Акпп принципова схема та робота. Акпп принцип роботи

Перший гідротрансформатор з'явився понад сто років тому. Зазнавши безліч модифікацій та доробок, цей ефективний спосібплавної передачі крутного моменту сьогодні застосовується в багатьох сферах машинобудування, та автомобільна промисловістьне стала винятком. Управляти автомобілем стало набагато легше і комфортніше, тому що тепер не потрібно користуватися педаллю зчеплення. Пристрій та принцип роботи гідротрансформатора, як і все геніальне, дуже прості.

Історія появи

Перший у світі серійний легковий автомобільбез педалі зчеплення

Вперше принцип передачі моменту, що крутить, за допомогою рециркуляції рідини між двома лопатевими колесами без жорсткого зв'язку був запатентований німецьким інженером Германом Феттінгером в 1905 році. Пристрої, що працюють на основі даного принципуотримали назву гідромуфта. Тоді розвиток суднобудування вимагало від конструкторів знайти спосіб поступової передачі крутного моменту від парового двигунадо величезних суднових гвинтів, що у воді. При жорсткому зв'язку вода гальмувала різкий хід лопатей під час запуску, створюючи надмірне зворотне навантаження двигун, вали та його з'єднання.

Згодом модернізовані гідромуфти стали використовуватися на лондонських автобусахі перших дизельних локомотивах з метою забезпечити їхнє плавне рушання з місця. А ще пізніше гідромуфти полегшили життя водіям автомобілів. Перший серійний автомобіль із гідротрансформатором, Oldsmobile Custom 8 Cruiser, зійшов з конвеєра заводу General Motors 1939 року.

Пристрій та принцип роботи

Пристрій гідротрансформатора

Гідротрансформатор є закритою камерою тороїдальної форми, всередині якої впритул один до одного співвісно розміщені насосне, реакторне і турбінне лопатеві колеса. Внутрішній об'єм гідротрансформатора заповнений циркулюючою по колу, від одного колеса до іншого рідиною для автоматичних трансмісій. Насосне колесо виконане в корпусі гідротрансформатора і жорстко з'єднане з колінчастим валом, тобто. обертається із оборотами двигуна. Турбінне колесо жорстко пов'язане з первинним валомавтоматична коробка передач.

Між ними знаходиться реакторне колесо або статор. Реактор встановлений на муфті вільного ходущо дозволяє йому обертатися тільки в одному напрямку. Лопаті реактора мають особливу геометрію, завдяки якій потік рідини, що повертається з турбінного колесана насосне, змінює свій напрямок, тим самим збільшуючи момент, що крутить, на насосному колесі. Цим розрізняються гідротрансформатор та гідромуфта. В останній реактор відсутній, і відповідно крутний момент не збільшується.

Гідротрансформатор - принцип роботи

Принцип роботигідротрансформатора заснований на передачі моменту, що крутить, від двигуна до трансмісії за допомогою рециркулюючого потоку рідини, без жорсткого зв'язку.

Провідне насосне колесо, з'єднане з колінчастим валом двигуна, що обертається, створює потік рідини, який потрапляє на лопаті розташованого навпроти турбінного колеса. Під впливом рідини воно починає рухатися і передає крутний момент на первинний вал трансмісії.

З підвищенням оборотів двигуна збільшується швидкість обертання насосного колеса, що призводить до наростання сили потоку рідини, що захоплює собою турбінне колесо. Крім того, рідина, повертаючись через лопаті реактора, отримує додаткове прискорення.

Потік рідини трансформується залежно від швидкості насосного колеса. У момент вирівнювання швидкостей турбінного та насосного коліс реактор перешкоджає вільній циркуляції рідини і починає обертатися завдяки встановленій муфті вільного ходу. Всі три колеса обертаються разом, і система починає працювати в режимі гідромуфти, не збільшуючи момент, що крутить. При збільшенні навантаження на вихідному валу швидкість турбінного колеса сповільнюється щодо насосного реактор блокується і знову починає трансформувати потік рідини.

Переваги

1. Плавність руху та торкання з місця.
2. Зниження вібрацій та навантажень на трансмісію від нерівномірності роботи двигуна.
3. Можливість збільшення крутного моменту двигуна.
4. Відсутність необхідності обслуговування (заміни елементів тощо).

Недоліки

1. Низький ККД (через відсутність гідравлічних втрат і жорсткого зв'язку з двигуном).
2. Погана динаміка автомобіля, пов'язана з витратами потужності та часу на розкручування потоку рідини.
3. Висока вартість.

Режим блокування

Пристрій гідротрансформатора з блокуванням

Для того, щоб впоратися з основними недоліками гідротрансформатора (низький ККД і погана динаміка автомобіля), був розроблений механізм блокування. Принцип його роботи схожий на класичне зчеплення. Механізм складається з блокувальної плити, яка пов'язана з турбінним колесом (а отже з первинним валом КПП) через пружини демпфера крутильних коливань. Плита на поверхні має фрикційну накладку. За командою блоку управління трансмісією плита притискається накладкою до внутрішньої поверхні корпусу гідротрансформатора за допомогою тиску рідини. Крутний момент починає передаватися безпосередньо від двигуна до коробки без участі рідини. Таким чином досягається зниження втрат і більше високий ККД. Блокування може бути увімкнене на будь-якій передачі.

Режим прослизання

Блокування гідротрансформатора може також бути неповним і працювати в так званому режимі прослизання. Блокувальна плита не повністю притискається до робочої поверхні, тим самим забезпечується часткове прослизання фрикційної накладки. Крутний момент вдається одночасно через блокувальну плитута циркулюючу рідину. Завдяки застосуванню даного режиму у автомобіля значно підвищуються динамічні якості, але зберігається плавність руху. Електроніка забезпечує увімкнення муфти блокування якомога раніше при розгоні, а вимикання – максимально пізніше при зниженні швидкості.

Однак режим регульованого прослизання має істотний недолік, Пов'язаний з стиранням поверхонь фрикціонів, які до того ж піддаються сильним температурним впливам. Продукти зносу потрапляють у масло, що погіршує його робочі властивості. Режим прослизання дозволяє зробити гідротрансформатор максимально ефективним, але при цьому суттєво скорочує термін його служби.

