Często spotykaną funkcjonalnością w nowych samochodach jest wyświetlanie aktualnie wybranego i załączonego biegu. Czasami indykator jest uzupełniony o strzałki sugerujące włączenie wyższego biegu lub redukcję, tak aby zmniejszyć spalanie i poprawić warunki pracy silnika. Zapewne część z Was zastanawiała się skąd ów wyświetlacz czerpie tą wiedzę… Zazwyczaj ani przy drążku zmiany biegów, ani przy samej skrzyni (oczywiście nie mówimy o automacie 🙂 ) nie ma żadnego czujnika, który jednoznacznie określa numer wybranego biegu.

Tworząc nasze urządzenie, chciałem dodać podobną funkcjonalność i natknąłem się na dokładnie ten sam problem: jak zgadnąć, który mamy bieg? Przyjrzyjmy się nieco bliżej układowi napędowemu samochodu.

Silnik kręci się z prędkością obrotową w zakresie od około 1000 do 8-9tys. obr/min. Następnie moment obrotowy, przez sprzęgło trafia do skrzyni biegów. Nie zagłębiając się w detale techniczne, każdy bieg ma określone, stałe przełożenie. Im bieg niższy, tym większe przełożenie (ib1, ib2, …) – przy tej samej prędkości obrotowej będziemy jechać wolniej. Po opuszczeniu skrzyni, ruch obrotowy trafia do mechanizmu różnicowego, rozdzielającego moment między koła. Mechanizm ten również ma swoje przełożenie – (id).

Tak więc prędkość obrotową koła samochodu można dokładnie wyliczyć, korzystając z prędkości obrotowej silnika i znanych przełożeń skrzyni oraz dyferencjału:

Jak więc odgadnąć bieg? Nic prostszego: dla każdego przełożenia skrzyni należy wyliczyć teoretyczną prędkość pojazdu, bazując na prędkości obrotowej silnika. Następnie wystarczy ją porównać do prędkości aktualnie zmierzonej – najbliższy wynik da nam załączony w danej chwili bieg.

A co jeśli kierowca wciśnie sprzęgło?

W momencie rozłączenia układu napędowego, przestają działać matematyczne zależności. Nie uda nam się więc dopasować wyliczonej prędkości i wskazać konkretnego biegu. Podobna sytuacja może pojawić się w wyniku poślizgu sprzęgła.

A fałszywa detekcja?

Również może nastąpić w momencie, kiedy kierowca jadąc z określoną prędkością, wciśnie sprzęgło, rozłączając napęd, a następne doda nieco gazu, trafiając w “okno” jednego z biegów. Są to jednak sytuacje występujące niezwykle rzadko, a numer biegu nie jest specjalnie krytycznym wskazaniem 🙂