Коробка гидротрансформатор: 403 — Доступ запрещён – принцип работы, признаки неисправностей и устройство Бублика в коробке автомат

Как устроена коробка-автомат с гидротрансформатором

Не падайте в обморок, ничего сложного здесь нет. Сейчас всё растолкуем. Но сначала давайте определимся с терминологией. Дело в том, что многие по ошибке автоматической коробкой передач называют два агрегата, соединённых воедино: собственно саму коробку и гидротрансформатор.

Достоинство гидротрансформаторной трансмиссии заключается, конечно же, в удобстве управления тягой автомобиля. В упрёк таким трансмиссиям можно поставить медлительность, невысокий КПД и относительно небольшой ресурс. Хотя надо отдать им должное — современные коробки отличаются завидной «скорострельностью».

Гидротрансформатор состоит из двух лопастных машин — центробежного насоса и центростремительной турбины. Между ними расположен направляющий аппарат — реактор. Насосное колесо жёстко связано с коленчатым валом двигателя, турбинное — с валом коробки передач. Реактор же, в зависимости от режима работы, может свободно вращаться, а может быть заблокирован при помощи обгонной муфты.

Полезная энергия в гидротрансформаторной трансмиссии расходуется на перелопачивание (и нагрев) масла гидротрансформатором. Также немало энергии «жрёт» насос, который создаёт рабочее давление в управляющих магистралях. Отсюда более низкий КПД. Именно по этой причине механические роботизированные коробки и вариаторы более предпочтительны.

Гидротрансформатор является идеальным демпфером крутильных колебаний и способен гасить сильные толчки, которые передаются от двигателя на трансмиссию и наоборот. Это, кстати, очень благоприятно сказывается на ресурсе двигателя, трансмиссии и ходовой части. Но хлопот гидротрансформатор тоже может принести массу. Например, он не позволяет завести автомобиль с «толкача».

Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач осуществляется потоками рабочей жидкости (масла), которая отбрасывается лопатками насосного колеса на лопасти колеса турбинного. Между насосным колесом и турбиной обеспечены минимальные зазоры, а их лопастям придана специальная геометрия, которая формирует непрерывный круг циркуляции рабочей жидкости. Так что получается, что жёсткая связь между двигателем и трансмиссией отсутствует. Это обеспечивает работу двигателя и остановку автомобиля с включённой передачей, а также способствует плавности передачи тягового усилия.

Схема устройства гидротрансформатора

Масло в гидротрансформаторе двигается по такой вот замысловатой траектории. Чтобы увеличить скорость и повысить крутящий момент на турбинном колесе, реактор блокируется. Правда, при этом КПД передачи несколько снижается.

Надо сказать, что по описанной выше схеме работает гидромуфта, которая просто передаёт крутящий момент, не трансформируя его величину. Чтобы изменять момент, в конструкцию гидротрансформатора введён реактор. Это такое же колесо с лопатками, но оно, имея связь с картером (корпусом) коробки передач, не вращается (заметим, до определённого момента). Лопатки реактора расположены на пути, по которому масло возвращается из турбины в насос, и они имеют особый профиль. Когда реактор неподвижен (гидротрансформаторный режим), он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем выше его кинетическая энергия, тем она большее оказывает воздействие на турбинное колесо. Благодаря этому эффекту момент, развиваемый на валу турбинного колеса, удаётся значительно поднять.

Представьте себе стандартную ситуацию — передача в коробке уже включена, а мы стоим на месте и жмём себе на педаль тормоза! Что происходит в этом случае? Турбинное колесо находится в неподвижном состоянии, а момент на нём в полтора-два раза выше (в зависимости от конструкции) того, что развивает двигатель на этих оборотах. Кстати, момент на выходном валу гидротрансформатора будет тем больше, чем будут выше обороты двигателя. Стоит отпустить педаль тормоза, и автомобиль тронется. Разгон будет продолжаться до тех пор, пока момент на колёсах не сравняется с моментом сопротивления движению машины.

Алюминиевый селектор управления автоматической трансмиссией BMW X5.

Когда турбинное колесо приближается по оборотам к скорости вращения насосного колеса, реакторное колесо освобождается и начинает вращаться вместе с двумя «напарниками». В этом случае говорят, что гидротрансформатор перешёл в режим гидромуфты. Так снижаются потери, и увеличивается КПД гидротрансформатора.

А поскольку в некоторых случаях надобность в преобразовании крутящего момента и скорости отпадает, в определённые моменты гидротрансформатор и вовсе может быть заблокирован при помощи фрикционного сцепления. Этот режим помогает довести КПД передачи практически до единицы, проскальзывание между лопаточными колёсами в этом случае исключено по определению.

Но представьте себе такую ситуацию. Вы едете по прямой с постоянной скоростью и вдруг начинаете подниматься в горку. Скорость автомобиля начнёт падать, а нагрузка на ведущие колёса увеличится. На это изменение тут же отреагирует гидротрансформатор. Как только станет уменьшаться частота вращения турбины, реакторное колесо начнёт автоматически затормаживаться, в результате скорость циркуляции рабочей жидкости возрастёт, что автоматически приведёт к увеличению крутящего момента, который будет передаваться на вал от турбинного колеса (читай на колёса). В некоторых случаях увеличившегося момента хватит для того, чтобы преодолеть подъём без перехода на низшую передачу.

Поскольку гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в широких пределах, к нему присоединяют многоступенчатую коробку передач, которая, вдобавок ко всему, способна обеспечить и реверсивное вращение (иными словами — задний ход). Те коробки, которые работают в паре с гидротрансформаторами, обычно включают в себя ряд планетарных передач и имеют много общего с привычными нам «ручными» коробками.

