BMW xDrive – Autoubik
Το σύστημα μετάδοσης κίνησης δύο αξόνων xDrive παρουσιάστηκε για πρώτη φορά από τη BMW στο μοντέλο X3 το 2003, ενώ σύντομα ακολούθησε η αναβαθμισμένη X5. Σταδιακά, αυτό το προηγμένο σύστημα διείσδυσε σε άλλα μοντέλα της μάρκας.
Ωστόσο, η BMW πέρασε στην τετρακίνηση πολύ νωρίτερα. Η ιστορία του πρώτου αυτοκινήτου με γαλανόλευκη προπέλα και κίνηση και των δύο αξόνων χρονολογείται από την περίοδο του Μεσοπολέμου. Το 1937 παραγγέλθηκε από την τότε Βέρμαχτ και ήταν ένα ανοιχτό τετράθυρο αυτοκίνητο με πάνινη οροφή. Στη συνέχεια, η κίνηση 4×4 της αυτοκινητοβιομηχανίας παρέμεινε στο περιθώριο για μεγάλο χρονικό διάστημα, μέχρι να εμφανιστεί το αντίπαλο μοντέλο Audi Quattro, το οποίο δεν μπορούσε να αφήσει την αυτοκινητοβιομηχανία BMW σε αδράνεια. Το 1985, το τετρακίνητο μοντέλο E30, η BMW 325iX, κυκλοφόρησε στη σειρά παραγωγής. Το 1993, τοποθέτησε επίσης την BMW 525iX ανώτερης μεσαίας κατηγορίας sedan με πιο σύγχρονη τεχνολογία για να συνεργαστεί με το σύστημα τετρακίνησης ABS. Το κεντρικό διαφορικό με ηλεκτρομαγνητικό έλεγχο κατέστησε δυνατή την κατανομή της ροπής στο εύρος 0-100%, και το πίσω διαφορικό μοίραζε τη δύναμη στους τροχούς μέσω μιας ηλεκτροϋδραυλικής κλειδαριάς. Μια περαιτέρω εξέλιξη του συστήματος τετρακίνησης, εξοπλισμένου με τρία διαφορικά, συνίστατο στην αντικατάσταση των κλειδαριών τους με φρενάρισμα μεμονωμένων τροχών, το οποίο ήταν υπεύθυνο για το σύστημα σταθεροποίησης DSC. Κατά την κανονική οδήγηση, η ροπή χωρίστηκε σε μεμονωμένους άξονες σε αναλογία 38:62%. Ένα τέτοιο σύστημα χρησιμοποιήθηκε, για παράδειγμα, στα μοντέλα E46 ή στα μοντέλα X5 με προκαταρκτική όψη. Στην περαιτέρω ανάπτυξη του συστήματος κίνησης 4×4, η BMW βασίστηκε στο γεγονός ότι οι περισσότεροι ιδιοκτήτες τέτοιων οχημάτων σπάνια βγαίνουν στο δρόμο και όταν το κάνουν, συνήθως είναι πιο εύκολο το έδαφος.
Τι είναι το xDrive;
Το xDrive είναι ένα μόνιμο σύστημα τετρακίνησης που αλληλεπιδρά με το ηλεκτρονικό σύστημα σταθεροποίησης DSC, που περιέχει έναν συμπλέκτη πολλαπλών δίσκων που αντικαθιστά το κλασικό μηχανικό κεντρικό διαφορικό. Κατά την ανάπτυξη του νέου συστήματος τετρακίνησης, στόχος της BMW ήταν να διατηρήσει, εκτός από τη βελτίωση της πρόσφυσης του οχήματος, τα τυπικά χαρακτηριστικά οδήγησης του κλασικού κινητήρα εμπρός και πίσω.
