КАК РАБОТАЕТ BMW xDrive
Основа системы постоянного полного привода xDrive – многодисковое сцепление, которое управляется контролируемым электроникой электроприводом. В зависимости от необходимости он менее чем за 100 миллисекунд сжимает или разжимает диски сцепления, перераспределяя крутящий момент между осями. Электронное управление привода получает сигналы от тех же датчиков, что и система DSC: поворота рулевого колеса, оборотов двигателя, вращения вокруг вертикальной оси и т. д. Полученная информация используется системой для определения необходимости перераспределить крутящий момент. Таким образом, главным достоинством xDrive является ее способность изменить распределение момента по осям не в ответ на пробуксовку колес или начало заноса, а с упреждением.
Привод на задние колёса идёт постоянно. На передние колёса тяга передаётся с помощью
электронно-управляемой многодисковой муфты, расположенной в раздаточной коробке. Система xDrive не имеет межосевого дифференциала.
В нормальных условиях, муфта находится в состоянии частичного зацепления и момент распределяется между передней и задней осью в пропорции 40/60. Муфта по команде электроники может моментально и гибко распределять тягового усилие в пределах от 50/50 (полностью замкнута) до 0/100 (полностью разомкнута) между передним и задним мостами.
xDrive работает в паре с DSC (Dynamic Stability Control — Система динамической стабилизации) и по информации от DSC изменяет величину зацепления муфты привода передних колёс в зависимости от дорожной ситуации. Если у автомобиля появляются признаки недостаточной поворачиваемости (снос передних колёс к внешней стороне поворота), муфта размыкается и тяга перебрасывается на задний мост. При избыточной поворачиваемости (занос), муфта замыкается полностью, распределяя тягу между мостами поровну. Тем самым тяга, поданная на передний мост выравнивает машину. Если перераспределения момента между осями окзалось недостаточно, вступает в действие система DSC — она подтормаживает индивидуальные колёса и выравнивает машину при заносе или сносе в повороте.
При трогании с места в нормальных условиях многодисковая муфта замкнута до тех пор, пока скорость не достигнет примерно 20 км/ч. Это обеспечивает максимальную тягу при трогании. При движении по прямой с высокой скоростью, муфта разомкнута и автомобиль полностью заднеприводный.
DSC также выполняет и функции антипробуксовочной системы: подтормаживает пробуксовывающие колёса.
Система полного привода xDrive превентивная — подключается до того, как автомобиль теряет сцепление с дорогой, и её работа незаметна для водителя.
Работа xDrive в повороте
При прохождении поворотов, в зависимости от дорожных условий, автомобиль может демонстрировать недостаточную или избыточную поворачиваемость. Бороться с этим явлением призвана система DSC, которая корректирует обороты двигателя и подтормаживает одно или несколько колес, возвращая автомобиль на правильную траекторию. Если машина оборудована xDrive, то еще до срабатывания DSC система полного привода динамически перераспределяет крутящий момент на нужную ось: в случае недостаточной поворачиваемости – на заднюю, избыточной – на переднюю. Причем если в процессе прохождения поворота поворачиваемость превращается из избыточной в недостаточную, xDrive корректирует этот процесс.
Работа xDrive при старте
При старте на поверхности с разными коэффициентами сцепления еще до начала пробуксовки момент полностью перебрасывается на ось с лучшим сцеплением. В этом случае все 100% мощности используются для ускорения автомобиля. Оборудованный лишь DSC автомобиль в подобной ситуации сначала пробуксует, затем система заблокирует задний мост и для старта будет задействовано всего 38% тяги, которую получает передняя ось.
Работа xDrive вне дороги
Если полноприводные седаны и универсалы BMW остаются дорожными автомобилями, то SUV, несмотря на отсутствие жестких межосевых блокировок, демонстрируют довольно высокий внедорожный потенциал. При движении по сильно пересеченной местности, предполагающей вывешивание колес, xDrive мгновенно перебрасывает большую часть момента на мост, оба колеса которого твердо стоят на земле. Часть момента остается и на оси, одно из колес которой вывешено. В этом случае роль межосевых блокировок выполняет система DSC, тормозящая вывешенное колесо.
