Катализатор представляет собой керамическую сотовую конструкцию (соты нужны для того, чтобы увеличить площадь контакта выхлопных газов с поверхностью, на которую нанесен тонкий слой платино-иридиевого сплава). В состав данного напыления входят такие металлы как платина, палладий, родий. Недогоревшие остатки (CO,CH,NO), касаясь поверхности каталитического слоя, окисляются кислородом, присутствующим в выхлопных газах. В результате реакции выделяется тепло, разогревающее катализатор и, тем самым, активизируется реакция окисления. В конечном итоге на выходе из катализатора (исправного) выхлопные газы имеют концентрацию СО2, соответствующую нормам..

Именно СО2 на выходе является причиной наличия катализатора в выхлопной системе.

Однако, наличие катализатора на автомобиле, имеет и свои минусы:

1. Во-первых к нам в страну далеко не всегда прибывают только новые иномарки с минимальным пробегом. Срок службы катализатора при правильной эксплуатации (имеется ввиду использование качественных нефтепродуктов) сопоставим со 100-120 тыс. км пробега автомобиля, после чего рекомендуется его замена, что вполне естественно. Катализатор выполняет фильтрующие свойства, а фильтры, как известно надо менять.

Дальнейшее использование катализатора вполне допустимо (чем и занимаются у нас в России), однако надо четко представлять, что у Вас в выхлопной системе присутствует элемент далеко не со 100-%-ной пропускной способностью. К этому сроку на стенках сот уже осела сажа и продукты недогоревшего масла, которые существенно препятствуют выхлопным газам.

2. Во-вторых - Не секрет, что не всегда Вам на заправке заливают качественный бензин, а ведь это - одна из основных основополагающих нормальной работы катализатора. Для керамических сот с напылением выхлоп, содержащий тетраэтилсвинец-смертелен. В результате попадания тетраэтилсвинца в катализатор соты оплавляются, залипают и проходимость выхлопных газов практически прекращается. По сути, происходит тоже самое, что и при забитии сот сажей и продуктами недогоревшего масла, только гораздо быстрее.

Некачественный бензин - основная опасность для катализатора ! ! !

3. В третьих - наши дороги. Как ни крути, а керамические соты достаточно хрупкий материал и при сильном ударе может треснуть и расколоться. В результате удара соты отходят от стенок катализатора, начинают дребезжать и перемещаться внутри корпуса, в результате чего окончательно раскалываются и рассыпаются, разлетаясь по всей выхлопной системе. Помните для катализатора смертельно, если машина долго не заводится, потому что бензин накапливается в катализаторе и когда машина, наконец, завелась, внутри просходитмини-взрыв, что приводит к разрушению катализатора. По той причине нельзя чтобы машина "подъедала" масло.

Каталитический нейтрализатор выхлопных газов , а сокращённо просто катализатор, стал сейчас уже обязательной опцией для всех выпускаемых автомобилей в развитых странах. Предназначение катализатора - окислять вредные соединения, содержащиеся в выхлопных газах. Конструкция его достаточно проста, но содержание солей платины, родия или палладия сказывается на стоимости катализатора не лучшим образом. Поэтому многие владельцы подержанных иномарок хоть один раз, но стояли перед выбором - покупать ли новую, достаточно дорогую деталь или же искать способы решения проблемы "умершего"нейтрализатора более приемлемые для своего кошелька. Что же необходимо знать для того, что бы принять самое оптимальное решение в выборе того или иного варианта? Сейчас мы и попробуем в этом разобраться.

Какие бывают нейтрализаторы

Во-первых нейтрализаторы различаются по типу носителя, на который непосредственно наносится каталитический слой. Это может быть керамический блок, в виде сот, или блок, выполненый из металлической ленты. Керамические катализаторы более распространены, чем металлические, и менее дорогие. Основной недостаток керамического катализатора - его хрупкость. Достаточно даже несильного удара об камень на дороге, что бы рассыпавшиеся соты своим дребезгом подсказали автовладельцу, что его ждут очередные финансовые затраты на ремонт своего автомобиля. То же самое может произойти, если на полностью прогретом автомобиле заехать в лужу и вода попадёт на раскалённый катализатор. Ещё одной причиной разрушения керамики могут быть неполадки в системе зажигания. Когда при попытке пуска двигателя сразу не происходит воспламенение топлива в камере сгорания, то несгоревший бензин скапливается в ближайшей ёмкости выпускного тракта, а это почти всегда и есть катализатор, и когда, наконец, мотор заводится, то этот скопившийся бензин взрывается, а соты, естественно, рассыпаются. Металлический блок более надёжен и может длительное время выдерживать различные механические нагрузки. Но и керамический и металлический катализаторы одинаково боятся следующих вещей: некачественный или этилированый бензин, попадающие в камеру сгорания масло или антифриз, "левые" технические жидкости, используемые в целях промывки топливной системы, переобогащённая топливная смесь, долгая работа двигателя на холостом ходу. В результате воздействия вышеназваных факторов , помимо потери способности катализатора дожигать вредные примеси, происходит засорение каналов, что приводит к уменьшению их общего проходного сечения, потере мощности и к перегреву самого нейтрализатора, корпус которого может раскаляться даже до красного цвета. Известны случаи, когда от раскалённого катализатора расплавлялась аллюминевая теплозащита и загоралось антикоррозийное покрытие днища. Внутреняя температура неисправного катализатора настолько велика, что керамика может сплавляться и полностью забивать собой проход для выхлопных газов. Ремонт двигателя после этого почти обеспечен. Ещё один неприятный момент - это керамическая пыль. Керамический блок стареющего катализатора, невзирая на его внешнюю целостность и сохранность своих основных свойств, понемногу разрушается, и появляющаяся при этом керамическая пыль попадает в камеру сгорания, а иногда, при разборе двигателя для ремонта, в цилиндрах находят и небольшие кусочки керамики. Нахождение в камере сгорания керамической пыли приводит к преждевременному износу стенок цилиндров и, соответственно, к более раннему ремонту двигателя. Такие вот неприятности могут быть от детали, которая вроде бы отрицательно себя никак не проявляет. Не зря в Европе катализаторы меняют через 100000 км. пробега, невзирая на то, рабочий он или нет.