Транспортних засобів з автоматичною коробкою перемикання передач з кожним роком стає дедалі більше. І, якщо у нас – у Росії та СНД – «механіка» все ще продовжує переважати перед «автоматом», то на Заході автомобілів з АКПП зараз уже переважна більшість. Це не дивно, якщо взяти до уваги незаперечні перевагиавтоматичних коробок: спрощення керування автомобілем, стабільно плавні переходиз однієї передачі в іншу, захист двигуна від навантажень тощо. несприятливі режими роботи, підвищення комфорту водія під час їзди. Що стосується недоліків цього варіанта трансмісії, то сучасні АКПП у міру вдосконалення поступово їх позбавляються, роблять їх несуттєвими. У цій публікації – про пристрій коробки-«автомата» і всі її плюси/мінуси в роботі.

Автоматичною коробкою передач називається такий різновид трансмісії, який забезпечує автоматичний, без прямого впливу водія, вибір передавального числа, що найбільше відповідає актуальним умовам руху транспортного засобу. Варіатор до АКПП не належить і виділяється окремий (безступінчастий) клас трансмісій. Тому що варіатор робить зміни передавальних чиселплавно, взагалі без будь-яких фіксованих щаблів-передач.

Ідея автоматизувати перемикання передач, позбавивши водія необхідності часто вичавлювати педаль зчеплення і «працювати» важелем перемикання швидкостей, не нова. Вона почала впроваджуватися та відточуватись ще на зорі автомобільної епохи: на початку ХХ століття. Причому не можна назвати будь-яку певну людину або фірму єдиним творцем автоматичної коробки передач: до появи класичної, що отримала зараз загальне поширення гідромеханічної АКПП привели три незалежні лінії розробок, які в результаті об'єдналися в єдиній конструкції.

Один із основних механізмів коробки-автомата – це планетарний ряд. Перша серійна машина, оснащена планетарною коробкою передач, була випущена ще в 1908 році, і це був "Форд Т". Хоча в цілому та коробка перемикання передач ще не була повністю автоматичною (від водія «Форда Т» вимагалося натискати дві ножні педалі, перша з яких переводила з нижчою на вищу передачу, а друга включала задній хід), вона вже дозволяла значно спростити управління, порівняно із звичайними КПП тих років, без синхронізаторів.

Другий важливий моменту становленні технології майбутніх АКПП – це переклад управління зчепленням з водія на сервопривід, втілений у 30-х роках ХХ століття фірмою Дженерал Моторс. Ці коробки перемикання передач називалися напівавтоматичними. Першою повністю автоматичною КПП стала впроваджена у виробництво у 30-х роках ХХ століття планетарна електромеханічна коробка "Коталь". Вона встановлювалася на французькі автомобілізабутих нині марок «Деляж» та «Делайє» (існували до 1953 та 1954 р. відповідно).

Автомобіль "Деляж D8" - преміум-клас довоєнної доби.

Інші автопромисловці у Європі також розробляли схожі системи фрикціонів та гальмівних стрічок. Незабаром подібні АКПП були реалізовані в автомобілях ще кількох німецьких та британських мароквідомою і нині здоровою з яких є «Майбах».

Фахівці інший відомої фірми– американській «Крайслер» просунулися далі інших автовиробників, запровадивши гідравлічні елементиу конструкцію КПП, які замінили сервоприводи та електромеханічні елементи управління. Інженери «Крайслера» розробили перші в історії гідротрансформатор та гідромуфту, які є тепер у конструкції кожної автоматичної коробки передач. А перша в історії гідромеханічна коробка-автомат, схожа за конструкцією на сучасну, на серійних автомобілівбуло впроваджено корпорацією «Дженерал Моторс».

Автоматичні коробки передач тих років були дуже дорогими та технічно складними механізмами. До того ж, не завжди відрізнялися надійною і довговічною роботою. Вони могли виграшно виглядати лише в епоху несинхронізованих механічних коробок передач, керування автомобілем із якими було достатньо важкою працею, що вимагають від водія добре відпрацьованого досвіду. Коли широко поширилися механічні КПП з синхронізаторами, то за зручністю і комфортом АКПП того рівня були не набагато кращими за них. У той час як МКПП з синхронізаторами мали набагато меншу складність і дорожнечу.

Наприкінці 1980/1990-х років у всіх великих автовиробників відбувалася комп'ютеризація систем керування двигуном. Аналогічні їм системи почали застосовувати й у управління перемиканням швидкостей. Якщо попередні рішення використовували тільки гідравліку і механічні клапани, то тепер потоками рідини стали керувати соленоїди, контрольовані комп'ютером. Це зробило перемикання плавнішими і комфортнішими, покращило економічність і підвищило ефективність роботи трансмісії.

Крім того, на деяких автомобілях було впроваджено «спортивні» та інші додаткові режимироботи, можливість керувати вручну коробкою передач («Tiptronic» і т.п. системи). З'явилися перші п'яти- і ступінчастіші АКПП. Вдосконалення витратних матеріалівдозволило на багатьох коробках-автоматах скасувати процедуру заміни олії в процесі експлуатації автомобіля, оскільки ресурс залитої в її картер на заводі олії став порівнянним із ресурсом самої коробки передач.

Конструкція автоматичної коробки передач

Сучасна коробка-автомат, або «гідромеханічна трансмісія», складається з:

• гідротрансформатора крутного моменту (він же - "гідродинамічний трансформатор, ГДТ");
• планетарного механізму автоматичного перемикання передач; гальмівної стрічки, заднього та переднього фрикціонів – пристроїв, що безпосередньо перемикають передачі;
• пристрої управління (вузла, що складається з насоса, клапанної коробки та маслозбірника).

Гідротрансформатор потрібен для передачі моменту, що крутить, від силового агрегату до елементів автоматичної трансмісії. Розташовується між коробкою і двигуном, і, таким чином, виконує функцію зчеплення. Гідротрансформатор наповнений робочою рідиною, яка вловлює і передає енергію двигуна масляний насос, що знаходиться безпосередньо в коробці.