Список моделей BMW с полным приводом
Системой полного привода автомобили BMW впервые стали оснащаться в 1985 году. Это был постоянный дифференциальный 4WD. В настоящее время баварские модели оснащают полноприводными механизмами xDrive. Он не предусматривает межосевого дифференциала и по этой причине не является постоянно действующим.
Разберемся в истории полного привода на автомобилях BMW, расскажем об особенностях его работы и моделях, которые комплектовались и комплектуются этой системой.
Варианты полного привода на BMW
Надо отметить, что ранее баварцы при изготовлении своих автомобилей всегда придерживались идеологии заднего привода. На разработку собственной системы полного привода специалистов БМВ вдохновил успех детища конкурентов — Audi Quattro, произведшего в 1980-х годах настоящий фурор: как на гоночных трассах, так и на автомобильном рынке.
Постоянный полный привод
Постоянный дифференциальный полный привод 4WD выпускался с 1985 по 2006 год. Им оснащалось лишь несколько моделей BMW:
- 3 серия в кузове Е30, версия 325iX (c 1985 по 1992 г.);
- 3 серия в кузове Е46, модификации X (с 1998 по 2006 г.);
- бизнес-седаны 5 серии в кузове Е34, версия 325iX (с 1991 по 1996 год);
- кроссоверы X5 в кузове E53 (с 1999 по 2004 год).
BMW 3 серии Е30
С этой модели начался дебют полноприводных трансмиссий на баварских автомобилях. Разработкой системы по формуле Фергюсона вместе с инженерами BMW занимались специалисты компании FFD. Постоянный полный привод включал в себя:
- несимметричный планетарный центральный дифференциал, блокирующийся вискомуфтой;
- открытый передний дифференциал;
- задний дифференциал, блокировка которого производится посредством вискомуфты.
Базовая модель БМВ 3 серии этого поколения была заднеприводной, где дифференциал присоединялся к заднему мосту посредством карданного вала. Чтобы сделать переднюю ось также ведущей, использовался вал, который вел к дифференциалу, и зубчатая цепь. Первые дифференциалы BMW с вискомуфтами уступали по выносливости червячному узлу Torsen, который использовался на Audi.
С полным приводом выпускались не только седаны этой модификации, но и купе, а также универсалы.
BMW 3 серии E46
На эти модели в кузовах седан и универсал ставилась постоянная несимметричная полноприводная система, включающая в себя свободные дифференциалы. Имитацию их блокировки обеспечивал электронный антипробуксовочный механизм.
BMW 5 серии E34
Основой системы постоянного 4WD на этих моделях являлся несимметричный межосевой дифференциал. Электронная система получала от сигнализаторов антиблокировочного механизма данные о проскальзывании колес и при необходимости блокировала дифференциалы.
Первое поколение системы полного привода устанавливалось на БМВ 5 серии Е34 с весны 1991 до осени 1993 года и включало в себя:
- передний свободный дифференциал;
- полусухое электромагнитное сцепление, посредством которого блокировался центральный дифференциал;
- электрогидравлическую муфту, отвечавшую за блокировку заднего дифференциала.
Модели второго поколения, выпускавшиеся с осени 1993 года, были оснащены свободными дифференциалами на обеих осях и полусухим электромагнитным сцеплением. Сцепление располагалось в раздаточной коробке и отвечало за блокировку центрального дифференциала. Муфты сцепления в нужный момент обеспечивали практически мгновенную бесступенчатую блокировку дифференциала.
BMW X5 E53
Кроссовер оснащался системой постоянного несимметричного полного привода со свободными дифференциалами. Имитацию блокировки последних обеспечивал электронный антипробуксовочный механизм. Кроме того, была предусмотрена система контроля скорости движения автомобиля во время крутого спуска.
Интеллектуальный полный привод (xDrive)
Современная система подключаемого полного привода xDrive используется на всех сериях современных БМВ: от хетчбэков 1 серии до полноразмерных внедорожников X7. Наряду с полноприводными модификациями, продолжают выпускаться и версии с традиционным для баварских автомобилей задним приводом. Цены на BMW с интеллектуальным полным приводом xDrive несколько выше в сравнении с моноприводными версиями, но это полностью компенсируется многими положительными качествами.