Место расположения катализаторов - второй отличительный признак, важный для автовладельца. У большинства автомобилей каталитический конвертер расположен или сразу за приёмной трубой глушителя или совместно с ней, составляя одну деталь. Другой вариант расположения нейтрализатора это когда он находится непосредственно в выпускном коллекторе или же сразу за ним, перед приёмной трубой. На автомобилях конца 90х годов и начала 21 века, катализатор, как правило, находится в коллекторе - такая конструкция облегчает выполнение экологических норм ЕВРО 4. Близкое расположение катализатора к камере сгорания обеспечивает более быстрый его прогрев до рабочей температуры и лучше сохраняет от внешних воздействий и резких перепадов температуры, но сам коллектор очень часто от этого страдает. Треснутый коллектор - одно из последствий перегрева катализатора, а стоимость коллектора с катализатором обычно намного выше, чем стоимость простого. Поэтому владельцы автомобилей с таким расположением катализатора вынуждены, в случае его выхода из строя, платить больше и за деталь и за работу по её установке.

Какие же признаки неисправного катализатора?

Существуют два варианта неисправности катализатора:

От времени катализатор "забился", т.е. уменьшилась пропускная способность выхлопных газов. Признаками такого случая является ощущение того, что машина не "тянет", происходит ухудшение динамики разгона и мощности автомобиля, иногда плавает стрелка оборотов на холостом ходу

Второй вариант более критичный – т.е. катализатор уже разрушился и Вас беспокоит звук либо дребезжание рассыпавшихся керамичение сот или гудение пустого бочка.

На машины объемом до 2 л. самый приемлимый вариант это установка универсального пламегасителя, выполненного из нержавейки. То есть, вместо Вашего катализатора вваривается бочок пламегасителя, причем в отличие от многих других сервисов, которые используют штатные пламегасители от Фольксвагена, мы разработали специальный пламегаситель. В чем же разница:

штатный пламегаситель представляет собой бочок с прямоточной перфорированной трубой, наши пламегасители выполнены с более сложными внутренностями и более приспособлены для выполнения функции разбивания первичного потока выхлопных газов и облегчение работы основного резонатора (одна из функций катализатора, кроме дожигания).

и, как сказано ранее, наш пламегаситель выполнен из нержавеющей стали, которая более устойчивая к корозии, чем аллюминизированная сталь штатных пламегасителей.

Есть более качественный и дорогой вариант, который применяется для мшин объемом от 2-ух литров: изготовление пламегасителя на базе корпуса Вашего катализатора. Т.е. катализатор вскрывается по периметру и вместо керамичесских сот внутрь вставляется сложная перфорированная система. Т.е. по-сути это получается пламегаситель, но при этом она имеет ряд преимуществ: у Вас остается Ваша штатная деталь, которая выполнена из нержавеющей стали (причем, очень хорошей), сохраняется геометрия выхлопной системы, что очень важно, и по уровню звука такой пламегаситель лучше всего, почти, как у машины с катализатором.

Возможна установка универсального катализатора (160$), который вваривается вместо бочка штатного катализатора.

Варианты замены катализатора

Катализатор вышел из строя - что же делать? Далеко не для всех ответ на этот вопрос ясен как белый день - конечно же купить и поставить новую оригинальную деталь. Для некоторых стоимость такой детали выглядит просто нереальной, а другие не видят смысла выкладывать некоторую сумму на то, что не является такой уж необходимостью. Тем более, что отношения автовладельцев с экологическим контролем в России достаточно лояльные. Поэтому даже те, кто обслуживается только у оф. дилеров, с "катализаторной" проблемой часто обращаются в фирмы, специализирущиеся на системе выпуска.

Другой вариант - установить не штатную, оригинальную деталь, а универсальный катализатор, который существенно дешевле. Для автомобилей с дополнительными кислородными датчиками, расположенными после катализатора, такой вариант является чаще всего единственной альтернативой оригинальной детали, т.к. если нет возможности перепрограмировать мозги на безкатализаторный режим, то третий вариант - замена катализатора на пламегаситель - здесь не подойдёт. Универсальный катализатор, так же как и универсальный пламегаситель, нельзя установить только на те машины, где коллектор с катализатором составляют одно целое или когда корпус нейтрализатора чугунный, что обычно бывает у нейтрализаторов, расположенных сразу после выпускного коллектора. Бывают и исключения - если есть достаточно места, и коллектор не чугунный, а из нержавеющей стали. Универсальный катализатор рекомендуется ставить не керамический, а металлический, только тогда есть гарантия, что катализатор снова не рассыпется, а прослужит долгое время. Самый же распространённый вариант - это всё-таки замена на пламегаситель. Основные его плюсы - более низкая стоимость и исключение возможности повтора возникновения проблемы с вновь установленным катализатором. Особенно это актуально для моторов с большим пробегом, где даже новый оригинальный нейтрализатор прослужит совсем недолго. Весомость этих плюсов достаточно велика для того, что бы подавляющее большинство автовладельцев выбрали именно этот вариант, а мягкость отечественных норм по содержанию в выхлопе вредных примесей является дополнительным стимулом для принятия решения в пользу пламегасителя. Дополнительно про пламегасители можно прочитать в одноимённой статье