В механической коробке шестерни находятся в постоянном зацеплении, при этом ведомые — свободно вращаются на вторичном валу. Включая какую-либо передачу, мы механически блокируем соответствующую шестерню на ведомом валу. Работа автоматической коробки передач построена на таком же принципе. Но планетарные передачи (или редукторы) имеют некоторые интересные особенности. Они включают в себя несколько элементов: водило, сателлиты, солнечную и кольцевую шестерни.

Приводя во вращение одни элементы и фиксируя другие, такие редукторы позволяют менять передаточные отношения, то есть скорость вращения и передаваемое через планетарную передачу усилие. Приводятся планетарные передачи от выходного вала гидротрансформатора, а их соответствующие элементы фиксируются при помощи фрикционных лент или фрикционных пакетов (в механической коробке эту роль играют синхронизаторы и блокирующие муфты).

Планетарные передачи. Водило (1), сателлиты (2), шлицы солнечной шестерни (3).

Включается передача следующим образом. На фрикцион давит гидравлический толкатель, который в свою очередь приводится в действие давлением рабочей жидкости, той самой, что используется в гидротрансформаторе. Давление это создаётся специальным насосом, а распределяется оно между соответствующими фрикционами передач под неусыпным контролем электроники при помощи специальной системы электромагнитных клапанов — соленоидов в соответствии с алгоритмом работы коробки.

Пакеты фрикционов состоят из нескольких колец — неподвижных и подвижных. Они свободно вращаются друг относительно друга до тех пор, пока не возникнет необходимость включить передачу. Гидравлический толкатель зажмёт фрикционы тогда, когда в соответствующей магистрали будет создано рабочее давление. Подвижные элементы фрикциона, жёстко связанные, например, с водилом планетарной передачи, будут застопорены, водило остановится, передача включится.

Существенное отличие АКПП от обычных механических коробок заключается в том, что передачи в них переключаются практически без разрыва потока мощности. Одна выключилась, другая почти в тот же момент включилась. Сильные рывки при переключениях практически исключены, поскольку их гасит уже упомянутый выше гидротрансформатор. Хотя, надо отметить, современные коробки со спортивной настройкой не могут похвастать плавной работой. Толчки при их работе обусловлены более быстрой сменой передач: такой расклад позволяет отыграть некоторое количество времени при разгоне, но приводит к ускоренному износу фрикционов. На трансмиссии и ходовой части в целом это тоже сказывается не лучшим образом.

В автоматических трансмиссиях первого поколения системы управления были целиком гидравлическими. В дальнейшем гидравлику оставили только в качестве исполнительной части системы управления, задавать же алгоритм работы стала электроника. Благодаря ей возможно реализовывать различные алгоритмы работы коробки — режим резкого ускорения, спортивный, экономичный, зимний…

Одна из последних разработок компании ZF — восьмиступенчатая гидромеханическая коробка передач. Как сообщают сами создатели, коробка позволяет экономить до 6% топлива по сравнению с аналогичными шестиступенчатым «автоматом» и 14% по сравнению с пятиступенчатым. Всё логично, большое количество передач позволяет увеличить время, при котором двигатель работает в наиболее «эффективном» режиме и удельный расход топлива минимален. Теряется время на лишние переключения? Совсем немного.

В спортивном режиме, например, тяга двигателя используется на все сто процентов. Включение каждой последующей передачи происходит при частотах коленчатого вала, близких к частотам, на которых развивается максимальный крутящий момент. При дальнейшем ускорении частота вращения коленчатого вала доводится до максимальных значений, при которых двигатель развивает максимальную мощность. И так далее. Автомобиль в этом случае развивает значительно большие ускорения по сравнению с теми, что осуществляются при работе «экономичной» или «нормальной» программ.

Управляющие клапаны гидравлического блока управления.

На большинстве современных автомобилей с автоматической трансмиссией те или иные алгоритмы управления активизируются в зависимости от манеры вождения. Электроника адаптирует работу тандема двигатель-трансмиссия самостоятельно. Компьютер, анализируя информацию от многочисленных датчиков, принимает решение о переключении передач в те или иные моменты, в зависимости от требуемого характера переключений. Если манера движения размеренная и плавная, контроллер делает соответствующие поправки, при которых двигатель не выводится на мощностные режимы работы, что положительно сказывается на расходе топлива. Как только водитель «занервничал» и начал чаще и резче нажимать на педаль газа, искусственный интеллект тут же понимает, что ускорения и разгоны нужно производить резвее, и силовой агрегат сразу же начнёт работать по «спортивной» программе. Если же водитель станет педалировать плавно, «умная» электроника переведёт коробку и двигатель в штатный режим работы.

Шестиступенчатая трансмиссия полноприводной Audi A8

Всё большее количество автомобилей оснащается коробками, в которых наряду с автоматическим предусмотрен и полуавтоматический режим управления. Здесь команды на переключение передач даёт водитель, а сами переключения обеспечивает система управления. Но это совсем не означает, что электроника позволит вам сильно разгуляться. Часто скорость перехода с одной передачи на другую в этом режиме увеличивают, но многие производители, заботясь о ресурсе силового агрегата, время переключений оставляют таким же, как в автоматическом режиме. Машиностроители называют эти системы по-разному — Autostick, Steptronic, Tiptronic.

Американцы любят устанавливать селектор автоматической трансмиссии на рулевую колонку. Европейцы и японцы ставят их на центральный тоннель.

Кстати, с недавних пор некоторые АКПП можно тюнинговать. А возможно это стало благодаря перепрограммированию блоков управления двигателем и коробки. В угоду скорости разгона в программе управления АКПП меняют моменты перехода с передачи на передачу и существенно сокращают время переключений.

