Что определяет момент переключения автоматической коробки передач?

Что ж, в большинстве старых автомобилей, у которых не было блока управления трансмиссией, для переключения передач использовался вакуум в коллекторе. Если один из вакуумных шлангов ломался или отваливался, коробка передач переключалась неправильно.

Но для вашего велосипеда это будет нереалистично — вам придётся написать программное обеспечение и разработать алгоритм, который будет работать с использованием датчиков скорости и крутящего момента.

Это новая неизведанная территория!

Я считаю, что ответ @bobcross довольно хорош, но я хотел бы добавить ещё немного информации, которая, на мой взгляд, имеет отношение к вопросу, но при этом не противоречит тому, что написал Боб:

Вы спросили о логике работы автоматической коробки передач и о том, почему она переключается именно в этот момент. Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно разобраться, что на самом деле управляет коробкой передач. Этот блок (в новых автомобилях с автоматической коробкой передач) называется блоком управления коробкой передач (TCU — очевидно, лол). Он отделен от блока управления двигателем (ECU), но работает совместно с ним. Для того чтобы «решить», когда переключать передачу, используются следующие входные данные (взято из Википедии):

Датчик скорости автомобиля (VSS) — этот датчик посылает в ЭБУ сигнал с изменяющейся частотой для определения текущей скорости автомобиля.

Датчик скорости вращения колес (ДССК) — современные автоматические коробки передач также оснащены датчиком скорости вращения колес, который определяет истинную скорость автомобиля, чтобы понять, движется ли автомобиль под уклон или в гору, а также адаптировать переключение передач в зависимости от скорости движения, а также отключать гидротрансформатор на стоянке для снижения расхода топлива и нагрузки на ходовую часть.

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) — датчик ДПДЗ вместе с датчиком скорости автомобиля являются двумя основными входными сигналами для большинства блоков управления трансмиссией. В старых трансмиссиях этот датчик использовался для определения нагрузки на двигатель, а с появлением технологии электронного управления дроссельной заслонкой он часто становится общим входным сигналом для ЭБУ и блока управления трансмиссией. Этот сигнал используется для определения оптимального времени и характеристик переключения передач в зависимости от нагрузки на двигатель. Скорость изменения используется для определения того, подходит ли понижающая передача для обгона. Например, во время движения постоянно отслеживается значение датчика положения дроссельной заслонки, и в соответствии с ним изменяются программы переключения передач (экономичный, спортивный режим и т. д.). Блок управления трансмиссией также может использовать эту информацию вместе с данными датчика скорости автомобиля для определения ускорения автомобиля и сравнения его с номинальным значением. Если фактическое значение намного выше или ниже (например, при движении в гору или буксировке прицепа), трансмиссия изменит схему переключения передач в соответствии с ситуацией.

Датчик частоты вращения турбины (ДЧТ) — также может называться датчиком частоты вращения на входе (ДЧВИ). Этот датчик посылает в блок управления двигателем сигнал с изменяющейся частотой, чтобы определить текущую частоту вращения входного вала или гидротрансформатора. Блок управления двигателем использует частоту вращения входного вала для определения проскальзывания в гидротрансформаторе и, возможно, для определения скорости проскальзывания в лентах и муфтах. Эта информация необходима для плавной и эффективной регулировки блокировки гидротрансформатора.

Переключатель кикдауна — одним из наиболее распространённых входов в модуль управления трансмиссией является переключатель кикдауна, который используется для определения того, была ли педаль акселератора нажата до упора.[3] При активации коробка передач переключается на самую низкую допустимую передачу в зависимости от текущей скорости движения, чтобы использовать весь запас мощности двигателя. Эта функция по-прежнему присутствует в большинстве трансмиссий, хотя в ней больше нет необходимости, поскольку блок управления двигателем использует датчик положения дроссельной заслонки и скорость его изменения, чтобы определить, нужно ли переключиться на пониженную передачу. Таким образом, в большинстве случаев нет необходимости использовать функцию кикдауна.