Складається гідротрансформатор складається з великих колісз лопатями, зануреними в спеціальна олія. Передача крутного моменту здійснюється не механічним пристроєм, а за допомогою масляних потоків та їх тиску. Усередині гідротрансформатора розташовані пара лопатевих машин - доцентрова турбіна і відцентровий насос, а між ними – реактор, який відповідальний за плавні та стабільні зміни крутного моменту на приводах до коліс транспортного засобу. Отже, гідротрансформатор не контактує ні з водієм, ні зі зчепленням (він сам і є зчеплення).

Насосне колесо з'єднується з колінвалом двигуна, а турбінне - з трансмісією. При обертанні насосного колеса потоки масла, що відкидаються ним, розкручують турбінне колесо. Щоб крутний момент можна було змінювати в широких діапазонах, між насосним та турбінним колесами передбачено реакторне колесо. Яке, залежно від режиму руху автомобіля, може бути нерухомим, або обертатися. Коли реактор нерухомий, він збільшує швидкість потоку робочої рідини, що циркулює між колесами. Чим вище швидкість руху олії, тим більший вплив вона робить на турбінне колесо. Отже, момент турбінному колесі збільшується, тобто. пристрій його «трансформує».

Але гідротрансформатор не може перетворювати швидкість обертання і переданий крутний момент у всіх необхідних межах. Та й забезпечити рух заднім ходом він теж не чинний. Для розширення цих можливостей до нього і приєднується набір окремих планетарних передач з різним передатним коефіцієнтом. Як би кілька одноступінчастих КПП, зібраних в одному корпусі.

Планетарна передача є механічну систему, що складається з кількох шестерень-сателітів, які обертаються навколо центральної шестерні. Сателіти фіксуються разом за допомогою кола-водила. Зовнішня кільцева шестерня має внутрішнє зачеплення із планетарними шестернями. Сателіти, закріплені на воді, обертаються навколо центральної шестерні, як планети навколо Сонця (звідси і назва механізму - планетарна передача»), Зовнішня шестерня обертається навколо сателітів. Різні передаточні відносинидосягаються шляхом фіксації різних деталейщодо один одного.

Гальмівна стрічка, задній та передній фрикціон – безпосередньо роблять перемикання передач з однієї на іншу. Гальмо - це механізм, який здійснює блокування елементів планетарного ряду на нерухомий корпус коробки-автомата. Фрікціон блокує рухливі елементи планетарного ряду між собою.

Системи управління автоматичних КПП бувають 2-х типів: гідравлічними та електронними. Гідравлічні системи використовуються на застарілих або бюджетних моделях і поступово виводяться з вживання. А всі сучасні коробки-автомати управляються електронікою.

Пристроєм «життєзабезпечення» для будь-якої системи керування можна назвати масляний насос. Його привід здійснюється безпосередньо від колінчастого валудвигуна. Масляний насос створює та підтримує в гідравлічної системипостійний тиск, незалежно від частоти обертання колінчастого валу та навантажень на двигун. У разі відхилення тиску від номінального функціонування АКПП порушується з огляду на те, що виконавчі механізми включення передач керуються тиском.

Момент перемикання передач визначається за швидкістю автомобіля та навантаженням на двигун. Для цього в гідравлічній системі керування передбачена пара датчиків: швидкісний регулятор та клапан-дросель, або модулятор. Швидкісний регулятор тиску або гідравлічний датчик швидкості встановлюється на вихідному валі автоматичної коробки.

Чим швидше їде транспортний засіб, тим більше відкривається клапан, і тим більше стає тиск, що проходить через цей клапан трансмісійної рідини. Призначений визначення навантаження на двигун клапан-дроссель з'єднується тросом чи з дросельною заслінкою(якщо мова йде про бензиновий двигун), або з важелем паливного насосависокого тиску (у дизельному двигуні).

У деяких автомобілях для подачі тиску на клапан-дросель використовується не трос, а вакуумний модулятор, який приводиться в дію розрядженням впускному колекторі(При збільшенні навантаження на двигун розрядження падає). Таким чином, ці клапани створюють такі тиски, які будуть пропорційними швидкості руху автомобіля та завантаженості двигуна. Співвідношення цих тисків дозволяє визначати моменти перемикання передач і блокування гідротрансформатора.

У «лові моменту» перемикання передачі бере участь і клапан вибору діапазону, який з'єднаний із селекторним важелем АКПП і, залежно від його положення, дозволяє або забороняє включення певних передач. Результуючий тиск, який створюють клапан-дросель та швидкісний регулятор, спрацьовує відповідний клапан перемикання. Причому, якщо машина швидко прискорюється, то система управління включить підвищену передачу пізніше, ніж при розгоні спокійно-рівномірному.

Як це робиться? Клапан перемикання знаходиться під тиском олії від швидкісного регулятора тиску з одного боку, і від клапана-дроселя – з іншого. Якщо машина прискорюється повільно, тиск від гідравлічного клапана швидкості йде по наростаючій, що призводить до відкриття клапана перемикання. Оскільки педаль акселератора натиснута не повністю, то клапан – дросель не створює великого тискуна клапан перемикання. Якщо ж машина швидко розганяється, то клапан-дроссель створює більший тиск на клапан перемикання, і перешкоджає його відкриттю. Щоб подолати цю протидію, тиск від швидкісного регулятора тиску повинен перевершити тиск від клапана-дроселя. Але це станеться при досягненні автомобілем вищої швидкості, ніж це відбувається за повільного розгону.

Кожен клапан перемикання відповідає певному рівню тиску: що швидше рухається автомобіль, то вища передача включиться. Блок клапанів є системою каналів з розташованими в них клапанами і плунжерами. Клапани перемикання подають гідравлічний тиск на виконавчі механізми: муфти фрикціонів та гальмівні стрічки, за допомогою яких здійснюється блокування різних елементів планетарного ряду і, отже, включення різних передач.