На новом Mitsubishi Lancer управлять коробкой в ручном режиме можно и при помощи селектора, и посредством удобных магниевых подрулевых переключателей.

Электроника из года в год становится всё умнее. Компьютеры научили анализировать степень износа фрикционов и генерировать соответствующее давление, необходимое для включения каждой муфты. Регистрируя давление, можно прогнозировать степень износа фрикционных дисков, а следовательно, и коробки в целом. Блок управления постоянно контролирует исправность системы, записывая в свою память коды неисправностей тех элементов, в которых происходили сбои в процессе работы.

Четырёхступенчатая коробка и гидротрансформатор Hydra-Matic 2002 4T65-E (M76) концерна GM в составе силового агрегата устанавливаются на автомобиле поперечно.

В некоторых форс-мажорных случаях блок управления начинает работать по обходной программе. Обычно в аварийном режиме в коробке передач запрещаются все переключения, и включается какая-либо одна передача, как правило, — вторая или третья. Эксплуатировать, в этом случае автомобиль не рекомендуется (да и не получится), но доехать своим ходом до мастерской программа поможет. Все типы коробок способны доставлять радость владельцам автомобилей своей службой при пробеге в 200 тысяч километров с лишним. Но есть одно «но» — безотказная работа возможна при правильной эксплуатации и регулярном квалифицированном ТО.

Режимы автоматической трансмиссии

«P» — parking. В этом режиме все передачи выключены, выходной вал КПП и «ветка» трансмиссии, связанная с ведущими колёсами, заторможены блокирующим механизмом коробки. При работающем двигателе ограничитель частоты вращения коленчатого вала срабатывает гораздо раньше, чем при разгоне. Такая «защита от дурака» не позволяет «перекручивать» мотор и без толку перелопачивать трансмиссионную жидкость.

«R» — reverse, по-русски — задний ход.

«N» — нейтраль. В этом режиме двигатель и ведущие колёса не связаны. Автомобиль может двигаться накатом, его можно также буксировать без вывешивания ведущей оси.

Режим «D» или «Drive» разрешает движение. В этом режиме смена передач осуществляется автоматически.

«S», «Sport», «PWR», «Power» или «Shift» — спортивный режим. Самый динамичный и самый расточительный. При разгонах двигатель «загоняется» в режим максимальной мощности. Скорость перехода с одной передачи на другую (в зависимости от конструкции и программы) может быть увеличена. Двигатель в этом случае всегда находится в тонусе, как правило, работая на оборотах, которые не ниже тех, на которых развивается максимальный крутящий момент. Забудьте об экономичности.

«Kick-down» — режим, в котором осуществляется переход на пониженную передачу для осуществления интенсивного ускорения, например, при обгоне. Резкий подхват происходит за счёт того что двигатель выводится в режим максимальной отдачи, и за счёт большего передаточного отношения понижающей передачи. Чтобы трансмиссия перешла в этот режим, по педали газа нужно хорошенько топнуть. В трансмиссиях более старшего поколения для срабатывания «кикдауна» нужно было обязательно нажать педаль газа, что называется, «в пол» до характерного щелчка.

При работе в режиме «Overdrive» или «O/D» повышающая передача будет включаться чаще, переводя двигатель на пониженные обороты. «Овердрайв» обеспечивает экономичное передвижение, но его активация может привести к существенной потере в динамике.

«Norm» реализует наиболее сбалансированный режим движения. Переключения на повышающие передачи, как правило, происходят по достижении средних оборотов и на оборотах несколько выше средних.

Если поставить селектор напротив «1» (L, Low), «2» или «3», ваша коробка не будет переходить выше выбранной передачи. Режимы востребованы в тяжёлых дорожных условиях, например, при движении по горным дорогам, при буксировке прицепа или другого автомобиля. В этом случае двигатель может работать в области средних и высоких нагрузок без перехода на повышающую передачу.

«W», «Winter», «Snow» — так называемый «зимний» режим работы АКПП. В целях предотвращения пробуксовки ведущих колёс трогание с места осуществляется со второй передачи. Дабы не спровоцировать лишние проскальзывания, переход с одной передачи на другую в этом случае тоже может осуществляться более мягко и при более низких оборотах. Разгон при этом может быть не слишком динамичным.

Наличие значков «+» и «-» определяет совсем не полюсность, а возможность ручного переключения передач. Разные производители «перемешивать» передачи позволяют по-разному: селектором управления АКПП, кнопками на руле или подрулевыми переключателями… В этом режиме электроника не позволит перейти на те передачи, которые, по её мнению, неуместны в данный момент. При работе со знаками «сложения» и «вычитания» скорость смены ступеней не будет выше той, что определена программой в режиме «Sport». Достоинство ручного режима — возможность действовать на опережение.

Виталий Кабышев
www.drive.ru

 

фото, принцип работы, неисправности, замена гидротрансформатора АКПП

В последнее время большим спросом начали пользоваться автомобили с автоматическими коробками передач. И сколько бы ни говорили автомобилисты, что АКПП – это ненадежный механизм, который дорог в обслуживании, статистика утверждает обратное. С каждым годом машин с МКПП становится меньше. Удобство «автомата» оценили многие водители. Что касается дорогого обслуживания, самая ответственная деталь в этой коробке — гидротрансформатор АКПП. Фото механизма и его устройство – далее в нашей статье.

Характеристика

В конструкцию автоматической коробки передач помимо данного элемента входит множество других систем и механизмов. Но основную функцию (это передача крутящего момента) выполняет именно гидротрансформатор АКПП. В просторечии его называют «бубликом» за счет характерной формы конструкции.