Особенности полноприводной трансмиссии xDrive
Поскольку в xDrive отсутствует межосевой дифференциал, такой полный привод по определению не может быть постоянным. Одна ось (на всех моделях, кроме БМВ Х1, задняя) в обычных условиях является ведущей, подключение второй происходит через многодисковую муфту по команде ЭБУ.
Получив сигнал от блока электронного управления, муфта менее чем за 0,1 с. может полностью изменить степень блокировки (от «замкнуто» до «разомкнуто»). В качестве сравнения: при надавливании на акселератор мотор реагирует в течение 0,2 с., в два раза медленнее, чем трансмиссия xDrive. Крутящий момент на обычных моделях с системой интеллектуального полного привода передается с помощью зубчатой передачи; на кроссоверах BMW серии X — посредством карданного вала.
По сравнению с более ранними версиями полного привода, использовавшимися на автомобилях BMW, xDrive отличается:
- повышенной устойчивостью к ошибкам управления;
- относительной простотой и надежностью;
- возможностью быстрой смены параметров в ПО — на автомобилях с постоянным 4WD приходится настраивать дифференциалы, что достаточно долго и недешево.
Трансмиссия xDrive работает во взаимодействии с другими системами BMW: ICM (интегральное управление) и DSC (динамическая стабилизация). На основании поступающих с них данных меняется степень блокировки муфты.
Основные моменты в работе xDrive
Когда автомобиль начинает движение в обычных условиях, многодисковая муфта находится в замкнутом состоянии до достижения приблизительно 20 км/ч. Это позволяет при движении с места развить максимальную тягу.
При скорости более 20 км/ч система интеллектуального полного привода производит распределение крутящего момента между осями с учетом условий движения: анализ выполняется на основании информации, полученной с датчиков. В среднем крутящий момент распределяется между передними и задними колесами в соотношении 40/60. Однако, поскольку в системе xDrive дифференциал не предусмотрен, то эта пропорция постоянно изменяется и может составлять как 50/50, так и 0/100.
При движении по скользкой дороге система блокирует муфту, чтобы избежать пробуксовки колес. Если необходимо, подключается система динамической стабилизации.
При сносе передних колес система снижает подачу крутящего момента на эту ось, а при необходимости полностью прекращая ее, что временно делает автомобиль заднеприводным. Для ускоренной нормализации движения подключается DSC.
При заносе задних колес, что определяется как избыточная поворачиваемость, xDrive производит замыкание муфты, увеличивая подачу крутящего момента на переднюю ось. Это делает автомобиль более полноприводным. Происходит восстановление передачи задними колесами боковых сил и, как следствие, стабилизация движения.
Работая в сочетании с системой динамической стабилизации DSC, механизм xDrive, как правило, успевает распознать начало заноса задней оси раньше, чем это становится заметно водителю. Система быстро выполняет нужные действия, нормализуя движение. Если для того, чтобы предотвратить начало заноса, недостаточно изменить соотношение при передаче крутящего момента, в работу вступает механизм динамической стабилизации, уменьшая подачу горючего в двигатель и, при необходимости, выборочно замедляя вращение колес.
При движении в режиме парковки, который характеризуется малой подачей топлива и большими углами поворота рулевого колеса, происходит полное размыкание муфты. Это исключает возникновение в коробке передач паразитных напряжений и способствует повышению качества управления. Однако у такой логики есть и свой минус. Поскольку муфта у паркующегося БМВ с xDrive разомкнута, автомобиль не может, к примеру, перелезть через покрытый льдом бордюр.
Подводя итоги
Более ранние модели BMW с постоянным полным приводом отличались требовательностью к мастерству водителя, поскольку чрезвычайно высокая чувствительность рулевого управления заставляла новичков нервничать, что порой приводило к неприятным последствиям. Автомобили, оснащенные интеллектуальной полноприводной трансмиссией xDrive, гораздо покладистее, а любители дрифта смогут получить при вождении незабываемое удовольствие.
Полноприводная трансмиссия BMW xDrive: Х-фактор
В этом материале мы проследили, как эволюционировала полноприводная трансмиссия xDrive концерна BMW. Рассказываем и показываем в деталях ее преимущества и недостатки.