Електронна система керуваннятак само, як і гідравлічна, використовує для роботи 2 основних параметри. Це швидкість руху автомобіля та навантаження на його двигун. Але визначення цих параметрів використовуються не механічні, а електронні датчики. Основними є робочі датчики: частоти обертання на вході коробки передач; частоти обертання на виході коробки; температури робочої рідини; положення важеля селектора; положення педалі акселератора Крім того, блок управління коробки-«автомата» отримує додаткову інформаціювід блоку керування двигуном, та від інших електронних систем автомобіля (зокрема, від ABS – антиблокувальної системи).

Це дозволяє точніше, ніж у звичайній АКПП, визначати моменти необхідності в перемиканнях або блокування гідротрансформатора. Електронна програма перемикання передач за характером зміни швидкості при даному навантаженні на двигун може легко і миттєво обчислити силу опору руху автомобіля і при необхідності підлаштовуватись: ввести відповідні поправки в алгоритм перемикання. Наприклад, пізніше включати підвищені передачіна повністю завантаженому транспортному засобі.

В іншому, АКПП з електронним керуваннямтак само, як і звичайні, «не обтяжені електронікою» гідромеханічні коробки використовують гідравліку для включення муфт і гальмівних стрічок. Однак у них кожен гідравлічний контур управляється електромагнітним, а чи не гідравлічним клапаном.

Перед початком руху насосне колесо обертається, реакторне та турбінне залишаються у нерухомому стані. Реакторне колесо закріплене на валі за допомогою обгінної муфти, у зв'язку з чим може обертатися лише в один бік. Коли водій включає передачу, натискає на педаль газу – оберти двигуна зростають, насосне колесо набирає обертів і потоками олії розкручує турбінне колесо.

Олія, що відкидається назад турбінним колесом, потрапляє на нерухомі лопатки реактора, які додатково підкручують потік цієї рідини, збільшуючи його кінетичну енергію, і направляють на лопаті насосного колеса. Таким чином, за допомогою реактора зростає момент, що крутить, що і потрібно транспортному засобу, що набирає розгін. Коли автомобіль розігнався, і почав рухатися з постійною швидкістю, то насосне та турбінне колеса обертаються приблизно з однаковими оборотами. Причому потік олії від турбінного колеса потрапляє на лопаті реактора вже з іншого боку, завдяки чому реактор починає обертатися. Зростання моменту, що крутить, не відбувається, і гідротрансформатор переходить в рівномірний режим гідромуфти. Якщо ж опір руху автомобіля почав зростати (наприклад, автомобіль почав їхати на підйом, у гору), то швидкість обертання провідних коліс, а, відповідно, і турбінного колеса, падає. У цьому випадку потоки олії знову загальмовують реактор - і момент, що крутить, зростає. Таким чином, здійснюється автоматичне регулювання крутного моменту, залежно від змін у режимі руху транспортного засобу.

Відсутність жорсткого зв'язку в гідротрансформаторі має як переваги, так і недоліки. Плюси полягають у тому, що момент, що крутить, змінюється плавно і безступінчасто, демпфуються. крутильні коливаннята ривки, що передаються від двигуна до трансмісії. Мінуси перебувають насамперед у невисокому ККД, оскільки частина корисної енергії просто втрачається при «перелопачуванні» олійної рідиниі витрачається на привід насоса АКПП, що, зрештою, призводить до збільшення витрати палива.

Але згладжування цього недоліку в гидротрансформаторах сучасних АКПП застосовується режим блокування. При режимі руху, що встановився, на вищих передачах автоматично включається механічне блокування коліс гідротрансформатора, тобто він починає виконувати функцію звичайного класичного механізму зчеплення. При цьому забезпечується жорсткий безпосередній зв'язок двигуна з провідними колесами, як механічної трансмісії. На деяких АКПП включення режиму блокування передбачено і нижчих передачах теж. Рух із блокуванням є найбільш економічним режимом роботи коробки-«автомата». А при підвищенні навантаження на провідних колесах блокування автоматично вимикається.

При роботі гідротрансформатора відбувається значне нагрівання робочої рідини, тому в конструкції автоматичних коробок передбачається система охолодження з радіатором, який або вбудовується в радіатор двигуна, або встановлюється окремо.

Будь-яка сучасна коробка-«автомат» має на важелі-селекторі кабіни такі обов'язкові положення:

• Р - паркінг, або паркувальна блокування: блокування провідних коліс (не взаємодіє зі стоянковим гальмом). Аналогічно, як на "механіці" машину залишають "на швидкості" при постановці на стоянку;
• R – реверс, передача заднього ходу(її завжди заборонено було активувати в момент руху автомобіля, а потім у конструкції передбачили відповідне блокування);
• N - нейтралка, режим нейтральної передачі (активується при нетривалій стоянці або при буксируванні);

• D – драйв, рух переднім ходом (при цьому режимі буде задіяний весь передавальний ряд коробки, іноді відсікаються дві вищі передачі).

Також може мати деякі додаткові, допоміжні або розширені режими. Зокрема:

• L – «знижка», активація режиму зниженої передачі(малий хід) з метою пересування у складних дорожніх або позашляхових умовах;
• O/D - овердрайв. Режим економії та розміреного переміщення (за будь-якої можливості коробка-«автомат» перемикається нагору);
• D3 (O/D OFF) - дезактивація найвищого ступеня для активної їзди. Задіюється гальмуванням силовим агрегатом;
• S – передачі розкручуються до максимальних оборотів. Може бути можливість ручного керування коробкою.
• На АКПП може бути і спеціальна кнопка, яка забороняє перехід на більш високу передачупри обгоні.

Переваги і недоліки коробки-«автомата»

Як зазначалося, вагомими перевагамиАвтоматичні коробки передач, в порівнянні з механічними, є: простота і комфорт керування транспортним засобом для водія: зчеплення вичавлювати не потрібно, «працювати» важелем перемикання передач – теж. Особливо це актуально в поїздках містом, які і становлять, зрештою, левову частку пробігу автомобіля.

Перемикання передач на «автоматі» виходять більш плавними та рівномірними, що сприяє захисту двигуна та провідних вузлів автомобіля від перевантажень. Витратні частини (наприклад, диск зчеплення або трос) відсутні, тому і вивести з ладу АКПП, у цьому сенсі, складніше. В цілому ресурс багатьох сучасних АКПП перевищує ресурс механічних коробок передач.