Стоит отметить, что на автоматических коробках для переднеприводных авто гидротрансформатор АКПП включает в себя дифференциал и главную передачу. Помимо функции передачи крутящего момента «бублик» принимает на себя все вибрации и удары от маховика двигателя, тем самым сглаживая их до минимума.

Конструкция

Давайте рассмотрим, как устроен гидротрансформатор АКПП. Данный элемент состоит из нескольких узлов:

• Турбинного колеса.
• Блокировочной муфты.
• Насоса.
• Реакторного колеса.
• Муфты свободного хода.

Все эти механизмы помещены в единый корпус. Насос непосредственно связан с коленвалом двигателя. Турбина сопрягается с шестернями коробки передач. Реакторное колесо размещено между насосом и турбиной. Также в конструкции колеса «бублика» имеются лопасти особой формы. Работа гидротрансформатора АКПП основана на перемещении специальной жидкости внутри (трансмиссионного масла). Поэтому АКПП включает в себя также масляные каналы. Кроме этого, здесь есть свой радиатор. Для чего он нужен, рассмотрим немного позже.

Что касается муфт, блокировочная предназначена для фиксации положения гидротрансформатора в определенном режиме (например, «паркинг»). Муфта свободного хода служит для вращения реакторного колеса в обратной стороне.

Принцип работы гидротрансформатора АКПП

Как действует данный элемент в коробке? Все действия «бублика» осуществляются по замкнутому циклу. Так, главная рабочая жидкость здесь – это «трансмиссионка». Стоит отметить, что она отличается по вязкости и составу от тех, что используются в механических коробках. Во время работы гидротрансформатора смазка поступает от насоса на турбинное колесо, а затем – на реакторное.

Благодаря лопастям жидкость начинает быстрее вращаться внутри «бублика», тем самым увеличивая крутящий момент. Когда частота вращения коленвала увеличивается, угловая скорость турбины и насосного колеса выравнивается. Поток жидкости меняет свое направление. Когда автомобиль набрал уже достаточную скорость, «бублик» будет работать только в режиме гидромуфты, то есть передавать лишь крутящий момент. Когда скорость движения увеличивается, ГТФ блокируется. При этом замывается муфта, и передача момента от маховика на коробку производится напрямую, с одинаковой частотой. Элемент разъединяется снова при переключении на следующую передачу. Так заново происходит сглаживание угловых скоростей до того момента, как скорость вращения турбин не сравняется.

Радиатор

Теперь о радиаторе. Для чего в автоматических коробках он выведен отдельно, ведь на «механике» такой системы не применяют? Все очень просто. На механической коробке масло выполняет лишь смазывающую функцию.

При этом его заливают лишь наполовину. Жидкость содержится в поддоне КПП, и в ней смачиваются шестерни. В автоматической коробке масло выполняет функцию передачи крутящего момента (откуда пошло название «мокрое сцепление»). Здесь нет фрикционных дисков – вся энергия идет через турбины и масло. Последнее постоянно двигается в каналах под высоким давлением. Соответственно, маслу необходимо охлаждаться. Для этого и предусмотрен в такой трансмиссии собственный теплообменник.

Неисправности

Выделяют следующие поломки трансмиссии:

Как определить поломку?

Выяснить, какой именно элемент вышел из строя, без демонтажа коробки и ее разбора довольно трудно. Однако предугадать серьезный ремонт можно по нескольким признакам. Так, если наблюдаются неисправности гидротрансформатора АКПП или тормозной ленты, коробка будет «пинаться» при переключении режимов. Машина начинает дергаться, если вы ставите ручку с одного режима на другой (причем когда нога находится на педали тормоза). Также коробка входит сама в аварийный режим. Машина двигается только на трех передачах. Это говорит о том, что коробке нужна серьезная диагностика.

Что касается замены гидротрансформатора, она выполняется при полном демонтаже коробки (отсоединяются приводные валы, «колокол» и прочие детали). Этот элемент – самая дорогая составляющая любой АКПП. Цена на новый ГДТ начинается от 600 долларов для бюджетных моделей авто. Поэтому важно знать, как правильно использовать коробку, чтобы максимально отсрочить ремонт.

Как сохранить КПП?

Считается, что ресурс у данной трансмиссии на порядок ниже, чем у механики. Однако специалисты отмечают, что при должном обслуживании узла вам не потребуется ремонт или замена гидротрансформатора АКПП. Так, первая рекомендация – это своевременная замена масла. Регламент – 60 тысяч километров. И если на МКПП масло залито на весь срок эксплуатации, то в «автомате» оно является рабочей жидкостью. Если смазка черная или имеет запах гари, ее нужно срочно заменить.

Вторая рекомендация касается соблюдения температурных режимов. Не стоит слишком рано начинать движение – температура масла коробки должна быть не ниже 40 градусов. Для этого переведите рычаг по всем режимам с задержкой в 5-10 секунд. Так вы прогреете коробку и подготовите ее к эксплуатации. На холодном масле ездить нежелательно, так же как и на сильно горячем. В последнем случае жидкость будет буквально гореть (при замене вы услышите запах гари). АКПП не подходит для дрифта и жесткой эксплуатации. Также не стоит на ходу включать нейтральную передачу, а затем снова включать «драйв». Так вы сломаете тормозную ленту и ряд других важных элементов в коробке.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет гидротрансформатор АКПП. Как видите, это весьма ответственный узел в коробке. Именно через него передается крутящий момент на коробку, а затем на колеса. И поскольку масло здесь является рабочей жидкостью, нужно соблюдать регламенты его замены. Так коробка будет радовать вас долгим ресурсом и плавными переключениями.

Как работает гидротрансформатор?