Выхлопная система автомобиля
Выхлопная система автомобиля предназначается для выпуска отработанных газов, а также для уменьшения шума при выбросе их в атмосферу. Выхлопная система автомобиля выполняет важную роль в его эксплуатации. Выхлопные системы состоят из выпускного коллектора, приемной трубы, катализатора, лямбда-зонда, среднего глушителя, гофры, резонатора и непосредственно самого глушителя или заднего глушителя. При этом сама выхлопная система выполняет функции: снижения шума, нейтрализации токсичных элементов, создает необходимое сопротивление потока выхлопных газов. Это влияет на эксплуатационные параметры транспортного средства. Кроме того, выхлопная система играет не последнюю роль в экстерьере автомобиля. Любители услышать от машины спортивный звук, вместо штатного заднего глушителя имеют возможность установить спортивный глушитель, который придаст автомобилю еще и красивый вид.

а – без нейтрализатора
б – с нейтрализатором
в – схема прохождения отработавших газов
1 – кронштейн крепления приемной трубы
2 – прокладка
3 – приемная труба
4 – подушка подвески глушителя
5 – дополнительный глушитель
6 – хомут соединения труб глушителей
7 – основной глушитель
8 – задняя подушка подвески глушителя
9 – датчик кислорода (лямбда-зонд)

10 - трехкомпонентный нейтрализатор
11 – корпус дополнительного глушителя
12 – впускная перфорированная труба
13 – глухие перегородки
14 – выпускная перфорированная труба
15 – корпус основного глушителя
16 – левая перфорированная труба
17 – передняя глухая перегородка
18 – средняя глухая перегородка
19 – задняя глухая перегородка
20 – задняя перфорированная труба
21 – правая перфорированная труба

Коллектор предназначен для соединения нескольких выхлопных выходов в один. Резонатор снижает уровень шума. Средняя труба соединяет резонатор с глушителем. Катализатор - это элемент выхлопной системы автомобиля, предназначенный для дожига выхлопных газов до экологически чистых. Для нормальной работы катализатора необходимо обеспечить постоянное оптимальное соотношение воздуха и топлива в рабочей смеси, поступающей в камеру сгорания. Для обеспечения этого соотношения предназначен лямда - зонд.

Введение.

Первая редакция настоящей статьи была написана осенью 1992 года. Тогда, также как и сейчас, ощущался значительный недостаток информации об автомобилях с постоянным полным приводом и их отличиях от традиционных внедорожных автомобилей с отключаемым полным приводом. Предыдущие редакции статьи были дополнены информацией о последних разработках в этом направлении. Настоящая статья получила очень хорошие отзывы в сети Интернет.

Определения.

Очень важно с самого начала определиться с терминологией поскольку для любого четырехколесного транспортного средства AWD и 4WD означают в общем одно и то же.

Говоря обобщенно AWD подразумевает постоянный или автоматически подключаемый полный привод, а 4WD - полный привод, подключаемый и отключаемый вручную.

В автомобильной индустрии эта терминология обычно соблюдается, но не во всех случаях. Так например новоиспеченные AWD Ford Tempo и Subaru Justy на самом деле являются автомобилями с ручным подключением полного привода, как и более ранняя Subaru GLs.

Существует еще достаточно двусмысленный термин - полный привод, подключаемый при необходимости (on demand four wheel drive), который может означать либо автоматически подключаемый полный привод, либо полный привод, подключаемый и отключаемый вручную.

Автомобильная пресса несет на себе большую часть ответственности за путаницу в этом вопросе. Ошибки подобного рода встречаются довольно часто и вызваны неаккуратным использованием этих двух терминов. В настоящей статье вышеупомянутые термины используются свободно. Там, где это необходимо вносятся дополнительные уточнения.

Дифференциалы.

Дифференциалом называется набор шестерен, который распределяет крутящий момент приходящий от трансмиссии между двумя исходящими валами.У переднеприводных или заднеприводных автомобилей он позволяет обоим ведущим колесам вращаться с различными скоростями для того, чтобы автомобиль мог поворачивать без сопротивления.

Полноприводные системы постоянного действия должны иметь три дифференциала которые передают мощность ко всем четырем колесам и обеспечивают поворот без сопротивления - это передний, задний и центральный дифференциалы. Центральный дифференциал необходим, потому что расстояние, которое проходят в повороте передние поворачиваемые колеса не равно расстоянию, проходимому задними колесами.

Мощность отбираемая у коробки передач распределяется центральным дифференциалом между приводными валами идущими к переднему и заднему дифференциалам.