До недоліків автоматичних коробок відносять більш дорогу і складну, ніж у МКПП, конструкцію; складність ремонту та його високу вартість, нижчий ККД, найгіршу динамікута підвищена, порівняно з МКПП, витрата палива. Хоча, вдосконалена електроніка коробок-«автоматів» ХХI століття справляється з правильним виборомкрутного моменту вже не гірше досвідченого водія. Сучасні автоматичні коробки часто обладнані додатковими режимами, що дозволяють підлаштовуватися під певний стиль водіння – від спокійного до «жвавого».

Серйозним недоліком автоматичних коробок перемикання передач називають неможливість максимально точного та безпечного перемикання передач екстремальних умов- Наприклад, на складному обгоні; на виїзді з кучугури або серйозного бруду швидким перемиканням задньої та першої передачі («у розгойдування»), при необхідності запуску двигуна «з штовхача». Потрібно визнати, що АКПП ідеально підходять, головним чином, для звичайних поїздок без позаштатних ситуацій. Насамперед – міськими дорогами. Не дуже пристосовані коробки-«автомати» і для « спортивного водіння»(Динаміка розгону трохи відстає від «механіки» у зв'язці з «просунутим» водієм», і для ралі по борозни (не завжди може ідеально пристосуватися до зміни умов руху).

Що стосується витрати палива, то у автоматичної коробки він у будь-якому випадку буде більшим, ніж у механічної. Однак якщо раніше цей показник становив 10-15%, то в сучасних автомобіляхвін знизився до малоістотних позначок.

Загалом застосування електроніки істотно розширило можливості автоматичних коробок перемикання передач. Вони отримали різні додаткові режими роботи: такі, як економічний, спортивний, зимовий.

Різке зростання поширеності коробок-«автоматів» було викликано появою режиму «Autostick», який дозволяє водію, за бажання, самостійно вибирати потрібну передачу. Кожен виробник дав такому типу автоматичної коробки свою назву: «Audi» – «Tiptronic», «BMW» – «Steptronic», і т.п.

Завдяки просунутій електроніці в сучасних АКПП стала доступною і можливість їх «самовдосконалення». Тобто зміни алгоритму перемикань залежно від конкретного стилю керування «господарем». Електроніка надала розширені можливості також для самодіагностики АКПП. І йдеться не лише про запам'ятовування кодів несправностей. Програма управління, контролюючи зношування фрикційних дисків, температуру масла, оперативно вносить необхідні корективи в роботу автоматичної коробки передач.

передач.

Читайте у цій статті

Гідротнасформатор: пристрій та принцип роботи

ГДТ включає такі деталі:

• Насосне колесо;
• Реактор (статор);
• Турбінне колесо;
• Блокувальний механізм;

Зазначені деталі знаходяться в єдиному міцному та герметичному корпусі, який зазвичай закріплюється на маховику ДВЗ. Також гідротрансформатор заповнений робочою трансмісійною рідиною ATF, причому в процесі роботи олія помітно нагрівається і перемішується всередині ГДТ.

До корпусу гідротрансформатора жорстко прикріплено насосне колесо, що обертається від валу двигуна і створює всередині конвертера потоки трансмісійної рідини. Зазначені потоки, своєю чергою, обертають реактор, і навіть турбінне колесо. При цьому ГДТ відрізняється від звичайної гідромуфти саме наявністю реактора.

Реактор (він статор) з'єднується з насосним колесом за допомогою обгінної муфти. Таке з'єднання дозволяє досягти того, що якщо оберти насоса і турбіни сильно відрізняються, реактор блокується в автоматичному режимі.

Блокування статора дозволяє передати на насосне колесо більше робочої трансмісійної рідини. Наявність у пристрої ГДТ реактора дозволяє збільшити момент, що крутить, в 3 рази під час розгону автомобіля з АКПП. Турбіна з'єднана з валом коробки, з'єднання жорстке.

Важливо розуміти, що передача моменту, що крутить, всередині гідротрансформатора відбувається без прямого зв'язку окремих складових елементів, тобто крутний момент фактично передається через рідину.

Це означає, що ударні навантаження мінімізовані, машина з гідротрансформатором плавно розганяється зі старту, відсутні ривки, далі під час перемикання передач відбуваються м'яко.

Однак дане рішеннятакож має певні вади. Усередині ГДТ часто виникає підвищене нагрівання. Таке підвищення температури відбувається через те, що турбінне колесо прослизає щодо насосного, тому що в більшості режимів роботи момент обертання турбінного та насосного колеса не дорівнює.

Результат проковзування - значне тепловиділення, зниження ККД трансмісії та збільшення витрати пального. При цьому з метою зниження витрати палива застосовується блокування гідротрансформатора, що реалізується за допомогою механізму блокування ГДТ.

Механізм блокування ГДТ

Зазначений механізм блокування забезпечує можливість жорсткого зв'язку насоса та турбіни. Якщо гідротрансформатор заблокований, автоматична коробка працює в такому режимі, коли двигун і трансмісія жорстко пов'язані між собою, передача моменту, що крутить, від ДВС на АКПП відбувається без втрат.

Блокування ГДТ у Коробці — автомат з електронним керуванням працює так, що сигнал про включення блокувального механізму надходить від коробки передач, саме включення блокування відбувається за заданим алгоритмом, прописаним у програмі.

На початковому етапі багато «автоматів» ініціювали блокування гідротрансформатора лише тоді, коли автомобіль розганявся до певної швидкості (вище 60-70 км/год). Більш сучасні автоматичні КППблокують гідротрансформатор на низьких швидкостях(Від 20 км/год).

В результаті досягається економія пального не тільки в режимі їзди трасою, а й у межах міста, де швидкість руху зазвичай низька. Ще заблокований гідротрансформатор дозволяє досягти ефекту на АКПП за певної швидкості.