Современные BMW обзавелись полным приводом еще в 1985 году. Было это задолго до появления кроссоверов, поэтому баварцы опционно оснащали такой трансмиссией лишь 3‑ю и 5‑ю серии, которые получили дополнительную буковку х в индексе. К коробке передач приладили раздатку с межосевым дифференциалом, от которой шли приводы на переднюю и заднюю оси. В системах первых двух поколений (1985 и 1991 годы) различные по конструкции муфты блокировали межосевой и задний межколесные дифференциалы.
В 1999 году на рынок вышел кроссовер BMW X5, оснащенный полноприводной трансмиссией третьего поколения. Ее принципиальные отличия: все муфты упразднены, блокировку межколесных дифференциалов имитируют тормозные механизмы под контролем электроники, межосевой дифференциал и вовсе свободный.
А в 2003 году на компактном кроссовере X3 появился xDrive, который впоследствии прописался на всех полноприводных BMW. Система претерпела уже несколько модернизаций, но ее основа и принцип действия остались прежними.
ОСНОВА ОСНОВ
При всех нововведениях нынешний xDrive сохранил принципиальную архитектуру предшественников. Эффективнее распределять момент между осями помогает фрикционная муфта с электронным управлением, которая, по сути, заменила межосевой дифференциал и его блокировку. Кроме того, в арсенале «икс- Драйва» есть доставшаяся от первого Х5 электронная система, имитирующая блокировку межколесных дифференциалов (ADB-X): она прихватывает тормозными механизмами пробуксовывающее колесо, позволяя реализовать больший крутящий момент на другом.
Перераспределение момента между осями зависит от силы сжатия фрикционов муфты: по команде электроники они сжимаются или расходятся – в зависимости от ситуации. Сжатием фрикционов управляет серводвигатель. Хитрый рычаг (показан на схеме ниже, позиция 2) преобразует вращательное движение вала электромотора в свое осевое перемещение, которое и поджимает или разжимает фрикционы.
Когда муфта блокируется, часть крутящего момента снимается с задней оси и передается вперед – через раздаточную коробку с цепным или шестеренчатым приводом. Различия в конструкции обусловлены компоновкой центрального туннеля. В кроссоверах мéста больше, поэтому применяют агрегат с цепью, а на легковушках – более компактный вариант с шестернями.
BMW лукавит, называя трансмиссию xDrive постоянным полным приводом. В обычных режимах момент распределяется в соотношении 40:60 в пользу задней оси. При этом муфта почти полностью зажата (при полной блокировке обеспечивается жесткая связь между осями, момент делится поровну). Если же муфта распущена, то весь момент идет на заднюю ось. То есть фактически перед нами постоянный задний привод с автоматически подключаемой передней осью.
А вот еще один рекламный трюк. Производитель утверждает, что муфта может перекинуть вперед до 100% тяги. Это произойдет, если при полностью заблокированной муфте (обе оси жестко связаны) задние колеса повиснут в воздухе или окажутся на абсолютно скользком льду, а под передними будет сухой асфальт. Тогда на передней оси и впрямь можно реализовать 100% крутящего момента, ведь задние колеса не имеют сцепления с дорогой, то есть крутящий момент на них равен нулю. Но никакого волшебства в этом нет – балом правят законы физики, а не уникальная конструкция муфты. Эта задача по плечу любому дифференциалу с жесткой блокировкой. Кроме того, описанная ситуация в обычных условиях нереальна: даже если задние колеса окажутся на зеркальном льду, сцепление шин с покрытием, пусть очень незначительное, все же будет, а вместе с ним появится и незначительная доля передаваемого крутящего момента. А потому 100% на переднюю ось xDrive передать не сможет.
И все же xDrive действительно эффективен и при этом конструктивно прост. Его прекрасно дополняет электронная система курсовой устойчивости DSC, которая позволяет реализовать все достоинства полного привода: она улучшает динамику и управляемость, при этом заботится о безопасности и нисколько не ущемляет амбиций водителя.
ПЛАНОВАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ
С появлением в 2006 году второго поколения кроссовера X5 немного обновили и xDrive. Ограничились доработкой управляющей электроники, наделив систему курсовой устойчивости еще бóльшими правами.
