30 лет полноприводных бмв: от механических к гибридным системам awd

Водитель всегда в выигрыше.

Водитель постоянно может наслаждаться преимуществами системы xDrive – ведь поток мощности непрерывно адаптируется к конкретным условиям движения. Вот несколько примеров:

1. 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. Затем система распределяет крутящий момент между задними и передними колесами в переменном отношении.
2. При прохождении поворотов мгновенное перераспределение крутящего момента снижает недостаточную или избыточную поворачиваемость: если заднюю часть автомобиля начинает заносить к наружной стороне поворота, то система xDrive сильнее замыкает многодисковую муфту и направляет больше крутящего момента к передним колесам. В результатепередача боковых сил задними колесами восстанавливается, и автомобиль стабилизируется. В сочетании с DSC система распознает тенденцию к избыточной поворачиваемости на очень ранней стадии и вмешивается, еще прежде чем водитель успеет заметить изменение ситуации: BMW с xDrive проходит поворот буквально как по рельсам.
3. Аналогичная картина наблюдается при сильной недостаточной поворачиваемости. Если передние колеса начинает сносить к наружной стороне поворота, то эта тенденция к недостаточной поворачиваемости распознается по информации системы DSC и компенсируется снижением крутящего момента, направляемого к передним колесам. Таким образом, на задние колеса может передаваться до 100 процентов крутящего момента! В результате водитель может вести BMW с xDrive, например на извилистых участках, почти с той же динамикой, как и заднеприводной BMW. Только если опасность заноса или сноса неможет быть компенсирована одним переменным распределением крутящего момента, в дело вступает система DSC, которая стабилизирует автомобиль путем подтормаживания отдельных колес.
4. Система xDrive легко компенсирует даже внезапные изменения положения педали акселератора: если с момента нажатия напедаль до создания момента двигателя проходит не менее 200 миллисекунд, то многодисковая муфта может полностью разомкнуться или сомкнуться в течение 100 миллисекунд.
5. При парковке благодаря полному размыканию многодисковой муфты автомобиль превращается в заднеприводной. При этомотсутствуют ненужные напряжения в трансмиссии и влияние на рулевое управление.
6. На подъемах со скользким покрытием, например по снегу или льду, пробуксовка отдельных колес предотвращается благодаря эффекту межосевой блокировки. В результате система DSC для перераспределения крутящего момента снижает мощность двигателя или притормаживает колеса только в значительно более сложных дорожных условиях. Кроме того, при продолжении движения эффект блокировки заметно снижает опасность потери способности отдельных колес передавать продольные или поперечные силы на дорогу. Это обеспечивает водителю более безопасный и динамичный режим движения.

BMW xDrive для X3 и X5.

BMW X3 и X5 сочетают в себе выдающуюся динамичность типичного BMW с широким спектром применения спортивных внедорожников (SAV). Особым элементом X3 и X5 является умная система полного привода xDrive, которая быларазработана специально для этих SAV.

xDrive обеспечивает бесступенчатое и гибкое перераспределение крутящего момента между передней и задней осями.Система сразу же распознает, когда требуется перераспределение момента, и реагирует за очень короткое время. Придвижении по дорогам с твердым покрытием это перераспределение, как правило, происходит еще до потери сцепления колеса с опорной поверхностью. В результате xDrive, позволяет, например, при динамичном прохождении поворотов в любой момент направить оптимальный момент на соответствующую ось и значительно снизить опасность заноса или сноса.

Перераспределение крутящего момента с упреждением обеспечивает оптимальные полноприводные свойства.

На дорогах система xDrive обеспечивает значительный выигрыш в маневренности, динамичности и безопасности. Кроме того, xDrive позволяет более уверенно чувствовать себя на плохих или скользких дорогах, так как в случае опасности пробуксовкии как следствие потери тяги момент за кратчайшее время направляется на колеса, имеющие лучшее сцепление с опорнойповерхностью.

В отличие от легковых вариантов xDrive, которые используются на BMW 5-й и 3-й серий, у SAV многодисковая муфта с электронным управлением направляет момент через карданный вал, приводимый в движение цепью. Он проходит слева отдвигателя. Вал, выходящий к правому переднему колесу, проходит через масляный картер. Это позволяет установить двигатель ниже и тем самым добиться более низкого центра тяжести при одновременно хорошем дорожном просвете. От этого выигрывают и динамичность движения, и пригодность к эксплуатации на плохих дорогах. Кроме того, это способствует меньшим кренам на поворотах.