Якщо просто, ЕБУ двигуном припиняє подачу пального в циліндри в той момент, коли спрацювало блокування гідротрансформатора. У цей час вал двигуна продовжує обертатися завдяки руху автомобіля накатом, а не за рахунок отримання енергії від згоряння палива в циліндрах.

Здавалося б, блокування гідротрансформатора дозволяє покращити характеристики трансмісії. даного типу, Домогтися паливної економічності, підвищити ККД і т.д. З одного боку, це так, однак жорсткий зв'язок ДВЗ і коробки шляхом блокування ГДТ також означає, що на мотто та трансмісію починають передаватися ударні навантаження.

В результаті зменшується ресурс коробки автомат, тому що включення блокувального механізму підвищує навантаження і швидше зношує. Також відбувається швидке забруднення трансмісійної олії, передачі із заблокованим гідротрансформатором включаються не так плавно.

Що в результаті

Як видно, гідротрансформатор фактично є окремим агрегатом, винесеним за межі корпусу самої АКПП. При цьому нормальна роботагідромеханічної коробки передач без гідротрансформатора (конвертера моменту, що крутить) неможлива. З цієї причини АКПП та ГДТ у зборі прийнято називати «автоматичною коробкою передач», тобто без поділу вказаних агрегатів.

Насамкінець зазначимо, що навіть з урахуванням міцності корпусу, високі навантаження на гідротрансформатор (у тому числі і температурні) можуть вивести даний елементз ладу. В результаті гідротрансформатор починає текти, виникають збої у роботі внутрішніх компонентів пристрою.

З урахуванням того, що вартість гідротрансформаторів на різні моделіАКПП досить висока, багато кваліфікованих СТО з ремонту автоматичних коробок виконують ремонт гідротрансформаторів. У процесі ремонту проводиться розбирання ГДТ, заміна зношених елементів, після чого корпус заварюється з метою відновлення герметичності.

Читайте також

Чому коробка-автомат штовхається, смикається АКПП при перемиканні передач, в автоматичній коробці виникають поштовхи ривки та удари: основні причини.

Як працює коробка-автомат: класична гідромеханічна АКПП, складові елементи, управління, механічна частина. Плюси, мінуси цього типу КПП.

Останнім часом великим попитом почали користуватися автомобілі з І скільки б не говорили автомобілісти, що АКПП - це ненадійний механізм, який дорогий в обслуговуванні, статистика стверджує протилежне. З кожним роком машин із МКПП стає менше. Зручність «автомата» оцінили багато водіїв. Що стосується дорогого обслуговування, Найвідповідальніша деталь у цій коробці - гідротрансформатор АКПП. Фото механізму та його пристрій - далі у нашій статті.

Характеристика

У конструкцію крім цього елемента входить безліч інших систем та механізмів. Але основну функцію (це передача моменту, що крутить) виконує саме гідротрансформатор АКПП. У просторіччя його називають «бубликом» за рахунок характерної форми конструкції.

Варто зазначити, що на передньопривідних автогідротрансформатор АКПП включає диференціал і головну передачу. Крім функції передачі моменту, що крутить, «бублик» приймає на себе всі вібрації і удари від маховика двигуна, тим самим згладжуючи їх до мінімуму.

Конструкція

Розгляньмо, як влаштований гідротрансформатор АКПП. Цей елемент складається з кількох вузлів:

• Турбінне колесо.
• Блокувальні муфти.
• Насоси.
• Реакторні колеса.
• Муфти вільного ходу

Всі ці механізми поміщені у єдиний корпус. Насос безпосередньо пов'язаний із колінвалом двигуна. Турбіна сполучається з шестернями коробки передач. Реакторне колесо розміщено між насосом та турбіною. Також у конструкції колеса «бубліка» є лопаті особливої ​​форми. Робота гідротрансформатора АКПП заснована на переміщенні спеціальної рідиниусередині (трансмісійної олії). Тому АКПП включає в себе також масляні канали. Окрім цього тут є свій радіатор. Для чого він потрібен, розглянемо трохи згодом.

Що стосується муфт, блокувальна призначена для фіксації положення гідротрансформатора у певному режимі (наприклад, «паркінг»). Муфта вільного ходу служить для обертання реакторного колеса на звороті.

Принцип роботи гідротрансформатора АКПП

Як діє цей елемент у коробці? Усі дії «бублика» здійснюються за замкненим циклом. Так, головна робоча рідина тут – це «трансмісійка». Варто відзначити, що вона відрізняється за в'язкістю та складом від тих, що використовуються в механічних коробках. Під час роботи гідротрансформатора мастило надходить від насоса на турбінне колесо, а потім - на реакторне.

Завдяки лопатям рідина починає швидше обертатися всередині «бублика», тим самим збільшуючи момент, що крутить. Коли частота обертання коленвала збільшується, кутова швидкість турбіни та насосного колеса вирівнюється. Потік рідини змінює свій напрямок. Коли автомобіль набрав вже достатню швидкість, «бублік» працюватиме тільки в режимі гідромуфти, тобто передаватиме крутний момент. Коли швидкість руху зростає, ГТФ блокується. При цьому муфта замивається, і передача моменту від маховика на коробку проводиться безпосередньо, з однаковою частотою. Елемент знову роз'єднується при перемиканні на наступну передачу. Так наново відбувається згладжування кутових швидкостейдоти, як швидкість обертання турбін не зрівняється.

Радіатор

Тепер про радіатор. Навіщо в автоматичних коробках він виведений окремо, адже на «механіці» такої системи не застосовують? Все дуже просто. На механічній коробці масло виконує лише функцію, що змащує.

При цьому його заливають лише наполовину. Рідина міститься в піддоні КПП і в ній змочуються шестерні. В автоматичній коробці масло виконує функцію передачі моменту, що крутить (звідки пішла назва «мокре зчеплення»). Тут немає фрикційних дисків - вся енергія йде через турбіни та олію. Останнє постійно рухається у каналах під високим тиском. Відповідно, олії необхідно охолоджуватися. Для цього і передбачено в такій трансмісії власний теплообмінник.

Несправності

Вирізняють такі поломки трансмісії:

• Несправність ГТФ.
• Поломка та
• Несправність масляного насоса та контролюючих датчиків.