Полноприводные системы с ручным подключением полного привода как правило не имеют центрального дифференциала поэтому их использование на сухой дороге связано с определенными неудобствами. Когда полный привод включен передняя и задняя ось связаны напрямую и будут вращаться с одинаковыми скоростями. Поэтому разница скоростей вращения между передними и задними колесами в повороте будет обеспечиваться за счет проскальзывания покрышек, что приводит к повышенному их износу.

Блокировка дифференциалов.

Является основным камнем преткновения в технологии полного привода поскольку оказывает огромное влияние на поведение автомобиля на дороге. Если рассмотреть простейший пример AWD с тремя "свободными" дифференциалами, то становится ясно, что автомобиль может быть обездвижен при потере сцепления хотя бы одного из четырех колес. Особенностью простого "свободного" дифференциала является то, что он перераспределяет мощность в пользу оси, имеющей меньшее сопротивление. Таким образом если одно колесо теряет сцепление с дорогой вся развиваемая мощность передается на него. При этом полноприводный автомобиль имеет вдвое больше шансов потерять сцепление одного ведущего колеса с дорогой, чем автомобиль с приводом на одну ось. А поскольку использование полноприводного автомобиля предполагает более частую езду в плохих дорожных условиях для него становится очень важным наличие какой-либо блокировки дифференциалов. Все автомобили с постоянным полным приводом предлагающиеся на рынке сегодня такую блокировку имеют. Для лучшего понимания этой концепции стоит проследить эволюцию полноприводных систем с самого начала до современных высокотехнологичных образцов.

Audi был первым автопроизводителем, который успешно начал продавать автомобили с постоянным полным приводом под торговой маркой quattro с 1981 года в Европе и с 1983 года в США. (В США этот автомобиль более известен под именем Turbo quattro Coupe, а в мире под названием Ur quattro). Эти автомобили добились больших успехов в ралли, выиграли несколько титулов в мировых первенствах и поразили мир автомобильной промышленности поскольку до этого полноприводная схема никогда не ассоциировалась с высокими техническими характеристиками. Хотя еще в 1966 году появился Jensen FF с постоянным полным приводом и антиблокировочной системой тормозов он не имел коммерческого успеха и оставил Audi честь совершить технический переворот в общественном мнении и оставить свое имя в истории как родоначальника постоянного полного привода.

В восьмидесятых годах руководство Audi приняло решение оснастить полным приводом и присвоить имя quattro всей выпускаемой гамме моделей. Первое поколение quattro имело простые блокировки центрального и заднего дифференциалов, которые жестко блокировали один или оба дифференциала (не допуская разных скоростей вращения) для преодоления самых сложных дорожных ситуаций. Когда центральный дифференциал заблокирован, то для обездвиживания автомобиля необходимо, чтобы сцепление с дорогой потеряли одно переднее и одно заднее колесо. При двух заблокированных дифференциалах для обездвиживания необходима потеря сцепления уже трех - двух задних и одного переднего - колес. Блокировки на этих моделях Audi включались и выключались вручную, что было не очень удобно, поскольку требовало от водителя дополнительного внимания. Как выяснилось многое водители забывали выключать блокировки после преодоления трудных участков.

Дальнейшие разработки постоянного полного привода двигались в направлении автоматически блокируемых дифференциалов.

Первой появилась вязкостная муфта (в дальнейшем - ВМ)

Первой появилась вязкостная муфта (в дальнейшем - ВМ), в корпусе которой находилась специальная силиконовая жидкость, которая позволяла поддерживать небольшую разницу скоростей вращения между двумя осями, но увеличение проскальзывания приводило к резкому увеличению вязкости этой жидкости, которая блокировала муфту. Было изобретено два совершенно разных способа применения вискомуфты в полноприводной трансмиссии.

Некоторые производители использовали обычные дифференциалы в паре с ВМ, которая при необходимости автоматически блокировала дифференциал. Такая схема используется в трансмиссии современных Mitsubishi Eclipse GSX и полноприводных Subaru с ручной коробкой передач, а так же снятых с производства BMW325ix и полноприводной Toyota Celica turbo.

В процессе разработки полноприводной трансмиссии инженеры Audi тоже пытались использовать ВМ, но совершенно другим образом. В их схеме автоматически отключаемого полного привода ВМ использовалась вместо центрального дифференциала. В этом случае автомобиль в основном имеет передний привод и незначительная разница скоростей вращения между передней и задней осью в повороте корректируется работой ВМ. При проскальзывании колес передней оси разница скоростей вращения увеличивается до того момента, когда ВМ начинает передавать часть крутящего момента на заднюю ось и автомобиль становится полноприводным. Разница между этой схемой и предыдущей в том, что в первом случае мы имеем постоянный полный привод с автоматической блокировкой дифференциала, а во втором - автоматически включаемый и отключаемый полный привод.

Такая система никогда в последствии на использовалась в автомобилях Audi, но была взята на вооружение фирмой Volkswagen, которая выпустила на рынок полноприводную схему Syncro. Простота этой схемы привела к тому, что она использовалась большим количеством производителей в огромном диапазоне моделей - от минивэнов до такой экзотики, как современные Porsche 911 Turbo и Carrera 4 и Lamborghini Diablo VT (они, конечно имеют постоянный привод на задние колеса). Самая свежая версия полного привода от Volvo тоже построена по этой схеме с необычной примесью устройств ограниченного трения - система управления тягой (traction control) в передней оси и механический дифференциал ограниченного трения - в задней. Некоторые автомобильные издания нашли эту систему не совсем доведенной.