Чтобы можно было использовать приводные валы одинаковой длины, на правой стороне масляного картера прифланцован опорный кронштейн. Рулевое управление стало свободным от негативных воздействий со стороны привода, так как угол наклона валов слева и справа одинаков. Кроме того, это позволяет добиться максимального угла поворота управляемых колес и тем самым меньшего диаметра разворота по сравнению с обычными внедорожниками.

Многодисковая муфта с электронным управлением, которая располагается в раздаточной коробке, в течение миллисекунд перераспределяет крутящий момент на передние колеса. В крайнем случае возможно полное разъединение передней изадней осей или их жесткая связь друг с другом. При этом жесткое соединение соответствует 100-процентной блокировке межосевого дифференциала в традиционных системах полного привода. Функцию межколесного дифференциала, то есть принудительное распределение момента на передних или задних колесах, выполняет система DSC, ее электроника при необходимости вмешивается в работу тормозов: если одно из колес пробуксовывает без передачи силы на дорогу, то это колесо притормаживается. Тем самым дифференциал направляет больший момент на противоположное колесо.

Неисправности

Первый знак на проблемы с раздаткой укажет лампочка на приборной панели:

• 4×4;
• ABS;
• Brake.

Индикаторы появляются периодически, после все чаще и чаще, в конце просто постоянно горят. Причин может быть множество, сначала нужно искать проблемы с электрикой, а потом изучать технические неисправности серводвигателя.

Основные технические проблемы связаны именно с серводвигателем, подключаемым передние колеса. Сама раздатка xDrive вполне надежная, проблемы чаще доставляет именно сервопривод. У сервопривода «летит» датчик Холпа или ломается щеточный коллектор. В этом случае машина просто станет постоянно заднеприводной.

Если сломается серводвигатель посередине и раздатка не включена, то ездить на машине нельзя – умрет КПП.

Раздатка живет при своевременной замене масла 100-120 тысяч километров, при чем ее степень износа можно проверить по состоянию масла. Открутите сливную пробку, вылейте чуть-чуть масла на салфетку. При наличии черной стружки или запаха гари нужная замена раздатки.

При свисте задних колес при повороте и дергании на разгоне следует посетить диагностику. Этот симптом то же свидетельствует о проблемах с сервоприводом.

Не забывайте своевременно менять масло в редукторах xDrive, ведь забыв про это вы дождетесь гула редукторов, которые впоследствии придется поменять.

У аккуратных водителей детали живут долго, но сам металл стареет, что ведет к ухудшению состояния шлицов и крестовин кардана, а также к поломке подвесного подшипника заднего кардана.

Еще бывают случаи, когда при резком повороте Икс-Драйв кидает всю мощность на одно колесо, имеющее лучшее сцепление с дорогой. Да, это должно позволить пройти поворот максимально эффективно, но редуктора не выдерживают такой нагрузки.

Режимы работы

Перемещаясь на автомобиле, полноприводная система работает в зависимости от определенного режима:

• обычное состояние;
• снос передней оси;
• занос задней части;
• парковка;
• скользкая трасса.

На разных режимах xDrive ведет себя по-разному. В первом случае до 20 км/ч момент распределяется 40:60, но после начинается анализ поведения машины и эффективность перераспределения.

При резком повороте часто сносит морду машины, в этом случае основная отдача двигателя переходит на передние колеса. При необходимости подключается ESP для выравнивания автомобиля. В третьем случае при заносе задней оси, задним колесам отдается вся мощность и подключается ESP.

Полный привод xDrive понимает, что вы на парковке, поэтому мощность полностью подключена к задним колесам, чтобы легче было крутить руль.

В последнем случае система работает практически постоянно, анализируя лучшее сцепление с дорогой, распределяя крутящий момент максимально эффективно.

История создания и развития системы

Фирменная система полного привода BMW xDrive была официально представлена в 2003 году. До этого момента ее предшественником была схема с постоянным распределением момента между осями в фиксированном соотношении. Первоначально полный привод предлагался опционально для заднеприводных моделей BMW 3-й и 5-й серий 80-х годов. История развития и совершенствования систем полного привода BMW насчитывает четыре генерации.

Полноприводная модель BMW iX325 1985 года выпуска

I поколение

1985 год – система полного привода, распределяющая крутящий момент постоянно в соотношении 37:63 для передней и задней осей соответственно. Задний и межосевой дифференциалы жестко блокировались при проскальзывании , передний дифференциал – свободного типа. Применялась на модели 325iX.