Η ροπή του κινητήρα κατανέμεται από έναν ηλεκτρονικά ελεγχόμενο συμπλέκτη πολλαπλών δίσκων που βρίσκεται στο κιβώτιο διανομής, ο οποίος βρίσκεται γενικά κατάντη του κιβωτίου ταχυτήτων. Ανάλογα με τις τρέχουσες συνθήκες οδήγησης, κατανέμει τη ροπή μεταξύ του εμπρός και του πίσω άξονα. Το σύστημα xDrive είναι συνδεδεμένο με το σύστημα σταθεροποίησης DSC. Η ταχύτητα με την οποία ο συμπλέκτης συμπλέκεται ή αποδεσμεύεται πλήρως είναι μικρότερη από 100 ms. Η ψύξη της πλήρωσης λαδιού, στην οποία βρίσκεται ο συμπλέκτης πολλαπλών δίσκων, ονομάζεται λεγόμενη ώθηση. Αυτό σημαίνει ότι το εξωτερικό περίβλημα έχει πτερύγια που απομακρύνουν την περίσσεια θερμότητας στον περιβάλλοντα αέρα λόγω της ορμής του αέρα κατά την κίνηση.
Όπως το ανταγωνιστικό σύστημα Haldex, το xDrive βελτιώνεται συνεχώς. Η τρέχουσα προτεραιότητα είναι η αύξηση της απόδοσης ολόκληρου του συστήματος, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της συνολικής κατανάλωσης καυσίμου του οχήματος. Η τελευταία έκδοση διαθέτει ενσωματωμένο σερβοκινητήρα ελέγχου συμπλέκτη πολλαπλών δίσκων στο περίβλημα του κιβωτίου ταχυτήτων. Αυτό εξαλείφει την ανάγκη για αντλία λαδιού, με αποτέλεσμα λιγότερα εξαρτήματα σε όλο το σύστημα. Η τελευταία εξέλιξη του συστήματος xDrive παρέχει 30% μείωση στις απώλειες τριβής, που σημαίνει συνολική μείωση της κατανάλωσης καυσίμου κατά 3 έως 5% (ανάλογα με τον τύπο του οχήματος) σε σύγκριση με την πρώτη γενιά. Ο στόχος είναι να πλησιάσετε όσο το δυνατόν περισσότερο την κατανάλωση καυσίμου ενός μοντέλου μόνο με κλασική κίνηση στους πίσω τροχούς. Υπό κανονικές συνθήκες οδήγησης, το σύστημα κατανέμει τη ροπή στον πίσω άξονα σε αναλογία 60:40. Δεδομένου ότι πολλοί οπαδοί της μάρκας αρχικά επέκριναν το μοντέλο xDrive ότι ήταν λιγότερο ευκίνητο, ογκώδες και επίσης επιρρεπές σε υποστροφή σε πιο σφιχτές στροφές, ο κατασκευαστής εργάστηκε για τον συντονισμό. Έτσι, στις τελευταίες εξελίξεις, ο πίσω άξονας προτιμάται στο μέγιστο, φυσικά, διατηρώντας παράλληλα την απαραίτητη συνολική πρόσφυση και ασφάλεια του οχήματος κατά την οδήγηση. Το σύστημα xDrive διατίθεται σε δύο εκδόσεις. Για λιμουζίνες και στέισον βάγκον, η λεγόμενη πιο συμπαγής λύση, που σημαίνει ότι η μετάδοση της ισχύος του κινητήρα στον κινητήριο άξονα που οδηγεί στον μπροστινό άξονα παρέχεται από έναν γρανάζι. Οχήματα εκτός δρόμου όπως τα X1, X3, X5 και επίσης η X6 χρησιμοποιούν γρανάζι για τη μετάδοση της ροπής.