Як визначити поломку?

З'ясувати, який саме елемент вийшов з ладу, без демонтажу коробки та її розбору досить складно. Однак передбачити серйозний ремонт можна за кількома ознаками. Так, якщо спостерігаються несправності гідротрансформатора АКПП або гальмівної стрічки, коробка буде пинатися при перемиканні режимів. Машина починає смикатися, якщо ви ставите ручку з одного режиму на інший (причому, коли нога знаходиться на педалі гальма). Також коробка входить сама в аварійний режим. Машина рухається лише на трьох передачах. Це говорить про те, що коробці потрібна серйозна діагностика.

Що стосується заміни гідротрансформатора, вона виконується при повному демонтажі коробки (від'єднуються приводні вали, «дзвін» та інші деталі). Цей елемент - найдорожча складова будь-якої АКПП. Ціна на новий ГДТ починається від 600 доларів для бюджетних моделейавто. Тому важливо знати, як правильно використовувати коробку, щоб максимально відстрочити ремонт.

Як зберегти КПП?

Вважається, що ресурс у даної трансмісії значно нижчий, ніж у механіки. Однак фахівці зазначають, що при належному обслуговуванні вузла вам не знадобиться ремонт або заміна гідротрансформатора АКПП. Так, перша рекомендація – це своєчасна замінаолії. Регламент – 60 тисяч кілометрів. І якщо на МКПП масло залите на весь термін експлуатації, то в «автоматі» воно є робочою рідиною. Якщо мастило чорне або має запах гару, його потрібно терміново замінити.

Друга рекомендація стосується дотримання температурних режимів. Не варто занадто рано починати рух - температура олії коробки повинна бути не нижче 40 градусів. Для цього переведіть важіль по всіх режимах із затримкою 5-10 секунд. Так ви прогрієте коробку та підготуєте її до експлуатації. На холодному маслі їздити небажано, так само як і сильно гарячому. В останньому випадку рідина буквально горітиме (при заміні ви почуєте запах гару). АКПП не підходить для дрифту та жорсткої експлуатації. Також не варто на ходу вмикати нейтральну передачу, а потім знову вмикати «драйв». Так ви зламаєте гальмівну стрічку та низку інших важливих елементівв коробці.

Висновок

Отже, ми з'ясували, що являє собою гідротрансформатор АКПП. Як бачите, це дуже відповідальний вузол у коробці. Саме через нього передається момент, що крутить, на коробку, а потім на колеса. І оскільки масло тут є робочою рідиною, потрібно дотримуватися регламентів його заміни. Так коробка радуватиме вас довгим ресурсом та плавними перемиканнями.

Зараз більшість автомобілів випускається з автоматичними коробками передач або варіаторами, оскільки ці типи трансмісії відрізняються зручністю користування в порівнянні з механічною коробкою.

Яку роль відіграє гідротрансформатор

Щоб забезпечити плавність перемикання передач і забезпечення безперервної передачі моменту, що крутить (для варіатора) використовується зовсім інший вид зчеплення.

У автомобілях з варіатором і АКПП як зчеплення – елемент, що передає крутний момент від силової установкина коробку передач, виступає гідротрансформатор.

Особливість цього елемента, що входить у конструкцію трансмісії, полягає в тому, що передача зусилля відбувається за допомогою рідини, тобто жорсткого зв'язку між мотором і КПП немає (хоча це не зовсім так).

Гідротрансформатор дозволяє здійснити безступінчасту передачу зусилля, причому з можливістю зміни моменту, що крутить, і швидкості обертання.

Також у момент зміни щаблі (в АКПП) гідротрансформатор дозволяє роз'єднати між собою мотор і трансмісію, а потім плавно відновити передачу зусилля.

Насправді пристрій виконує роль зчеплення, але з деякими додатковими функціями.

Пристрій, принцип роботи, режими

Конструкція гідротрансформатора включає всього кілька елементів:

• Насосне колесо;
• Турбінне колесо;
• Статор, він же – реактор;
• Корпус;
• механізм блокування;

Монтується гідротрансформатор на маховику двигуна, але одна зі складових має жорсткий зв'язок з валом коробки передач.

Якщо провести аналогію цього типу передачі із звичайним зчепленням фрикційного типу, то насосне колесо виконує роль ведучого диска (жорстко з'єднане з колінчастим валом мотора), а турбінне – веденого (прикріпленого до валу КПП). Ось лише фізичного контакту між цими колесами немає.

Примітно, що навіть розташування цих коліс ідентично фрикційному зчепленню – турбінне колесо розташовується між маховиком та насосним колесом.

Усі складові гідротрансформатора укладені в герметичний корпус, заповнений спеціальною робочою рідиною. олією ATF. За рахунок своєї форми цей елемент трансмісії отримав народна назва«Бубліка».

Суть роботи гідротрансформатора дуже проста. На колесах пристрою є лопаті, які перенаправляють рідину у певному напрямку.

Повертаючись разом з маховиком, насосне колесо створює потік рідини і спрямовує його на лопаті турбіни, тим самим забезпечується передача зусилля.

Якби конструкція включала тільки ці два колеса, то гідротрансформатор не відрізнявся б від гідромуфти, у якої момент, що обертає, на обох складових практично однаковий.

Але завдання гідротрансформатора входить як передача зусилля, а його зміна.

Так, при старті необхідно забезпечити збільшення моменту, що крутить, на веденому колесі (при початку руху), а під час рівномірного руху – виключити так зване «прослизування».

Для виконання цих функцій конструкції передбачені реактор і механізм блокування.

Реактор є ще одним лопатевим колесом, але значно меншого діаметра і розташовується воно між турбіною і насосом, з останнім реактор пов'язаний за допомогою обгінної муфти.

У завдання цього елемента входить збільшення швидкості потоку рідини, що призводить до підвищення крутного моменту.

Працює реактор так: у разі виникнення великої різниці між основними колесами гідротрансформатора, обгінна муфта блокує реактор, не даючи йому обертатися (через це ще одна назва складової – статор).