II поколение

1991 год – постоянный привод с соотношением мощности между осями 36:64, с возможностью перераспределения на любую ось до 100% крутящего момента. Блокировка межосевого дифференциала осуществлялась с помощью электромагнитной , задний муфтой с электрогидравлическим приводом, передний – свободный. В своей работе система учитывала показания колесных датчиков скорости, текущие обороты двигателя и положение педали тормоза. Применялась на модели 525iX.

III поколение

1999 год – полный привод с постоянным распределением мощности в отношении 38:62, все дифференциалы – свободные с электронной блокировкой. Система функционировала совместно с динамической . Данная схема полного привода была применена на кроссовере Х5 первого поколения и показала отличные результаты как при движении по асфальту, так и в условиях легкого бездорожья.

IV поколение

2003 – интеллектуальная xDrive была представлена в составе стандартной комплектации новой модели Х3 и обновленной модели 3-й серии Е46. На сегодняшний день xDrive устанавливается на все модели серии Х, опционально – для всех остальных моделей BMW, кроме 2-й серии.

Устройство

Система полного привода xDrive включает в себя следующие компоненты: 1) Автоматическая коробка передач. 2) Раздаточная коробка с многодисковой муфтой которая выполняет функцию межосевого дифференциала. 3) Карданная передача на передний привод. 4) Карданная передача на задний привод. 5) Межколесные дифференциалы: передний и задний.

Поколения полного привода bmw

1) Первое поколение полного привода от bmw появилось в 1985 году. Система полного привода от bmw устанавливалась на автомобили 325iX. Распределение крутящего момента 37% на передний привод и 63 % на задний привод. Задний и межосевой дифференциалы блокировались при проскальзывании вискомуфтами. Передний дифференциал свободный.

2) В 1991 году появилось второе поколение системы полного привода от bmw. С распределением крутящего момента 36:64. Имелась возможность перевести до 100 % крутящего момента на одну из осей. Блокировка межосевого дифференциала осуществлялась с помощью многодисковой электромагнитной муфты. Задний дифференциал блокировался с помощью электрогидравлического привода. Передний дифференциал свободный. При работе система полного привода учитывала, показатели колесных датчиков скорости, обороты двигателя и положение педали тормоза. Системой полного привода комплектовались автомобили 525iX.

3) Третье поколение системы полного привода от bmw появилась в 1999 году она устанавливалась на bmw x5 e53. Все дифференциалы свободные с электронной блокировкой. Распределение крутящего момента 38:62. Система полного привода функционировала совместно с системой курсовой устойчивости.

4) Четвертое поколение интеллектуального полного привода появилось в 2003 году которое назвали xDrive. Система xDrive устанавливалась на рестайлинговые модели Е46 и кроссовер Х3. В данный момент практически все автомобили bmw могут быть опционально укомплектованные системой xDrive. Распределение крутящего момента 40:60.

Принцип работы

В большинстве случаев автомобили bmw с системой xDrive ведут себя как заднеприводные автомобили.Распределение крутящего момента по осям происходит благодаря многодисковой фрикционной муфте с приводом от сервомотора которая располагается в раздаточной коробке. По команде блока управления за доли секунды меняется соотношение крутящего момента по осям. Тип привода передней карданной передачи может быть шестереночный или цепной в зависимости от модели автомобиля.

Система xDrive имеет следующие режимы работы:

1) Начало движения. Мощность между осями распределяется 40:60. При скорости более 20 км/ч распределение крутящего момента между осями зависит от дорожных условий.

2) Парковка. Вся мощность перераспределяется на заднюю ось облегчая управление водителю и снижая нагрузку на трансмиссию.

3) Избыточная поварачивоемость. В случае заноса задней оси, крутящий момент преимущественно перераспределяется на переднюю ось. В случае необходимости система курсовой устойчивости помогает стабилизировать автомобиль.

4) Недостаточная поварачиваемость. При сносе передней оси крутящий момент перераспределяется полностью на заднюю ось, система курсовой устойчивости помогает стабилизировать автомобиль.

5) Скользкая дорога. При пробуксовке колес крутящий момент перераспределяется на ось у которой лучшее сцепление с дорогой.