До конструктивных изменений дело дошло спустя два года. На модели X6 в схему «икс-Драйва» внедрили активный задний дифференциал с электронным управлением DPC (Dynamic Performance Control). Он способен перераспределять момент между задними колесами – это избавляет автомобиль от недостаточной поворачиваемости и позволяет ему проходить повороты с большей скоростью, оставаясь на заданной водителем траектории.
У DPC предусмотрена бесступенчатая блокировка, вплоть до 100%. Конструктивно это реализовано добавлением двух планетарных передач и пары многодисковых фрикционных муфт, которыми управляют электроприводы. Впервые подобную схему продемонстрировал еще Mitsubishi Lancer Evolution VII. У BMW она доступна только на кроссоверах Х5 и Х6. Для младших моделей в качестве опции добавили ее упрощенный электронный аналог – Performance Control. Эта функция встроена в систему курсовой устойчивости: в повороте она подтормаживает внутреннее заднее колесо, чтобы добавить момента на внешнем.
Отсутствие других изменений в конструкции трансмиссии xDrive говорит о надежности системы. Представители BMW утверждают, что за все время своего существования серьезных проблем она не доставляла. По статистике, не считая сальников и пыльников приводов, чаще всего выходит из строя серводвигатель управления муфтой. Но происходит это ближе к 300 000 км пробега, а столько накатывает лишь каждый третий, а то и четвертый хозяин. К тому же расположение узла снаружи раздаточной коробки упрощает процедуру замены, да и цена моторчика невысока.
ГОРНЫЙ ЮБИЛЕЙ
В BMW решили отметить 15‑летний юбилей своей линейки кроссоверов большим пробегом по зимним дорогам Черногории. Маршрут не предусматривал бездорожья, но изобиловал горными серпантинами. Собственно, в таких условиях способности системы xDrive и должны раскрываться во всей красе.
Передо мной вся линейка кроссоверов, кроме младшего X1. Машины обуты в зимние нешипованные шины. Перепад температур между равнинной и горной частями маршрута – от небольшого минуса до +15 ºС.
Ограничителями в скорости езды по серпантинам были только здравый смысл и инстинкт самосохранения. Далеко не везде ширина дороги позволяет свободно разъехаться со встречными автомобилями, а большинство поворотов – слепые.
Скажу честно: долго ехать на пределе сцепных свойств шин было страшно и физически сложно. Но в этих условиях xDrive ни разу не заставил понервничать, а иногда и приятно удивлял. Старшие братья Х5 и Х6 с активным задним дифференциалом задорно ввинчивались в шпильки. В спортивном режиме система стабилизации позволяла немного похулиганить и под добавление газа выходить из шпилек боком. А в редких ходовых и открытых поворотах старшие «иксы» при увеличении скорости увереннее опирались внешними колесами, словно вираж превращался в профилированный.
Более сдержанные Х3 и Х4 меньше провоцировали на активную езду. Но Х3 все же смог порадовать в одной потенциально опасной ситуации.
Перед долгожданным открытым поворотом асфальт в зоне торможения был покрыт инеем. Педаль тормоза отчаянно вибрировала, а скорость падала пугающе медленно. Но экстренных мер предпринимать не пришлось: Х3 с запасом вписался в поворот, не потеряв устойчивости. Ну, спасибо xDrive!
Плата за свободу
Свободный (открытый) симметричный дифференциал имеет серьезный недостаток. Он всегда делит крутящий момент поровну. Когда одно колесо теряет сцепление с дорогой, другое останавливается. Для примера: если мы вывесим всего одно колесо на полноприводном автомобиле с тремя свободными дифференциалами в трансмиссии, оно будет беспомощно вращаться, а автомобиль не сдвинется с места. А чтобы машина поехала, применяют различные блокировки дифференциалов, чтобы передать часть момента на колесо (или колёса) с лучшим сцеплением: это самоблокирующиеся дифференциалы, различные муфты или их электронные имитаторы, которые работают под контролем системы курсовой устойчивости.
Фотогалерея
Понравилась заметка? Подпишись и будешь всегда в курсе!
