Описание Работы АКПП

<td colspan="4" class="regular" "=""> 
Описание Работы АКПП

Классический “автомат” включает в себя несколько агрегатов, главными из которых являются гидротрансформатор и механическая планетарная коробка передач.

 

Гидротрансформатор выполняет не только функции сцепления, но и автоматически изменяет крутящий момент в зависимости от нагрузки и частоты вращения колес автомобиля. Гидротрансформатор состоит из двух лопастных машин - центробежного насоса, центростремительной турбины и расположенного между ними направляющего аппарата-реактора. Насос и турбина предельно сближены, а их колесам придана форма, обеспечивающая непрерывный круг циркуляции рабочей жидкости. В результате гидротрансформатор получил минимальные габаритные размеры и одновременно снижены потери энергии на перетекание жидкости от насоса к турбине.

 

Насосное колесо связано с коленчатым валом двигателя, а турбина - с валом коробки передач. Тем самым в гидротрансформаторе отсутствует жесткая связь между ведущими и ведомыми элементами, а передача энергии от двигателя к трансмиссии осуществляется потоками рабочей жидкости, которая отбрасывается с лопаток насоса на лопасти турбины.

 

Собственно, по такой схеме работает гидромуфта, которая просто передает крутящий момент, не трансформируя его величину. Чтобы изменять момент, в конструкцию гидротрансформатора введен реактор. Это также колесо с лопатками, однако оно жестко прикреплено к корпусу и не вращается (заметим: до определенного времени). Реактор расположен на пути, по которому масло возвращается из турбины в насос. Лопатки реактора имеют особый профиль, а межлопаточные каналы постепенно сужаются. По этой причине скорость, с которой рабочая жидкость течет по каналам направляющего аппарата, постепенно увеличивается, а сама жидкость выбрасывается из реактора в сторону вращения насосного колеса, как бы подталкивая и подгоняя его. Отсюда сразу два следствия.

Первое - благодаря увеличению скорости циркуляции масла внутри гидротрансформатора при неизменном режиме работы насоса (читай: двигателя, поскольку насосное колесо, как говорилось выше, жестко связано с коленвалом) крутящий момент на выходном валу гидротрансформатора увеличивается.

 

Второе - при неизменном режиме работы насоса режим работы турбины изменяется автоматически и бесступенчато в зависимости от приложенного к валу турбины (читай: колесам автомобиля) сопротивления.

 
Гидротрансформатор
 

Поясним эти аксиомы на конкретных примерах. Допустим, автомобилю, который двигался по равнинному участку дороги, предстоит подъем в гору. Забудем на время про педаль акселератора и посмотрим, как отреагирует на изменение условий движения гидротрансформатор. Нагрузка на ведущие колеса увеличивается, а автомобиль начинает терять скорость. Это приводит к уменьшению частоты вращения турбины. В свою очередь уменьшается противодействие движению рабочей жидкости по кругу циркуляции внутри гидротрансформатора. В результате скорость циркуляции возрастает, что автоматически приводит к увеличению крутящего момента на валу турбинного колеса (аналогично переходу на низшую передачу в механических КПП) до тех пор, пока не наступит равновесие между ним и моментом сопротивления движению.

 

Трансмиссия обеспечивает передачу крутящего момента от двигателя к ведущим колесам, а также его изменение по величине и по направлению.Однако передать мощность и крутящий момент от двигателя к колесам — всего лишь полдела, важно эти показатели при передаче качественно преобразовать. А для чего, попробуем разобраться.

Как мы знаем, частота вращения коленчатого вала двигателя может при работе изменяться в определенном диапазоне. Конечно же, этот диапазон у разных двигателей различный. При этом главными характеристиками двигателя является изменение момента и мощности в зависимости от скорости вращения коленчатого вала. В нашем же случае диапазон изменения скоростей вращения колес простирается от 0 до довольно больших величин. На скорости 150 км/ч в зависимости от диаметра колеса эта величина может быть равной 1400-1500 об./мин. Итак, с одной стороны, колеса со своим диапазоном скоростей, с другой стороны, двигатель со своим, в результате встает довольно сложная задача увязать правую и левую части выражения. При составлении технического задания по разработке в том числе и трансмиссии, конечно же, учитывается гораздо большее количество факторов, так, например, из учета специфики автомобиля и сферы его использования задаются тягово-динамические параметры, которым автомобиль должен соответствовать. И все это с учетом выполнения норм по экономичности, экологичности, а также целесообразности применения тех или иных конструктивных решений.