Этапы работы системы

• Начало движения: дифференциал заблокирован, мощность распределяется между осями в идеальном соотношении 40:60, на скоростях выше 20 км/ч соотношение крутящего момента определяет система, основываясь на текущих условиях движения и дорожном покрытии
• Избыточное поворачиваемость: когда xDrive обнаруживает, что задняя ось выходит от центра поворота, бОльшее усилие перенаправляется на переднюю ось, при необходимости подключается динамическая система курсовой устойчивости, притормаживающая необходимые колеса и выравнивая автомобиль.
• Недостаточная поворачиваемость: когда система определяет, что передняя ось смещается от центра поворота, до 100% крутящего момента передается на заднюю ось, в то время как система курсовой устойчивости помогает стабилизировать автомобиль, если необходимо.
• Движение по скользкой дороге: крутящий момент распределяется на ось с лучшим сцепление с дорогой и тем самым предотвращая скольжение.
• Парковка: вся сила перенаправляется на заднюю ось, что упрощает работу водителя и снижает нагрузку на трансмиссию.

Основываясь на показаниях различных датчиков, управляющая электроника способна точно распознавать тенденцию автомобиля к заносу на поворотах или быструю потерю сцепления колес с дорожным покрытием. Кроме того, система учитывает текущие параметры двигателя, скорость автомобиля, скорость вращения колес, угол их поворота и боковое ускорение автомобиля. Это позволяет рассчитать и изменить баланс мощности, распределяемый между осями, за доли секунды. Автомобиль стабилизируется до потери управления, сохраняя тягу и динамику. Система курсовой устойчивости включается в работу в последний момент, если интеллектуальный полный привод не справляется.

Принцип работы xDrive

Вращение постоянно подается на задний мост, то есть авто с таким приводом в действительности является заднеприводным. При этом сервопривод за счет системы рычагов поджимает фрикционные диски межосевой муфты, что позволяет отбирать мощность и подавать ее на вал привода передней оси.

При надобности сервопривод меняет степень прижима дисков, меняя разделение крутящего момента. Он либо полностью их сжимает, обеспечивая передачу в пропорции 50/50, либо отпускает их, прерывая подачу момента на перед.

Раздаточная коробка xDrive с цепным приводом для кроссоверов

Работой сервопривода управляет целый комплекс систем, что обеспечивает перераспределение тяги между осями в очень короткие промежутки времени – 0,01 секунды.

• Управления ходовой частью ICM. В ее задачу как раз и входит синхронизация привода с иными системами;
• Динамической стабилизации DSC (курсовой устойчивости). Она не только управляет разделением тягового усилия между мостами. Система также «заведует» и имитацией блокировки дифференциалов, установленных на главных передачах, притормаживая пробуксовывающие колеса.
• Рулевого управления AFS. Она обеспечивает стабилизацию авто во время торможения, при котором колеса движутся по поверхностям с разным коэффициентом трения.
• Контроля тягового усилия DTC;
• Помощи при движении на спуск HDC;
• Перераспределения тяги между колесами задней оси DPC. Она осуществляет «подруливание» при проезде поворотов.

Главным преимуществом xDrive является ее сравнительная конструктивная простота. Отсутствие механических узлов блокирования дифференциалов значительно упрощает устройство привода и делает его очень надежным.

Основными преимуществами системы xDrive в эксплуатационном плане являются:

• Переменное бесступенчатое разделение момента между осями;
• Постоянный контроль за поведением авто и мгновенная реакция на изменение ситуации;
• Обеспечение высоких показателей управляемости авто;
• Высокая точность функционирования тормозной системы;
• Устойчивость авто при разных условиях передвижения.

Благодаря используемой фрикционной муфте с электронной системой управления, система xDrive обладает рядом режимов работы, которые подстраивают привод по условия движения:

• Плавное начало движения;
• Вхождение в повороты с чрезмерной поворачиваемостью;
• Движение в поворотах с недостаточной поворачиваемостью;
• Перемещение по скользкой дороге;
• Постановка на стоянку в условиях ограниченного пространства.

Под каждый режим предусмотрены свои особенности работы. Так, при старте фрикционная муфта обеспечивает перераспределение моментов между осями в пропорции 50/50. Это обеспечивает динамичный набор скорости. Но после достижения 20 км/ч система начинает менять соотношение в зависимости от дорожных условий. Среднее значение пропорций составляет 40/60, но оно может быстро поменяться, если электроника обнаружила изменение условий.

Когда при входе в поворот заднюю часть авто начинает заносить (избыток поворачиваемости) сервопривод мгновенно сжимает диски муфты, обеспечивая подачу 50% тяги и больше на перед, благодаря чему он начинает «вытаскивать» заднюю ось авто из заноса. Если этих мер оказывается недостаточно xDrive начинает задействовать иные системы, чтобы стабилизировать машину.

В случае сноса переда при повороте (недостаток поворачиваемости) привод наоборот — снижает момент на передней оси вплоть до полного его отключения и при надобности все также задействует системы стабилизации.