Многие из Вас наверняка знают элементарные вещи об устройстве механической коробки передач — Вы знаете, что двигатель подключен к передаче путём сцепления, ведь без этой связи автомобиль не сможет прийти к полной остановке, разумеется, не убив двигатель. Но автомобили с автоматической коробкой передач не имеют сцепления, которое отключало бы трансмиссию от двигателя. Вместо этого в них используется удивительное устройство под названием гидротрансформатор. Может быть, его устройство Вам покажется несколько сложным, но то, что он делает и какое удобство доставляет, просто очень интересно!

В этой статье мы узнаем, почему автоматическая коробка передач автомобиля так нуждается в гидротрансформаторе, как работает гидротрансформатор и его некоторые недостатки.

Основы гидротрансформатора

Так же, как и в случае с ручной трансмиссией, автомобилю с автоматической коробкой передач необходимо найти способ, чтобы одновременно держать двигатель работающим (крутящимся коленчатым валом), а колеса и шестерни в коробке передач остановленными.Автомобили с МКПП используют для этого сцепление, которое полностью отключает двигатель от коробки передач, а вот автоматическая коробка передач использует гидротрансформатор.

Гидротрансформатор является одним из видов гидромуфты, которая позволяет двигателю вращаться независимо от трансмиссии. Если двигатель вращается медленно, например, когда автомобиль работает на холостом ходу на красном сигнале светофора, количество крутящего момента, который передаётся через гидротрансформатор, очень мало, и его достаточно, чтобы удержать автомобиль на месте путём лишь лёгкого давления на тормозную педаль.

Если бы Вы надавили на педаль газа в то время как автомобиль остановился, Вам пришлось бы также нажать сильнее на тормоза, чтобы удержать машину от перемещения. Это происходит потому, что при нажатии на газ двигатель ускоряется, и насос из-за этого ускорения подаёт больше жидкости в гидротрансформатор, вызывая больший крутящий момент, который, в свою очередь передаётся на колеса.

Как работает гидротрансформатор?

Как показано на рисунке выше, существуют четыре компонента внутри очень крепкого корпуса гидротрансформатора:

1. Насос
2. Турбина
3. Статор
4. Трансмиссионное масло

Корпус гидротрансформатора крепится болтами к маховику двигателя, то есть корпус всегда крутится с той же скоростью, с какой крутится коленвал двигателя. Плавники, которые составляют насос гидротрансформатора, крепятся к корпусу, поэтому они также вращаются с одинаковой скоростью, что и двигатель. Гидротрансформатор в разрезе на рисунке ниже показывает, как всё это связано внутри гидротрансформатора.

Насос внутри гидротрансформатора является одним из видов центробежных насосов. В то время как он вращается, жидкость движется направленно от центра к краям, примерно как вращающийся барабан стиральной машины во время отжима бросает воду и одежду по своим стенкам. В то же время, так как жидкость устремляется от центра, в это центре создаётся вакуум, который привлекает ещё больше жидкости.

Затем жидкость поступает в лопасти турбины, которая связана с передачей. Именно турбина заставляет передачу крутиться, что в основном и приводит в движение Ваш автомобиль. Так как же жидкость (точнее, масло) поступает из насоса к турбине?! Дело в том, что в то время, как жидкость эта устремляется от центра к краям насоса, она встречает на своём пути лопасти насоса, которые направлены таким образом, что жидкость рикошетит о них и направляется уже вдоль оси вращения насоса прочь от него — к турбине, которая как раз и расположена напротив насоса.

Лопасти турбины также немного искривлены. Это означает, что жидкость, которая поступает в турбину снаружи, должна изменить своё направление, переместившись в центр турбины. Именно это направленное изменение вызывает вращение турбины.

Чтобы ещё проще представить принцип работы гидротрансформатора, представим ситуацию с расположенными друг напротив друга на небольшом расстоянии (допустим, около одного метра) комнатными вентиляторами и направленными друг напротив друга — если включить один из вентиляторов, то он за счёт своих искривлённых лопастей погонит воздух от себя к вентилятору, который стоит напротив него, а тот, в свою очередь, начнёт вращаться, потому как его лопасти также искривлены и поток воздуха толкает их все в какую-либо одну сторону (именно в ту сторону, в какую и начнёт вращаться вал вентилятора).

Но мы всё ещё двигаемся далее: жидкость выходит из турбины в её центре, двигаясь опять же в другом — противоположном направлении, чем то, в котором она когда-то вошла в турбину — то есть снова по направлению к насосу. И вот здесь заключается большая проблема — дело в том, что по своей конструкции (точнее, по конструкции своих лопастей, насос и турбина вращаются в противоположные стороны, и, если жидкости будет разрешено попасть обратно в насос, то это будет сильно замедлять двигатель. Вот почему гидротрансформатор имеет статор, который, благодаря своей конструкции, изменяет направление движения масла, и, таким образом, остаточная энергия, которая возвращается от турбины к насосу, идёт в дело — немного помогая двигателю раскручивать насос. 

Важно отметить, что скорость вращения турбины никогда не будет равной скорости вращения насоса, а КПД в гидротрансформаторе даже близко не будет стоять к механическим шестерёнчатым механизмам, передающим крутящий момент. Именно поэтому у автомобиля с АКПП значительно более высокий расход топлива. Для борьбы с этим эффектом, большинство автомобилей имеет гидротрансформатор, снабжённый блокировочной муфтой . Когда требуется, чтобы две половинки гидротрансформатора (насос и турбина) вращались с одинаковой скоростью (это происходит, например, когда автомобиль движется на высокой скорости), блокировочная муфта блокирует их вместе намертво, что исключает проскальзывание насоса относительно турбины и, таким образом, повышает эффективность расхода топлива.