Следующим этапом было использование дифференциала Torsen (от TORque SENsing - чувствительный к моменту) в конструкции второго поклоения quattro. В конце семидесятых, в процессе разработки первой схемы quattro специалисты Audi даже вели переговоры с владельцем патента на ВМ - FF Development, но впоследствии схема с ВМ была отклонена по причинам, которые станут понятными дальше.Дифференциал Torsen был изобретен американской фирмой Gleason Сorp., имел все достоинства ВМ и не имел ее недостатков. Это полностью механическое устройство, работа которого основана на принципе червячной передачи, а подробное описание выходит за рамки настоящей статьи. Однако его характеристики достаточно интересны. В нормальных условиях Torsen распределяет крутящий момент в пропорции 50:50. Но если колеса одной из осей начнут проскальзывать момент начнет перераспределяться в пользу оси, колеса которой имеют лучшее сцепление с дорогой, другими словами работа дифференциала Torsen прямо противоположна работе обычного дифференциала. Максимальное достижимое перераспределение момента - 80:20 в зависимости от шага червячной передачи. А поскольку конструкция Torsen полностью механическая процесс блокировки происходит моментально в отличие от ВМ, которой нужно некоторое время, пока жидкость "схватится". Поэтому Torsen более чувствителен к пробуксовке, чем ВМ. Процесс блокировки Torsen имеет более прогрессивную характеристику. (Инженеры Porsche отказались от ВМ в трансмиссии 964 Carrera 4 потому, что ВМ имеет экспоненциальную, а не линейную характеристику блокировки, чем объясняется ее худшая управляемость).

Еще более важным преимуществом Torsen является то, что он не блокируется и не пытается выровнять разности скоростей при торможении позволяя всем четырем колесам вращаться независимо при отсутствии тяги. Torsen блокируется только под тягой в то время, как ВМ и под тягой и при ее отсутствии. Torsen реагирует на крутящий момент, в то время как ВМ на обороты.

Реакция ВМ на обороты вызывает много инженерных проблем. Антиблокировочная система тормозов, например, определяет начало блокировки одного из колес по разнице скоростей вращения всех четырех колес. Наличие в трансмиссии механизма, который пытается выровнять скорости вращения всех четырех колес создает серьезные проблемы для АБС.

Для преодоления этой проблемы инженеры вынуждены идти на разные ограничения. Специалисты Mitsubishi отложили внедрение АБС на первом поколении модели GSX, а в дальнейшем АБС и ВМ в заднем дифференциале ограниченного трения стали взаимоисключающими опциями. В системе VW Syncro полный привод при нажатии на педаль тормоза просто отключался посредством второго сцепления. Подобную же особенность имеет большинство других автомобилей использующих схожую схему с ВМ. Доходило даже до того, что управляющий компьютер победителя мирового чемпионата по ралли Lancia Delta Integrale увеличивал крутящий момент двигателя, чтобы уменьшить сопротивление ВМ при торможении. В самых примитивных системах использовалась обгонная муфта. В результате с одной стороны при торможении полный привод отключался, с другой - он не работал при движении задним ходом.

Самым простым способом уменьшения сопротивления ВМ было уменьшение эффективной вязкости жидкости. Это в свою очередь означает, что уменьшится эффективность блокировки ВМ, что в принципе приемлемо для автомобилей, эксплуатирующихся преимущественно в нормальных дорожных условиях. В общем привлекательность ВМ не в ее высоких характеристиках, а в простоте и дешевизне.

В конце восьмидесятых Porsche и Mercedes вывели на рынок системы полного привода различавшиеся по своей степени сложности. Система 4Matic фирмы Mercedes использовала датчики АБС для определения проскальзывания колес. На нормальном сухом покрытии Mercedes был нормальным заднеприводным автомобилем. Когда сенсоры АБС определяли начало скольжения колес задней оси они выдавали на управляющий процессор сигнал заблокировать гидравлическую многодисковую муфту, передающую тягу на переднюю ось. Степень блокировки изменялась процессором по прогрессивной характеристике. Когда процессор определял необходимость в еще больших сцепных качествах он посылал управляющий сигнал на вторую муфту, блокирующую задний дифференциал. При нажатии на педаль тормоза обе муфты разъединялись одновременно для того, чтобы обеспечить песперебойную работу АБС.

Таким образом Mercedes 4Matic представляет собой систему автоматически подключаемого полного привода. Причина, по которой Mercedes пошел на разработку такой сложной системы заключалась по словам представителей фирмы в том, что они не хотели отпугнуть своих почитателей постоянным полным приводом, который по причине передачи части крутящего момента на переднюю ось может "изменить традиционное ощущение от управления Mercedes". Можно также предположить что Mercedes не мог себе позволить использовать более простую схему, чем Audi, которая на рынке занимает более низкую позицию. Практически же система 4Matic работала не лучше и не хуже других систем постоянного полного привода, но ее стоимость и сложность снижали ее привлекательность. Сейчас Mercedes отказался от такой системы и новые полноприводные машины, включая перспективный M класс оборудуются постоянным полным приводом. А система, подобная первой версии 4Matic нашла свое применение на автомобиле Nissan Skyline GTR.