Technologie v autech: pohon všech kol xDrive
Kdo se alespoň trochu zaobírá auty, musel již někdy slyšet slovo xDrive. Písmeno X značí propojení všech kol jedním pohonem u automobilky BMW a můžete jej mít v každém modelu, tedy v klasickém modelu. Výjimkami jsou sportovní modely divize M a elektrické BMW i3. Méně lidí ale ví, že není xDrive jako xDrive – stejný název může značit úplně jiná řešení.
Abych nepředbíhal, pohon všech kol nabídlo BMW zákazníkům poprvé v roce 1985 v modelu BMW 325i Allrad. Vůz měl trvalý pohon všech kol v poměru 37:63 ve prospěch zadní nápravy díky planetárnímu převodu. Jakmile se ale jedna z náprav otáčela rychleji než druhá, ke slovu se dostala viskózní spojka. Rozdílné otáčky mezi přední a zadní nápravou zahřály silikonový olej, který se začal se zvyšující teplotou roztahovat. Tím došlo ke tření mezi vnějšími a vnitřními lamelami a následně k přenosu síly na zadní nápravu. Tímto postupem bylo možné dostat až 80 procent výkonu na nápravu, která nepodkluzovala.
Přečtěte si také
Prohnali jsme BMW X5 v HUMMER centru. Obstálo?
Dnešní xDrive pracuje na docela jiném principu. Základní rozdělení síly zajišťuje variabilní rozdělení kroutícího momentu mezi přední a zadní nápravy prostřednictvím použití lamelové mokré spojky, která se nachází u převodovky. Nové pojetí pohonu všech kol umožňuje systému xDrive modulovat rozdělení kroutícího momentu mezi přední a zadní nápravy podle libosti, vždy se ale začíná s rozdělením v poměru 40:60, opět v prospěch zadní nápravy. Prokluz kol již nedetekuje viskózní spojka, nýbrž elektronika v systémech ABS a DSC. Na pokyn elektroniky umí lamelová spojka sepnout během pouhých 100 milisekund.
Tato doba je víc než dostatečná, motor totiž na pohyb plynu zareaguje minimálně za 200 milisekund. Výhodou xDrive systému je možnost přenést až 100 procent výkonu na jednotlivé nápravy. Mokrá spojka se zapojuje přes vysokorychlostní elektrický servomotor ve tvaru vačky. Stěžejní pro správnou funkci pohonu je spojení s elektronickými pomocníky. Každou (mili)vteřinou vůz kontroluje natočení volantu, kol i samotného vozidla, což kombinuje s údaji sešlápnutí plynového pedálu, aby dokázal předpovědět, kdy prokluz může nastat.
Dnes se však ještě potkáte s jedním systémem xDrive, který pravý BMW fanoušek zavrhne. Jde totiž o haldex páté generace, který najdete v nejnovějším BMW X1 a u řady 2 Active Tourer. Fanoušek BMW vlastně zavrhne už samotné vozy, protože oba disponují motory uloženými příčně, zatímco všechna ostatní BMW pracují s podélně uloženými motory. Právě u příčně uložených motorů jde ruku v ruce pohon předních kol. Kombinaci MPV/SUV, příčně uloženého motoru, pohonu předních kol a haldexu už nadšenec rozdýchává opravdu špatně.
Není třeba však házet modrobílou flintu do žita. Uvnitř aut je mnohem více místa a chování haldexu překvapilo i mě samotného v testu na sněhu. Nejnovější haldex reaguje nejen na prokluz, ale také na natočení kol, a tak je jeho reakce o mnoho lepší. Haldex ale dokáže přesunout na jednotlivé nápravy poslat pouze 50 procent výkonu, i 50 procent vám ale dokáže často vytrhnout trn z paty.
- BMW zbrojí aneb ještě více elektrických a elektrifikovaných modelů
- Test BMW 750e xDrive – Ultraluxusní žehlička
- Co se stane, když táhnete zcela vybitou Teslu?
- Test BMW X5 xDrive 45e jako úsporné rodinné auto – SUV, které moc benzínu nepotřebuje
- Test BMW X5 xDrive 45e – Poprvé za volantem druhé generace plug-in hybridního BMW X5
- Test BMW X3 M40d MHEV (2022) – Radost na čtyřech kolech