Περιγραφή του συστήματος και του xDrive στην πράξη
Όπως ήδη αναφέρθηκε, το xDrive αντιδρά πολύ γρήγορα στις μεταβαλλόμενες συνθήκες οδήγησης. Συγκριτικά, τα 100 ms που απαιτούνται για την πλήρη εμπλοκή ή απεμπλοκή του συμπλέκτη είναι σημαντικά λιγότερος χρόνος προτού το όχημα μπορέσει να ανταποκριθεί επιταχύνοντας σε μια άμεση αλλαγή στη θέση του πεντάλ γκαζιού. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι μεταξύ του πατήματος του πεντάλ γκαζιού και της αντίδρασης του κινητήρα με τη μορφή αύξησης της ισχύος, περνούν περίπου 200 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Φυσικά, μιλάμε για ατμοσφαιρικό βενζινοκινητήρα, στην περίπτωση των υπερτροφοδοτούμενων κινητήρων ή των πετρελαιοκινητήρων, αυτός ο χρόνος είναι ακόμη μεγαλύτερος. Έτσι, στην πράξη, το σύστημα xDrive είναι έτοιμο πριν αντιδράσει το συμπιεσμένο γκάζι. Ωστόσο, η λειτουργία του συστήματος δεν τελειώνει μόνο με αλλαγή της θέσης του γκαζιού. Το σύστημα είναι δυναμικό ή μάλλον προβλέψιμο για άλλες παραμέτρους οδήγησης και παρακολουθεί συνεχώς την κατάσταση του αυτοκινήτου προκειμένου να κατανέμει τη ροπή του κινητήρα μεταξύ των δύο αξόνων όσο το δυνατόν καλύτερα. Στο μικροσκόπιο, για παράδειγμα, ο αισθητήρας πλευρικής επιτάχυνσης είναι υπεύθυνος για την ταχύτητα περιστροφής των τροχών, τη γωνία περιστροφής τους, τη φυγόκεντρη δύναμη, τη στροφή του οχήματος ή την τρέχουσα ροπή του κινητήρα.
Με βάση τις πληροφορίες που λαμβάνονται από διάφορους αισθητήρες, το σύστημα μπορεί να καθορίσει εάν απαιτείται απόκριση εάν το όχημα τείνει να υπερστροφή ή υποστροφή. Όταν η υποστροφή κλίνει – οι μπροστινοί τροχοί δείχνουν προς το εξωτερικό άκρο της καμπύλης – ένας ηλεκτρονικά ελεγχόμενος συμπλέκτης πολλαπλών δίσκων ανακατανέμει τη ροπή από τον μπροστινό άξονα προς τον πίσω σε δεκάδες χιλιοστά του δευτερολέπτου. Με την τάση της υπερστροφής, δηλαδή όταν το πίσω άκρο είναι στραμμένο προς την άκρη του δρόμου, το xDrive ανακατευθύνει την κινητήρια δύναμη του κινητήρα από τον πίσω άξονα προς τον εμπρός και το λεγόμενο. τραβάει το αυτοκίνητο από την αναπόφευκτη ολίσθηση. Έτσι, μια ενεργή αλλαγή στην κατανομή της ροπής του κινητήρα αποτρέπει την παρέμβαση του συστήματος σταθεροποίησης DSC, το οποίο ενεργοποιείται μόνο όταν το απαιτεί η κυκλοφοριακή κατάσταση. Συνδέοντας το σύστημα xDrive με το DSC, η παρέμβαση του κινητήρα και ο έλεγχος πέδησης μπορούν να ενεργοποιηθούν με πολύ πιο ήπιο τρόπο. Με άλλα λόγια, το σύστημα DSC δεν παρεμβαίνει εάν η κατάλληλη κατανομή της ισχύος του κινητήρα είναι από μόνη της ικανή να εξαλείψει τον κίνδυνο υπερστροφής ή υποστροφής.
Κατά την εκκίνηση, ο πολύδισκος συμπλέκτης κλειδώνει με ταχύτητα περίπου 20 km/h, έτσι ώστε το όχημα να έχει μέγιστη πρόσφυση κατά την επιτάχυνση. Όταν ξεπεραστεί αυτό το όριο, το σύστημα κατανέμει την ισχύ του κινητήρα μεταξύ του εμπρός και του πίσω άξονα, ανάλογα με τις τρέχουσες συνθήκες οδήγησης.