При цьому його лопаті, що мають спеціальну формузбільшують швидкість руху потоку рідини, що потрапляє на нього після проходження турбінного колеса, і направляють його знову на насос.

Таким чином реактор значно підвищує момент, що крутить, необхідний для створення достатнього зусилля при початку руху.

При рівномірному русі гідротрансформатор блокуються, тобто в ньому з'являється жорсткий зв'язок, і робить це механізм блокування, що використовується в конструкції.

Раніше в АКПП ця складова спрацьовувала лише на підвищених швидкостях руху. Зараз, електронні системи управління коробкою, що використовуються, блокують гідротрансформатор практично на всіх щаблях.

Тобто, як тільки момент, що крутить, для певної передачі підходить до необхідних параметрів, механізм спрацьовує.

При зміні ступеня він вимикається, щоб забезпечити плавність перемикання і знову вмикається. Тим самим виключається ймовірність «прослизу» гідротрансформатора, що підвищує його ресурс, знижує втрати зусилля та зменшує споживання палива.

Примітно, що механізм блокування, по суті, є фрикційним зчепленням, і працює він за тим же принципом. Тобто, у конструкції є фрикційний диск, який закріплений на турбіні.

У відключеному стані блокувального механізму диск знаходиться у відтисненому стані. При включенні блокування, фрикціони притискаються до корпусу гідротрансформатора, тим самим і досягається жорстка передача крутного моменту від мотора на КПП.

В цілому, якщо розглянути функціонування гідротрансформатора, існує три режими його роботи:

• Трансформація (включається, коли потрібно підвищення моменту, що крутить, для створення більшого зусилля. У цьому режимі працює реактор, забезпечуючи підвищення швидкості руху потоку);
• Гідромуфта (у цьому режимі реактор не задіяний і крутний момент на провідному та веденому колесі практично однаковий);
• Блокування (турбіна жорстко пов'язана з корпусом зменшення втрат на «ковзання»).

Електронна система, що використовується для управління роботою гідротрансформатора, забезпечує дуже швидку зміну режиму його роботи, підлаштовуючи функціонування цього елемента під умови, що виникають.

Особливості гідротрансформаторів різних авто

Незважаючи на те, що багато автовиробників намагаються внести свої якісь конструктивні особливостіпристрій елементів трансмісії, гідротрансформатор у всіх практично ідентичний.

Різниця якщо і є, то вона зазвичай зводиться до якихось дрібних деталей, а також матеріалів виготовлення складових частин.

Наприклад, в автомобілях Субару, слабким місцем» гідротрансформатора є фрикційна накладкамеханізм блокування. Особливо така несправність проявляється на авто, оснащених АКПП останнього покоління.

На BMW, що оснащувалися коробками ZF, у багатьох автовласників відзначалися проблеми з електронною системоюуправління, що призводило до появи вібрацій на певних швидкостях, ударів під час перемикання тощо.

Тобто всі проблеми з гідротрансформатором виникали через неправильне його управління.

Варто зазначити, що через це й сама КПП працювала проблемно, тож виявити причину дуже складно.

На автомобілях Mazda з автоматичними коробками самої частою проблемоюгідротрансформатора є швидке зношування обгінної муфти реактора.

І так практично з кожною маркою авто – обов'язково знайдеться якийсь конкретний складовий елементпристрою, що виходить з ладу найчастіше.

Несправності вузла

Хоча сам гідротрансформатор має не особливо складну конструкцію, з не таким вже й великою кількістю складових частин, несправностей, що можуть виникнути з ним – чимало. Частково про них згадувалося вище.

Оскільки цей елемент є сполучною ланкою між силовим агрегатом і КПП, то проблеми в його роботі відразу ж позначаються на функціонуванні трансмісії.

Основними поломками гідротрансформатора є:

• Зношування підшипників - опорних або проміжного (між турбіною і насосом). Виявляється ця несправність у вигляді появи тихого шарудіння при роботі трансмісії без навантаження. У міру збільшення швидкості цей звук зникає, але поступово діапазон режимів роботи АКПП, у яких звук є, буде розширюватися. Усувається ця проблема розбиранням, дефектуванням та заміною зношених елементів;
• Сильна засміченість масляного фільтра. Супроводжується ця проблема появою вібрації – спочатку на високих швидкостях, потім на всіх режимах, причому сама вібрація буде збільшуватися. Усувається несправність заміною фільтруючого елемента та робочої рідини;
  
• Зношування або пошкодження обгінної муфти. Через це не працює реактор, тому збільшення моменту, що крутить, не відбувається. В результаті у автомобіля знижується динаміка набору швидкості. «Лікується» проблема заміною муфти;
• Обрив шліцевого з'єднаннятурбінного колеса із валом КПП. Підсумком такої поломки є припинення руху, оскільки на коробку обертання просто не передається. Усувається несправність відновленням шліцевої сполуки (у деяких випадках – заміною гідротрансформатора);
• Руйнування лопат коліс або реактора. Супроводжується несправність поява гучного металевого скреготу та стукоту. Ремонт у цьому випадку складається із заміни пошкоджених складових або всього вузла у зборі;
  
• «Олійне голодування». Нестача олії призводить до перегріву, оплавлення. пластикових елементів. Наслідки нестачі мастильного матеріалуможуть бути найсерйознішими, тому відновити працездатність трансмісії разом із гідротрансформатором відновленням рівня АТФ не вийде, обов'язково потрібна буде розбирання вузлів, оцінка стану елемента та заміна пошкоджених складових;
• Перегрів. Відбувається або через «олійне голодування», або через забруднення системи охолодження КПП. У другому випадку потрібне очищення радіатора, фільтрів, заміна робочої рідини;
• Несправність системи керування. Виявляється проблема шляхом самовільної зупинки силової установки під час перемикання ступенів АКПП. Усувається несправність діагностикою та заміною елементів електронної складової трансмісії.

Варто зауважити, що зазначені ознаки тих чи інших несправностей можна вважати непрямими, і за ними точно визначити проблему з складовими гідротрансформатора неможливо, тим більше, що багато ознак властиві і поломкам автоматичних коробок передач.