Во время движения по скользким покрытиям xDrive делает авто полноприводным, обеспечивая подачу до 50% тяги на перед и включая вспомогательные системы.

В режиме парковки, а также при движении на очень высоких скоростях (свыше 180 км/ч), сервопривод отключает подачу вращения на перед, делая авто полностью заднеприводным. В этом есть и свой недостаток, особенно во время парковки. Из-за отключения переда автомобиль не всегда может преодолеть даже небольшие препятствия (бордюры) в случае, если покрытие скользкое и зад пробуксовывает.

Недостатком xDrive считается и то, что на подключение оси требуется время, хоть и немного. То есть система включает передний мост только после того, как занос уже начался. Это может несколько дезориентировать водителя, и он примет неверные меры.

«Слабым» местом в самой конструкции полного привода xDrive считается сервопривод. Но об этом конструкторы позаботились, разместив этот узел с внешней стороны раздаточной коробки, что позволяет быстро провести замену или ремонт.

Большая динамика на поворотах – большая безопасность в зимний период

Следует отметить 1985 год, в котором на автосалоне, проводимом во Франкфурте (IAA), был продемонстрирован BMW 325iX. В данной модели ясно прослеживался главный принцип полного привода: большая динамика на поворотах приводит к меньшей опасности зимой. Основной отличительной чертой, выделяющей этот автомобиль среди подобных ему, является необычное распределение усилия между колесами. Вместо обычного равного распределения веса немецкая компания предложила вариант, где при движении 63% крутящего момента приходится на задний мост, а 37% – на передний. Это позволило сохранить точное выполнение поворотов.

Колесная передача заднего моста содержит вязкостные блокирующие элементы, которые при возникновении динамических ситуаций обладают способностью координировать силовой поток. Это означает, что в случае потребности, например, проворачивание задних колес, крутящий момент будет перенаправлен переднему мосту. Несмотря на то, что регулирование блокировками происходило автоматически, в рабочем состоянии всегда находился и антиблокировочный механизм. На практике эта концепция срабатывала в условиях, когда автомобиль мог показать все свои преимущества:

• при ускорении во время выхода из поворотов оптимизировалась тяговая сила;
• в период рывка по влажному дорожному покрытию передача усилия происходила без проскальзывания;
• при передвижении по льду и снегу были обеспечены безопасные ходовые качества.

Dynamic Performance Control

Система контроля крутящего момента Dynamic Performance Control (DPC) от BMW гармонично работает сBMW xDrive и системой контроля устойчивости Dynamic Stability Control. DPC контролирует силовой агрегат и шасси автомобиля и регулирует сцепление с дорогой, а также способна скорректировать поворачиваемость автомобиля, распределяя мощность по задней оси. Крутящий момент не только распределяется между передней и задней осями (благодаря xDrive), но также и между задними колёсами для улучшения манёвренности и стабильности (с помощью DPC). DPC работает на всех скоростях и во время обычного вождения, а не только во время прохождения сложных поворотов. DPC также взаимодействует с DSC, пытаясь корректировать движение автомобиля, контролируя крутящий момент, что обеспечивает плавные манёвры. В одиночку система DSC только бы смогла уменьшить мощность двигателя и затормозила бы колёса для улучшения поворачиваемости.

Дифференциал DPC может ускорять колесо с помощью использования планетарных передач и электроприводов в конструкции. Стандартная система контроля — например, типичная xDrive без DPC — уменьшает скорость вращения наиболее активно крутящегося колеса (у которого хуже сцепление с дорогой) с помощью тормозов и снижения мощности двигателя. Это изнашивает тормоза. А в сочетании xDrive с DPC наоборот будет ускорено самое медленное колесо (у которого наибольшее сцепление с дорогой), а не пробуксовывающее, что улучшит стабильность. Например, во время поворота будет ускорено колесо на противоположной стороне, что увеличит ускорение автомобиля. А во время избыточной поворачиваемости ускорение будет дано на колесо на стороне поворота, что улучшит баланс. Это сделает прохождение поворотов плавнее и оптимально распределит момент по оси.

Впервые DPC была установлена на BMW X6, выпуск которой начался в 2008 году (модель 2009), где система входила в стандартную комплектацию. Тест показал, что “X6 управляется так, будто она на сотню-другую килограммов легче, чем X5 (у которой нет DPC)” благодаря использованию системы, хотя у обоих автомобилей одинаковые размеры шасси. У спортивной версии BMW X5 M система DPC тоже входит в стандартную комплектацию.