Инженеры Porsche использовали в конструкции модели 959 подобную Mercedes (но иным способом реализованную) схему с дополнительными муфтами, где центральный дифференциал (в общем то просто гидравлическая муфта) был заблокирован постоянно, и разблокировался только для облегчения парковки. Распределение момента у Porsche 959 изменялось в зависимости от нагрузки и дорожных условий при помощи переменной степени блокировки муфты с прогрессивной характеристикой. В этой системе в отличие от всех других схем полного привода распределение момента не зависело от проскальзывания ведущих колес. В любой другой системе полного привода момент распределяется в постоянной пропорции до тех пор пока не наступает проскальзывание колес, после чего различные механизмы ограниченного трения изменяют эту пропорцию. В Porsche 959 компьютер системы полного привода получал информацию из многих источников, включая положение заслонки, угол поворота руля, ускорения и даже датчика давления турбонаддува. При движении по прямой с максимальным ускорением система отдавала до 80% тяги на задние колеса (при нормальном распределении 40% впереди 60% сзади) даже если все четыре колеса вращались с одинаковой скоростью. Эта система была наиболее сложной и изощренной среди всех когда либо сконструированных систем полного привода.

После 959 пришла модель 964, которая была представлена в 1989 году как 911 Carrera 4. Представители Porsche заявляли, что ее система полного привода была дальнейшим развитием системы, применявшейся в 959 и соответственно более передовой. Но на самом деле это была система с постоянным раздаточным соотношением, такая же как все остальные, с компьютерным управлением муфтами, используемыми в качестве устройств ограниченного трения. Изюминкой этой системы было то, что совместное использование датчиков скорости и ускорения и управляемой компьютером блокировки заднего дифференциала было призвано предотвращать свойственную 911 модели чрезмерную избыточную поворачиваемость при добавлении газа в повороте. Когда компьютер определял неминуемость заноса задней оси задний дифференциал начинал блокироваться. Таким образом благодаря использованию системы полного привода с "умными" дифференциалами инженерам Porsche удалось превратить бенгальского тигра в котенка. В общем то это и было главной причиной внедрения системы полного привода в конструкцию 911, поскольку Porsche 911 с ее распределением веса в пользу задней ведущей оси не очень то нуждалась в увеличении сцепления.

В 1993 году инженеры Porsche представили совершенно новую конструкцию задней подвески для модели 911. Заднеприводная версия стала вполне управляемой и необходимость сложной компьютеризованной системы полного привода отпала. Полноприводная версия этой машины (модель 993) имеет более простую, легкую и дешевую автоматически подключаемую систему полного привода с ВМ, похожую на ту, которая используется в VW Golf Syncro и большинстве минивэнов. Тем не менее "умный" задний дифференциал, который победил чрезмерную избыточную поворачиваемость этой машины был сохранен для подавления любых рецидивов этой особенности. Новый Porsche 911 (996) С4 с двигателем водяного охлаждения оборудован почти такой же системой, как та, что использовалась на 993 C4, но с дополнительной системой обеспечения устойчивости, управляемой компьютером. Это несколько разочаровывающая ситуация, в которой Porsche - некогда беспорный лидер в этом вопросе до сих пор оборудует свои полноприводные версии вязкостной муфтой, в то время как многие другие - VW Golf 4Motion и Jeep Grand Cherokee 1999 модельного года, например, перешли к более продвинутым системам.

Subaru так же заслуживает особого упоминания в этой статье, поскольку в трансмиссии моделей Legacy и Impreza (включая и Outback) с автоматической коробкой передач используется система полного привода с микропроцессорным управлением подобная Mercedes 4Matic, Audi A8/V8 с АКПП и ранним моделям Porsche. Использование такой сложной системы, которая к тому же хорошо себя зарекомендовала, в относительно недорогих автомобилях действительно впечатляет. В последнее время и другие автопроизводители приняли подобные системы на вооружение. Honda CR-V, VW Golf 4Motion 1999 модельного года и автомобили, построенные, как Audi TT, на его платформе оборудованы концептуально схожими полноприводными трансмиссиями.

В трансмиссии Audi V8 и A8 с АКПП также используется управляемая микропроцессором муфта, которая блокирует центральный дифференциал подобно описанным выше системам. Одной из причин использования такой схемы является то, что АКПП предоставляет готовый источник гидрожидкости под давлением, которая необходима для блокировки муфты. Эта система представляет собой первый успешный опыт Audi по совмещению автоматической трансмиссии с полноприводной схемой quattro. За исключением Audi A8 современные модели quattro с АКПП используют центральный дифференциал Torsen.

Распределение момента

Вопрос о распределении момента всегда был слегка запутанным. В общем распределение момента между осями в условиях, когда ни одно из колес не проскальзывает, остается постоянным у всех автомобилей с полным приводом (за исключением Porsche 959). Для автомобилей с постоянным полным приводом наиболее распространенным отношением является 50:50, хотя бывают и варианты 30+% - на переднюю ось, 60+% - на заднюю. Вторая пропорция обычно применяется на автомобилях, которые изначально были заднеприводными, в то время, как первая - на автомобилях изначально переднеприводных.

Для систем с подключаемым полным приводом с ВМ распределение момента обычно выбирается как 95% - на переднюю ось, 5% - на заднюю. В связи с этим существует мнение, что постоянно имея 5% крутящего момента на задней оси такие системы должны рассматриваться, как системы с постоянным полным приводом. Вне зависимости от весомости этого аргумента фактом является то, что основной причиной передачи части крутящего момента на заднюю ось является желание обеспечить некоторое скольжение в ВМ и тем самым поддерживать ее в состоянии начала блокировки, для того, что бы минимизировать ее "задумчивость" при начале скольжения передних колес. При такой схеме ВМ всегда "думает", что передние колеса слегка проскальзывают относительно задних, даже если все колеса вращаются с одинаковой скоростью, что достигается слегка различными отношениями главной передачи для передних и задних колес.