Σε χαμηλές ταχύτητες, όταν δεν απαιτείται υψηλή ισχύς κινητήρα και το όχημα στρίβει (για παράδειγμα, όταν στρίβει ή παρκάρει), το σύστημα αποδεσμεύει την κίνηση του μπροστινού άξονα και η ισχύς του κινητήρα μεταφέρεται μόνο στον πίσω άξονα. Ο στόχος είναι να μειωθεί η κατανάλωση καυσίμου καθώς και να περιοριστεί η επίδραση των ανεπιθύμητων δυνάμεων στην κίνηση.
Παρόμοια συμπεριφορά συστήματος μπορεί να παρατηρηθεί σε υψηλές ταχύτητες, για παράδειγμα. όταν οδηγείτε ομαλά στον αυτοκινητόδρομο. Σε αυτές τις ταχύτητες, δεν απαιτείται σταθερή κίνηση και στους δύο άξονες, καθώς αυτό θα οδηγήσει σε αυξημένη φθορά στα εξαρτήματα, καθώς και σε αυξημένη κατανάλωση καυσίμου. Σε ταχύτητες άνω των 130 km/h, το ηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου δίνει εντολή για άνοιγμα του συμπλέκτη πολλαπλών δίσκων διαξονικής και η ισχύς του κινητήρα μεταδίδεται μόνο στους πίσω τροχούς.
Σε επιφάνειες χαμηλής πρόσφυσης (πάγος, χιόνι, λάσπη) το σύστημα προ-κλειδώνει τον συμπλέκτη για την καλύτερη πρόσφυση. Τι γίνεται όμως αν ο ένας τροχός έχει καλό κράτημα και οι άλλοι τρεις είναι σε ολισθηρή επιφάνεια; Μόνο το μοντέλο που είναι εξοπλισμένο με το σύστημα DPC μπορεί να μεταφέρει το 100% της ισχύος του κινητήρα σε έναν τροχό. Χρησιμοποιώντας το διαφορικό και το σύστημα DPC (Dynamic Performance Control) που βρίσκεται στον πίσω άξονα, η ροπή ανακατανέμεται ενεργά μεταξύ του δεξιού και του αριστερού πίσω τροχού. Έτσι εξοπλίστηκε, για παράδειγμα, η BMW X6. Σε άλλα οχήματα, το 100% της ισχύος του κινητήρα μεταφέρεται στον άξονα όπου βρίσκεται ο τροχός με το καλύτερο κράτημα, για παράδειγμα εάν υπάρχουν τρεις τροχοί στον πάγο και ένας, για παράδειγμα, στην άσφαλτο. Σε αυτήν την περίπτωση, το σύστημα διαιρεί την αναλογία 50:50 τόσο για τον δεξιό όσο και για τον αριστερό τροχό, με τον τροχό στη λιγότερο ελκτική επιφάνεια να φρενάρει από το σύστημα DSC έτσι ώστε να μην υπάρχει υπερβολική υπερστροφή. Σε αυτή την περίπτωση, το σύστημα κατανέμει την ισχύ του κινητήρα μόνο μεταξύ των αξόνων και όχι σε μεμονωμένους τροχούς.
Το σύστημα xDrive επωφελείται επίσης από ελάχιστες απαιτήσεις συντήρησης. Ο κατασκευαστής συνιστά αλλαγή λαδιού μετά από περίπου 100 - 000 χλμ., ειδικά για οχήματα που χρησιμοποιούνται συχνά σε χωματόδρομους ή χρησιμοποιούνται για τη ρυμούλκηση ρυμουλκούμενου. Το σύστημα xDrive προσθέτει περίπου 150 έως 000 κιλά στο βάρος του οχήματος και η κατανάλωση καυσίμου, ανάλογα με την έκδοση και τον τύπο του κινητήρα, είναι μεταξύ 75 και 80 λίτρου καυσίμου σε σύγκριση μόνο με τα πισωκίνητα μοντέλα.