АКПП принцип работы

Одним из существенных недостатков двигателей внутреннего сгорания, а также двигателей дизеля заключается в передаче на колеса максимального крутящего момента лишь в небольшом диапазоне оборотов. Для ликвидации этого недостатка их работы и была придумана трансмиссия.

Автоматическая коробка переключения передач или АКПП появилась сравнительно давно. Основной целью ее создания было избавление водителя от постоянной необходимости работы сцеплением и ручкой переключения передач. Автомобиль, таким образом, должен был стать комфортнее и безопаснее. Первые разработки в этой сфере начались в 1930 году в Америке, и к шестидесятым годам двадцатого века автоматические трансмиссии приобрели привычный нам вид, стали надежными и долговечными. АКПП распространились по миру, но в Европе они получили свое распространение совсем недавно, на конец двадцатого века автомобилей с АКПП было не более 20%. В СССР автомобили с АКПП массово не производились и пришли к нам только после распада советского союза. Редкие исключения составляли специализированные Чайки и Волги, некоторые автобусы, тракторы и БелАЗы. В XXI веке автомобили гражданского пользования с АКПП, наконец, начали производить и у нас.

Принцип работы АКПП

Состоит классический автомат из гидротрансформатора, фрикционных и обгонных муфт, а также соединительных валов, электронного блока управления и планетарной передачи.

Для обеспечения передаточных отношений используются планетарные передачи, которые состоят из водила, солнечной и кольцевой шестерни, сателлитов. За счет вращения одних и фиксации других элементов и происходит смена передаточного числа. Вокруг солнечной шестерни вращаются сателлиты, между ними устанавливается планетарное водило, сверху – коронная шестерня. Фиксация осуществляется за счет тормозных лент и фрикционов. При блокировке коронной шестерни передаточное отношение растет. Уменьшается при блокировке солнечной шестерни. Переключение передачи происходит посредством давления масла на гидравлический толкатель.

Масляный насос поддерживает необходимое для работы коробки давление всегда, пока двигатель работает.

В современных АКПП гидроблок и электронный блок управления объединены в один узел. Гидравлическая плита представляет собой лабиринт каналов, через которые и происходит воздействие масла на фрикционы или тормозные ленты. Внутри каналов устанавливаются регуляторы, клапана и соленоиды. Электрическая часть состоит из различных датчиков и компьютера.

Принцип работы гидротрансформатора АКПП

Механизм гидротрансформатора заменяет АКПП сцепление, он представляет собой большое колесо и его основная задача – передавать крутящий момент с двигателя на колеса, посредством вращения потоков масла, то есть АКПП не связана с двигателем жестко. Переключение передач происходит путем блокировки муфт. Процессом переключения руководит электронный блок управления, основываясь на показаниях датчиков оборота двигателя, его скорости, показаний гироскопа и других датчиков. Помимо гидравлических АКПП, принцип гидротрансформатора используется для работы бесступенчатых трансмиссий – вариаторов. Сфера применения гидротрансформатора очень велика – от привычных нам легковых автомобилей до сверхтяжелой специальной техники.

Гидротрансформатор включает турбинное, насосное и реакторное колеса. Насосное колесо соединяется с валом двигателя, а турбинное – с коробкой. Между ними находится реакторное колесо, которое связано с насосным через обгонную муфту. Принцип работы гидротрансформатора заключается в следующем: при начале движения начинает вращаться насосное колесо, тем самым закручивая потоки масла. Оно, в свою очередь, начинает вращать реакторное колесо, усиливая вращение за счет своих лопастей. Далее, на турбинное колесо передается поток масла и оттуда уже на колеса.

Блокировка гидротрансформатора. Принцип работы современного гидротрансформатора включает использование блокировки. Насосное и турбинное колеса жестко связаны. Ранее блокировка активировалась на 70 км/ч, но современные автомобили используют ее с самых маленьких скоростей. Блокировка гидротрансформатора позволяет экономить топливо, эффективно тормозить двигатель. Однако из-за нее куда быстрее изнашивается фрикцион гидротрансформатора, уменьшается плавность хода и в целом АКПП изнашивается быстрее. КПД по ходу работы гидротрансформатора теряется на перемешивание масла и его нагрев.

Гидромуфта работает для передачи момента, но не изменяет его величину. Для его изменения предназначено реакторное колесо. Реактор остается неподвижным пока скорость вращения турбинного колеса не сравняется с вращательной скоростью насосного колеса, затем оно освобождается. Таким образом, снижаются потери, и крутящий момент увеличивается до 300%.

Использование АКПП

Классическая АКПП имеет орган управления – селектор, на котором представлены несколько «передач»:

P – режим парковки, АКПП заблокирована механически. Завести автомобиль можно только на P и R. При отсутствии уклона этого режима достаточно, чтобы удержать автомобиль на месте;

R – режим заднего хода. Активируется только после того, как автомобиль полностью остановится;

N – нейтраль, используется для буксировки, АКПП выключена, но колеса не заблокированы;

D – переключение передач с 1 по последнюю последовательно;

S – переключение до второй передачи;

L – Езда на первой передаче.

Кроме этого, современные АКПП имеют еще и различные режимы функционирования коробки:

Sport – спортивный режим характеризуется тем, что переключение передач осуществляется на более высоких оборотах, автомобиль разгоняется быстрее;

Snow – зимний режим АКПП. В данном режиме машина начинает свое движение со 2-й передачи, снижая пробуксовки;

ECO – экономичный режим, топливная экономия;

O/D – запрет на переключение более высокой передачи, как правило, применяется для обгона;

Kickdown – режим быстрого ускорения для обгона, который активируется быстрым двойным нажатием на педаль акселератора, при этом автомат переключается на ступень вниз.

