользкое покрытие встречается по одной стороне (т.е. на миксте) или в постоянно меняющихся условиях.

Почему полный привод только с 7G-DCT

Не последнюю роль в реализации полного привода и повышении внедорожного потенциала GLA играет преселективная коробка-автомат 7G-DCT. При длине 367мм и весе 86 кг, 7G-DCT является наиболее компактной и легкой из передающих сравнимую мощность и момент, нежели большинство коробок в этом классе, которые были доступны на рынке до сих пор. Механическая коробка передач, которую можно поставить в форм-факторе этого класса не выдерживает передачи таких моментов и мощностей, поэтому всё мощные машины и 4MATIC-и только с 7G-DCT.

Компании пришлось пойти на более сложное и дорогое решение еще и потому, что выяснилось, что переход в A-классе с вариатора (CVT) на преселективного робота (7G-DCT) не только позволяет увеличить мощность двигателей (а у вариаторов серьезные ограничения на передаваемые моменты), но и значительно улучшает эффективность коробки передач и повышает экономию топлива на 9%, что в среднем даже ниже, чем результаты, полученные с механической коробкой передач. И последнее сыграло решающую роль.

Многодисковые муфты сцепления в этой коробке имеют масляное охлаждение и позволяют выдерживать значительные нагрузки. Собственно, в коробке 7G-DCT по сути две субтрансмиссии, каждая из которых имеет собственное сцепление. И приведение в действие этих сцеплений происходит поочередно в автоматическом режиме без каких-либо перерывов тяги. Это позволяет не только улучшить динамику автомобиля, но и повысить его внедорожный потенциал. Благодаря семи передачам имеется широкий диапазон передаточных отношений вплоть до 7,99. Это означает, например, что при старте на подъеме или в тяжелых условиях бездорожья доступна очень короткая передача, в то время как на высокой скорости передаточное число может быть значительно уменьшено.

Впервые на этом типе коробок Mercedes-Benz применил два масляных насоса - один механический, а другой — электрический. Электрический насос поддерживает давление масла при выключенном двигателе (функция Start/Stop). При этом передача остаётся включенной и когда двигатель запускается вновь, автомобиль может продолжать движение практически без каких-либо задержек. Кроме того, электрический насос способен поддерживать производительность механического насоса при пиковых нагрузках, что позволяет выбрать более компактный и эффективный форм-фактор для механического насоса.

Еще одной особенностью GLA является электрическая активация гидравлики для блокировки трансмиссии на стоянке —  трансмиссия блокируется при помощи механических средств, но они с электронным управлением. Это так называемая «парковка по проводам» (park by wire) — функция, которая позволила вынести рычаг селектора выбора передач на рулевую колонку. В сочетании с электрическим стояночным тормозом, такое решение позволило освободить дополнительное пространство на центральной консоли компактных машин для дополнительных емкостей для хранения вещей и предметов, необходимых водителю.

GLA 200 CDI
Спасибо сказали: Endomorf, Папа Леша, santa792010, Diman, Max, pysh-pysh6

2

Re: Формально и неформально о 4MATIC (очень много букв)

Ну круто,KOLOBOK bi

3

Re: Формально и неформально о 4MATIC (очень много букв)

KOLOBOK, все это хорошо, познавательно и т.д. Но ты нашел ответ на свой вопрос?

4

Re: Формально и неформально о 4MATIC (очень много букв)

KuR пишет:

KOLOBOK, все это хорошо, познавательно и т.д. Но ты нашел ответ на свой вопрос?

Пока нет, но по новой гипотезе возможно ответ как раз в этом самом µ-jump limit-е и работе 4ETS ag

Ежели, к примеру, алгоритм её работы тупо взят у GLK, то это вполне могло породить описанную проблему.
Кстати, полный привод GLK разочаровал  ac
В GLA AWD покруче будет во всех отношениях. Так что что не ту машину ты обозвал хачбеком...

ЗЫ. Авторевю молчат, как партизаны, а ответ на вопрос что за дизельная GLA была на тесте: полный или передний привод, и какие колёса там стояли, всё бы прояснил.

GLA 200 CDI

5 (2015-04-24 11:53:20 отредактировано KuR)

Re: Формально и неформально о 4MATIC (очень много букв)

KOLOBOK, просто GLK без и с оффроуд пакетом - разные по поведению машины. С последним их продано ничтожно мало, при этом они все 350-е бензинки. На обычном дизельном у нас коллега из сугроба выехать не смогла как-то. Только тросом )

6 (2015-04-24 13:37:03 отредактировано KOLOBOK)

Re: Формально и неформально о 4MATIC (очень много букв)

KuR пишет:

KOLOBOK, просто GLK без и с оффроуд пакетом - разные по поведению машины. С последним их продано ничтожно мало, при этом они все 350-е бензинки.

Да не в оффроуд-пакете там дело, а в самой конструкции ПП.

GLK - это просто высокий сарай с легким подруливающим эффектом передними колёсами в "полном приводе". Как и все изначально заднеприводные легковушки от Мерседеса. Ну типа муфта подключения ПП может передать разницу момента на перед только 50 Нм - это абсолютно несерьёзно!

А оффроуд-пакет на GLK - это просто мультики на экране, запаздывание АБС да вот это самое 4ETS с её µ-jump limit-ом!  bh

Ах да, забыл еще клиренс 20 см! Это огромный признак "внедорожности", конечно! ab

Нет, вопрос с GLK я лично для себя закрыл. GLA предпочтительнее.

GLA 200 CDI

7

Re: Формально и неформально о 4MATIC (очень много букв)

Круто!
Получается, что не зря я не стал доплачивать при покупке 250 тысяч за фирматик на Ешке.

Е300 AMG, GLA250 AMG

8

Re: Формально и неформально о 4MATIC (очень много букв)

Diman пишет:

Круто!
Получается, что не зря я не стал доплачивать при покупке 250 тысяч за фирматик на Ешке.

Ну на Е-шке-то как раз, да ещё и AMG (судя по подписи) фирматик был бы не лишним.  ad

Только надо было сразу отдавать себе отчёт, что берётся он отнюдь не для бездорожья, а для некоторого улучшения управляемости автомобиля, повышения безопасности при прохождении поворотов или при езде по скользкой дороге, а также небольшого улучшения динамики при стартах с места без букса. И не более!

А что касается "бездорожья", то возможно, фирматик немного помог бы разве что на плохо чищеной парковке, да и то, в принципе, не факт.  ag 

Так что потеря и правда небольшая, а уж внедорожнику такой полный привод точно как корове седло!

Вот, посмотрите на досуге забавное видео. Там, правда, не Е-шка, а С-шка и тест скорее шуточный, но реальность отражает и полностью согласуется с теорией  bv

Часть I

Часть II

Почти всё понятно, хотя и не по-русски - спасибо братьям-словакам  ag

GLA 200 CDI