Стандартная идея о скольжении предполагает сценарий, когда одно или более колес проскальзывает при движении автомобиля на скользком покрытии. Существует тем не менее еще одна ситуация, которую нужно принимать во внимание, говоря о скольжении. Вспомним, что передние колеса в повороте проходят большее расстояние, чем задние. Таким образом устройству, ограничевающему трение в центральном дифференциале "кажется", что передние колеса проскальзывают по отношению к задним и это устройство перераспределяет момент в пользу задней оси. Для машин с большей долей веса, приходящейся на переднюю ось, как, например, Audi этот эффект позволяет увеличить поворачивающую силу на передних колесах. Такая небольшая оптимизация распределения момента позволяет Audi значительно уменьшить недостаточную поворачиваемость присущую Audi quattro первого поколения.

Рассмотрим Mercedes ML 320 где используется свободный центральный дифференциал и система контроля тяги на всех четырех колесах. Когда перед или зад полностью потеряют сцепление с дорогой система перебросит весь момент на другую сторону. Теоретически, если поднять заднюю часть автомобиля домкратом, то система передаст 100% крутящего момента на переднюю ось, превращая автомобиль в переднеприводный и наоборот. В действительности, поскольку контроль тяги просто повышает давление в соответствующем тормозном контуре, а не блокирует колесо полностью, на переднюю соь будет передаваться меньше, чем 100% момента.

Но самое главное - запомнить, что указанное для этого автомобиля распределение момента 37:63 в пользу задней оси действует только тогда, когда ни одно из колес не проскальзывает. В приведенном выше примере с поддомкрачиванием одной из осей система AWD с любым типом блокировки может теоретически изменить перераспределение момента с 50:50 (или любого другого) до 0:100 или 100:0 в зависимости от того, насколько полно осуществляется блокировка. Mercedes не указывает коэффициент блокировки, который обеспечивает система контроля тяги, поэтому невозможно сказать каков реальный диапазон перераспределения момента в предельных условиях. Системы с ручным подключением полного привода без центрального дифференциала, так же как и первые системы постоянного полного привода с ручными блокировками имеют диапазон распределения момента от 100:0 до 0:100. Эти экстремальные значения также означают, что между осями не допускается разницы скоростей, вот почему большинство современных систем никогда не достигают 100% перераспределения тяги. Коэффициент блокировки 80% позволит беспрепятственно обеспечить небольшую разницу скоростей между осями.

В случае, если система имеет полную блокировку центрального дифференциала это приводит к тому, что каждая ось должна иметь запас прочности, чтобы передать все 100% мощности, выдаваемой двигателем, хотя большую часть времени они не будут загружены более, чем на 50%. Это приводит к практически неубиенной трансмиссии срок службы которой может намного превысить срок службы автомобиля. Негативной стороной этой особенности является то, что удвоение вращающихся масс приводит к снижению разгонных показателей автомобиля, что становится особенно заметным для автомобилей с АКПП, так как они обычно имеют более высокую первую передачу.

Системы управления курсовой устойчивостью

Новейшие тенденции в развитии динамики автомобилей - использование систем управления курсовой устойчивостью, которые, используя уже существующее оборудование АБС и полного привода с микропроцессорным управлением, помогают оптимизировать сцепление автомобиля с поверхностью. Наиболее современные системы полного привода умеют изменять распределение мощности в соответствии со сцепными свойствами каждого из колес, что приводит к очень безопасному нейтральному поведению автомобиля при выходе из поворота под тягой. В то же время эти системы не работают, если водитель полностью отпустил педаль газа в повороте.

Вспомним, что Porsche победили подобную ситуацию используя задний дифференциал с прогрессивной блокировкой. В дополнение к этому новейшая 996 Carrera 4 умеет выборочно подтормаживать отдельные колеса, когда автомобиль управляется на пределе своих возможностей. К примеру для корректировки заноса задней оси подтормаживается внутреннее заднее колесо, а при сносе передней оси - внешнее переднее. Это происходит независимо от желания водителя. Такие системы уже стали появляться и на других более дорогих автомобилях и, несомненно, со временем станут такими же распространенными, как и АБС.

Точка зрения потребителя

Многие потенциальные покупатели полноприводных автомобилей интересуются приводит ли большее количество "железа" к большим проблемам или значительному повышению расхода топлива. Мировая практика показывает, что системы постоянного полного привода не приносят никаких специфических проблем. Вероятность отказа дополнительных приводных валов и шестерен не более вероятности того, что восьмицилиндровый двигатель откажет только потому, что в нем в два раза больше цилиндров, чем в четырехцилиндровом. Это неплохая аналогия, потому что при распределении тяги между четырьмя колесами нагрузки на трансмиссию меньше.

Те схемы, которые основаны на использовании датчиков АБС для блокировки диффернциалов будут страдать от технических проблем не более, чем любой другой автомобиль оснащенный АБС.

На самом деле недоверие к постоянному полному приводу вызвано использованием автомобилей с ручным подключением полного привода, где делаются постоянные попытки упростить этот процесс при помощи различных автоматически блокирующихся ступиц и/или разных дополнительных приспособлений. Системы постоянного полного привода проще по конструкции поскольку в нет необходимости в этих "упрощающих" приспособлениях и всех деталях, связанных с ними.