Плюсы АКПП

1. Комфорт для водителя, меньше действий для управления машиной, больше времени на дорогу.
2. АКПП не позволяет излишне нагружать двигатель, увеличивая его ресурс.
3. Современные АКПП переключаются быстрее, чем любой водитель переключает МКПП.
4. Огромный ресурс при правильной эксплуатации.
5. Из-за отсутствия жесткой связи двигателя с трансмиссией ударные нагрузки на нее исключены.

Минусы АКПП

1. Более дорогие в производстве по сравнению с МКПП.
2. Более дорогой и сложный ремонт в случае поломки.
3. Из-за передачи крутящего момента жидкостью больше потери мощности на двигатели, выше расход.
4. АКПП не позволяет использовать двигатель на полную.
5. Критична к пробуксовкам, меньше проходимость на моноприводных автомобилях.
6. Нельзя запустить с толкача.

Эксплуатация и обслуживание АКПП

Как и любой узел автомобиля АКПП необходимо эксплуатировать правильно, если этого не делать ресурс коробки можно сократить в несколько раз.

Эксплуатация в зимний период. Перед началом поездки АКПП необходимо прогревать не менее 5 минут при минусовой температуре. Автомату необходимо прогреться и разогнать по своим внутренностям загустевшее масло. Эксперты рекомендуют поставить автомобиль на тормоз и прогнать все положения селектора АКПП, задерживаясь в каждом на срок до минуты. До прогрева автомобиля и АКПП до рабочей температуры не следует допускать пробуксовок и резких разгонов.

Преодоление препятствий. Испытание сельскими, размытыми, грязными дорогами или снежно-ледяной коркой в России привычно для любого автовладельца. Приключения могут начинаться каждое утро в собственном дворе из-за «отличной» работы коммунальщиков и дорожных служб. АКПП не любит пробуксовок и выхода «раскачкой», таким образом её можно сжечь. Для преодоления препятствий лучше использовать режим SHOW/WINTER, если его нет – переключить передачу в положение L или S (на некоторых автомобилях может обозначаться 1 или D1) и стараться не останавливаться. Если колеса угодили в ямку, раскачку можно изобразить с помощью движения вперед, отпускания газа, съезда в ямку естественным ходом и снова набиранием оборотов, то есть, не переключаясь на задний ход. Если выбраться сразу не получается – дайте АКПП остыть и отдохнуть. В конце концов, существует масса других приемов для преодоления препятствий, например, помощь другого участника движения. Не забывайте отключать TRC или ESP, они снижают обороты двигателя при пробуксовках, что совсем не поможет, если автомобиль уже застрял.

Использование нейтрали. Переключать АКПП в нейтраль стоит только при простое свыше двух минут, в остальных случаях это сильно изнашивает АКПП и совсем ей не помогает. При съезде с горы, переключение в нейтраль не дает никакой экономии. Нейтраль существует только для буксировки неисправного автомобиля.

Буксировка прицепа либо же другого авто изнашивает автомобиль с АКПП значительно быстрее, буксировка не должна превышать расстояние в 20 километров.

Режим Кикдауна и разгоны. Если автомобиль изначально не позиционируется как спортивный, то постоянные разгоны ему только навредят. Если владелец автомобиля гонщик, то он может сразу готовить деньги на ремонт автомата. АКПП следует эксплуатировать в режимах, не превышающих 5 тыс. оборотов.

Запрещено переключать движущийся автомобиль на парковку или реверс, нажимать педаль газа и тормоза одновременно. Ездить на пониженной передаче и продолжать использовать ушедшую в аварию АКПП также запрещается.

Удаление царапин на кузове автомобиля без покраски.

НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!
Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.

Читать далее >>

Режим парковки. Данным режимом следует пользоваться исключительно на горизонтальной плоскости. Если автомобиль стоит под уклоном, необходимо пользоваться ручным тормозом, а иначе весь вес автомобиля ляжет на блокиратор коробки, который тоже имеет свой ресурс. Причем сначала надо активировать ручник, потом уже переводить в положение парковки.

Контроль уровня и замена масла. Как и двигатель, АКПП способна проработать без масла всего несколько часов. От качества и чистоты масла зависит, насколько будет хорошо и долго работать АКПП. На различных АКПП масло меняется от 20 тыс. до 120 тыс. километров пробега.

Фильтр. Фильтр – это узел АКПП, ответственный за очистку масла от продуктов износа механизмов коробки. Современные фетровые фильтры меняются при каждой замене масла или ремонте, уже устаревшие, металлические, могли использоваться вплоть до капитального ремонта АКПП.

Современные АКПП. RAV4

Айсин – японская компания, специализирующаяся на производстве автоматических коробок передач, дочернее предприятие Японии. АКПП от Айсин по своей надежности и долговечности уступают лишь некоторым старым американским разработкам. Ресурс некоторых АКПП от Айсин доходит до 1500000 километров. В то время как многие производители ударились в эксперименты по созданию вариаторов и роботизированных коробок передач, Айсин и не думала о них забывать. С 2009 года Айсин начала выпускать АКПП модели U760E для автомобилей Лексус и Тойота Камри, Рав4 и других. Шестиступенчатые АКПП U760E и некоторые другие аналоги от других производителей называют убийцами механических и роботизированных коробок передач. Характеристики этой разработки догнали и перегнали механические коробки передач. Они переключаются быстрее, более плавно, комфортнее, достигнута большая топливная экономия, лучше управляются и при этом достаточно надежны. Но цена и ресурс АКПП и МКПП по-прежнему не сравнимы. На Рав4 и других автомобилях блокировка гидротрансформатора срабатывает с невысоких оборотов, КПД коробки значительно повышено, автомат не «протупливает», позволяет быстрее разгоняться, но при этом фрикцион гидротрансформатора изнашивается очень быстро.