Выключатель стоп-сигнала — в более современных блоках управления трансмиссией этот вход используется для определения необходимости переключения на пониженную передачу для усиления эффекта торможения двигателем, если трансмиссия определяет, что автомобиль движется под уклон.

Система контроля тяги (TCS) — многие блоки управления трансмиссией теперь получают данные от системы контроля тяги автомобиля. Если система контроля тяги обнаруживает неблагоприятные дорожные условия, в блок управления трансмиссией отправляется сигнал. Блок управления трансмиссией может изменять программы переключения передач, переводя автомобиль на более высокую передачу раньше, исключая блокировку гидротрансформатора при включении сцепления, а также полностью исключая первую передачу и переводя автомобиль на вторую.

TCU использует эти входные данные, сопоставляет их с таблицами в своих хранилищах памяти и решает, в какой передаче это должно быть. Как говорится в статье Wiki, современные TCU настолько сложны по своей конструкции и производят вычисления на основе такого количества параметров, что существует неопределенное количество возможных вариантов изменения поведения.

Я работаю над созданием автоматического велосипеда (в основном на основе микроконтроллера
), и я предполагаю, что переключение передач будет происходить так же, как в автомобиле.

Что ж, вас ждёт шок: всё будет совсем по-другому.

Итак, мой вопрос в том, какие факторы
учитывает коробка передач при переключении?
...
Итак, его больше волнуют скорость, обороты в минуту, какие-то другие факторы или все вместе
? Какие из них имеют приоритет при принятии решения о переключении?

Это зависит от обстоятельств. Набор правил будет зависеть от ситуации и в некоторой степени быть недетерминированным (также известным как использование нечёткой логики). Набор правил для автомобиля будет сильно отличаться от набора правил для велосипеда.

Вот несколько примеров противоречивых приоритетов, с которыми вы можете столкнуться при использовании автоматической коробки передач:

1. Экономия топлива


2. Ускорение


3. Реакция на нажатие педали газа (есть ли задержка между нажатием на педаль газа и началом движения?)


4. Экономия топлива (что, опять?)


5. Раздражение (колебательное смещение вызывает раздражение: например, 3-4-3-4-3-4).


6. Экономия топлива (да-да, мы понимаем!)

Суть в том, что трансмиссия пытается оптимизировать набор противоречивых показателей в поисках локальных максимумов.

Например, меня больше всего беспокоит езда на велосипеде под гору. Если
вы ездите на обычном велосипеде, как я, то вы перестанете крутить педали и позволите
гравитации сделать всю работу за вас. Делает ли автоматическая коробка передач то же самое
или она переключается на более высокую передачу, чтобы соответствовать скорости, или на более низкую, чтобы соответствовать низким
оборотам в минуту?

На велосипеде у вас возникает совершенно другой набор проблем. Например, мне нравится крутить педали с постоянной скоростью, и я регулярно переключаю передачи, чтобы скорость движения соответствовала скорости вращения педалей. Вашей автоматической коробке передач нужно будет переключать передачи в зависимости от скорости движения. Ей также нужно будет предугадывать предстоящий подъем — я так и делаю, потому что вижу склон и переключаюсь на пониженную передачу. Ожидание замедления моего темпа будет раздражать. Было бы лучше определить ситуацию (например, с помощью уровня или данных GPS).

На спуске я переключаюсь на более высокую передачу, чтобы набрать скорость. Мне также нравится знать, что я еду на той передаче, которая соответствует моей скорости, даже если я немного торможу: мне не нравится ситуация, когда я еду слишком быстро и могу наехать на собственную ногу! В автомобильной трансмиссии двигатель почти не работает на холостом ходу (даже если двигатель всё ещё «крутит педали»).

Наконец, автоматическая велосипедная трансмиссия не может переключаться между передачами. В автомобиле раздражает звук, с которым двигатель переключается с 2000 об/мин на 3000 об/мин и обратно. На велосипеде, где при каждом переключении происходит ощутимый удар по системе, велосипедист быстро выведет трансмиссию из строя, если она будет переключаться каждую секунду или около того.