Обвинения в том, что автомобили с полным приводом расходуют много горючего справедливы только по отношению к системам с ручным подключением полного привода. Системы с постоянным полным приводом и центральным дифференциалом в отличие от систем с подключаемым полным приводом не приводят к чрезмерной деформации покрышек при повороте. Более того исследования Audi показали, что потери на сопротивление качению у автомобиля с приводом на одну ось превосходят потери вызванные большим весом и инерцией автомобилей с постоянным полным приводом.

Системы с ручным подключением полного привода в сравнении с системами постоянного полного привода

Использование в трансмиссии автомобиля ручного включения полного привода приводит к значительным трудностям в настройке подвески. Для автомобилей с управляемыми передними колесами передние колеса в повороте должны проходить большее расстояние, чем задние.

Из-за отсутствия центрального дифференциала задние колеса должны проскальзывать для выравнивания скоростей вращения и таким образом частично теряют сцепление с дорогой в повороте. При этом автомобиль получает излишнюю поворачиваемость, что для среднестатистического водителя не является безопасным. Для корректировки этого передним колесам придается большой положительный угол развала. В результате передние колеса имеют меньшее пятно контакта с дорогой и соответственно меньшее сцепление в повороте. И все это только для того, чтобы обеспечить автомобилю нейтральную поворачиваемость при включенном полном приводе. Когда полный привод отключен, что в общем-то является более частой ситуацией, автомобиль приобретает значительную недостаточную поворачиваемость, поскольку тенденция к проскальзыванию задних колес в повороте уменьшается. АБС в режиме полного привода, когда она бывает очень нужна, тоже будет отключена.

Нет необходимости приводить дополнительные аргументы, чтобы понять, что подключаемый вручную полный привод имеет массу недостатков по сравнению с постоянным или автоматически подключаемым полным приводом, которые способны динамически перераспределять тягу между осями в зависимости от того, какая из них имеет худшее сцепление с дорогой. Системы постоянного и автоматически подключаемого полного привода полностью предсказуемы и могут быть настроены под каждый конкретный автомобиль для достижения максимального эффекта.

Средний потребитель обычно имеет тенденцию недооценивать необходимость высокой управляеости. Выражение "Я не собираюсь участвовать в гонках на моей машине" можно услышать довольно часто. Тем не менее, если оценивать автомобиль, как средство передвижения нельзя не оценить его управляемость. Автомобиль с хорошей управляемостью, такой как перечисленные выше полноприводные модели, снижает трудность прохождения поворотов, делает этот процесс более предсказуемым. При этом среднестатистический водитель будет чувствовать себя более комфортабельно и уверенно, будет меньше снижать скорость при прохождении поворотов, что приведет к меньшим потерям крутящего момента и в свою очередь меньшим потерям энергии на очередное ускорение автомобиля. Другими словами такой автомобиль будет более энергетически эффективным. К сожалению такая точка зрения вообще никогда не рассматривается при обсуждении достоинств тех или иных схем.

К несчастью до сих пор нередко посредственные системы с ручным подключением полного привода используются в современных автомобилях для активного отдыха, что отнюдь не соответствует их высокой цене. С концептуальной точки зрения ничего не препятствует этим машинам иметь постоянный полный привод. По мнению автора основными причинами отсутствия прогресса на рынке малых грузовиков и автомобилей для активного отдыха являеюся безразличие к потребителю и отсутствие критики со стороны средств массовой информации.

Утверждение о том, что системы постоянного полного привода не способны работать в тяжелых внедорожных условиях так же успешно, как и устаревшие системы с отключаемым полным приводом далеко от истины. Range Rover к примеру начал оборудовать свои автомобили постоянным полным приводом с центральным дифференциалом с первой машины сошедшей с конвейера в 1976 году. И в трансмиссии военного Hummer вместо жесткого соединения осей используется Torsen дифференциал. Как известно внедорожные способности этих автомобилей не вызывают никаких сомнений.

Отдельно должен быть упомянут Jeep Grand Cherokee 1999 модельного года, который стал первым из производимых большой серией автомобилей для активного отдыха с намного более современной системой полного привода, чем имеют большинство его собратьев. Все три дифференциала Grand Cherokee имеют прогрессивную блокировку с гидравлическим приводом в результате чего трансмиссия этого автомобиля может передать весь крутящий момент к одному колесу, которое имеет наилучшее сцепление с дорогой. К сожалению эта очень современная система полного привода предлагается только, как опция и покупатели, которые сомневаются или не доверяют достижениям технологии могут купить автомобиль с обычной системой 4WD/AWD, которая не обязательно будет надежнее из-за большого количества выбираемых опций.

Советы желающим приобрести автомобиль 4WD/AWD

Избегайте автомобилей с системами полного привода, подключаемыми вручную вне зависимости от отсутствия или наличия любых "упрощающих" устройств.

Избегайте гибридных систем с ручным переключением режимов постоянный/подключаемый полный привод.

Автор рекомендует системы с постоянным или автоматически подключаемым полным приводом, которые превосходят все остальные с инженерной точки зрения.

Большим плюсом является наличие дифференциала ограниченного трения в заднем приводе или системы управления тягой на 4-х колесах.

http://www.g-class.ru