Переключения АКПП Рав4 и других автомобилей занимают всего 0,2 секунды, их конкурент ДСГ немного быстрее, но совсем некомфортен при быстрой езде.

Автор: Д. Спирин

Как устроена коробка-автомат с гидротрансформатором?

Основной плюс гидротрансформаторной трансмиссии, как нам объяснили инструкторы по вождению, заключается в том, что управление тягой машины очень удобно. Конечно, есть и недостатки. Например, медлительность, сравнительно небольшой ресурс и низкий КПД. Однако следует отдать им должное, ведь современные коробки-автоматы отличаются просто завидной «скорострельностью».

Что такое гидротрансформатор?

Сегодня при обучении вождению будущий водитель вправе сам выбирать, на каком автомобиле ему учиться: на «механике» или на «автомате». Но не все понимают разницу, особенно если речь идет об автоматических коробках передач. Итак, давайте разберемся с терминологией.

Часто автоматической коробкой передач многие по ошибке называют два прибора, которые соединены вместе, то есть непосредственно коробку и гидротрансформатор.

Принцип работы

Гидротрансформатор включает в себя две лопастные машины: центростремительную турбину и центробежный насос. Реактор или направляющий аппарат находится между ними. Насосное колесо соединено с коленчатым валом мотора, а турбинное соединено с валом коробки передач. В зависимости от режима работы реактор может легко вращаться, но иногда и блокируется с помощью обгонной муфты.

Благодаря потокам рабочей жидкости или масла происходит передача крутящего момента, который идет от мотора к коробке передач.

На лопасти турбинного колеса масло перекидывается лопатками насосного элемента. Между турбиной и насосным колесом есть небольшие зазоры, причем их лопасти имеют специальную геометрию, которая образуют непрерывающийся круг циркуляции масла. Таким образом, жесткая связь между трансмиссией и двигателем полностью отсутствует. Именно это и обеспечивает функционирование двигателя и полную остановку авто с включенной передачей. К тому же это способствует некой плавности и постоянства передачи тягового усилия.

Что еще входит в конструкцию?

Вышеописанная схема подразумевает работу гидромуфты, которая не трансформирует величину крутящего момента, а просто его передает. Для того чтобы как-то изменить момент, конструкторы решили установить в гидротрансформатор реактор. Реактор представляет собой колесо с лопатками, однако у него есть небольшое отличие: оно имеет связь с корпусом или картером коробки передач.

Более того, это колесо не вращается, но только до определенного времени. Лопатки реактора находятся на том пути, где масло идет обратно из турбины в насос.

Если реактор не двигается (находится в гидротрансформаторном режиме), то он повышает скорость подачи рабочей жидкости, которая циркулирует между колесами. Надо сказать, что чем скорость масла больше, тем его кинетическая энергия выше, и соответственно тем больше она воздействует на турбинное колесо. Из-за этого эффекта удается поднять в значительной степени момент, который развивается на валу турбинного колеса.

Стандартная ситуация

Давайте разберем такую обычную ситуацию. Вы уже включили передачу, авто стоит на месте, а вы нажимаете на тормоз. Что может произойти? Турбинное колесо в состоянии неподвижности, а его момент примерно в 2 раза (это зависит от конструкции) больше того момента, который развивает мотор на таких оборотах. Заметим, что крутящий момент, развивающийся на выходном валу гидротрансформатора, тем больше, чем больше обороты двигателя автомобиля. Как только вы отпускаете педаль тормоза, машина трогается с места. Разгон продолжается, пока момент на колесах не будет равняться моменту сопротивления движению транспортного средства.

Как только турбинное колесо по оборотам начинает приближаться к скорости вращения колеса насоса, реакторное колесо становится свободным, и оно вращается со своими двумя «напарниками».

Когда такое происходит, считается, что гидротрансформатор находится в режиме гидромуфты. Таким образом, КПД увеличивается, а потери снижаются. Так как в некоторых случаях необходимость в трансформации скорости и крутящего момента отпадает, иногда гидротрансформатор блокируется с помощью фрикционного сцепления. Данный режим делает возможным довести КПД передачи почти до единицы. В этом случае проскальзывание между автомобильными лопаточными колесами исключается по определению.

Режимы «автомата»

Существует несколько режимов автоматической коробки передач. N — это нейтраль; P — parking. R — reverse (англ), что на русском языке звучит как «задний ход». Режим «Drive» или «D» разрешает движение автомобилю, и в этом случае смена передач проходит автоматически.

«Kick-down» — так называют режим, когда переход на пониженную передачу осуществляется для интенсивного ускорения, к примеру, при обгоне. «S» или «Sport» (встречаются такие обозначения, как «PWR», «Shift» или «Power») означает спортивный режим. Надо сказать, что это самый расточительный, но в то же время и самый динамичный режим. Если на машине стоит режим «O/D» или «Overdrive», то повышающую передачу можно включать чаще, при этом двигатель переводится на пониженные обороты. Режим «Овердрайв» дает возможность вести экономичное передвижение, однако его активация часто приводит к сильной потере в динамике.

Бывает также «зимний» режим функционирования коробки передач. ЭтоW, «Snow» или«Winter». В этом случае трогание автомобиля с места проходит со второй передачи, что предотвращает пробуксовку ведущих колес.

Наличие знаков «+» и «-» дает возможность выбирать какой режим переключения передач выбрать: ручной или автоматический. Режим «Norm» означает использование самой сбалансированной работы.

Видеоматериал о том, как работает гидротрансформатор:

Желаем легкой дороги и удачи!

В статье использовано изображение с сайта smartbox.ru