Итак, перед нами встает необходимость в изменении тягового усилия, скорости и направления вращения ведущих колес в зависимости от внешних условий движения. Каким же образом это выполняется?!

 

Задача связать двигатель и колеса не из простых, и выполняется она, если так можно выразиться, в несколько этапов.
В зависимости от типа трансмиссии момент силы, передаваемый на колеса, и скорость их вращения изменяются разными способами. Для этого существуют различные варианты исполнения трансмиссий. Трансмиссии могут быть электрическими, механическими, гидромеханическими (комбинированными). Тем не менее способ, при помощи которого осуществляется изменение величины крутящего момента (электрическая трансмиссия не в счет), достаточно прост; изменение момента и скорости осуществляется путем изменения передаточного числа. Как вы уже знаете, для перемены передаточного числа и существуют коробки передач, в которых устанавливается ряд пар шестерен с различными передаточными отношениями. Количество пар шестерен (передач) и их передаточные отношения подбираются таким образом, чтобы обеспечить соответствующие тягово-скоростные характеристики автомобиля.

 
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ АКПП
 
Автоматическая коробка включает в себя несколько агрегатов, основными являются гидротрансформатор и механическая планетарная коробка передач.

ГИДРОТРАНСФОРМАТОР состоит из двух лопастных машин — центробежного насоса, центростремительной турбины и расположенного между ними направляющего аппарата-реактора. Насос и турбина предельно сближены, а их лопастям придана форма, обеспечивающая непрерывный круг циркуляции рабочей жидкости. НАСОСНОЕ КОЛЕСО жестко связано с коленчатым валом двигателя, а ТУРБИННОЕ — с валом коробки передач. Передача энергии от двигателя к трансмиссии осуществляется потоками рабочей жидкости, которая отбрасывается лопатками насосного колеса на лопасти турбинного колеса. Жесткая связь при этом между двигателем и трансмиссией отсутствует. Это способствует обеспечению работы двигателя и остановке автомобиля с включенной передачей. Наличие такой связи устраняет вероятность того, что заглохнет двигатель, как по неопытности водителя, так и вследствие внезапного возрастания внешнего сопротивления, при котором может произойти полная остановка автомобиля.

Плавность передачи тягового усилия в случае использования гидропередачи повышает проходимость автомобиля при движении по грунтам с плохими сцепными свойствами.

Поскольку гидродинамические передачи не пропускают крутильные колебания от двигателя в трансмиссию, повышается надежность и долговечность элементов трансмиссии, а также силового агрегата в целом. Лопастные колеса гидропередачи (насосное, турбинное, реакторное) практически не изнашиваются.

Собственно по такой схеме работает гидромуфта, которая просто передает крутящий момент, не трансформируя его величину. Чтобы изменять момент, в конструкцию гидротрансформатора введен реактор. Это также колесо с лопатками, однако оно жестко прикреплено к корпусу и не вращается (заметим: до определенного времени). Реактор расположен на пути, по которому масло возвращается из турбины в насос. Лопатки реактора имеют особый профиль, а межлопаточные каналы постепенно сужаются. По этой причине скорость, с которой рабочая жидкость течет по каналам направляющего аппарата, постепенно увеличивается, а сама жидкость выбрасывается из реактора в сторону вращения насосного колеса, как бы подталкивая и подгоняя его. Отсюда сразу два следствия.

Первое — благодаря увеличению скорости циркуляции масла внутри гидротрансформатора при неизменном режиме работы насоса крутящий момент на выходном валу гидротрансформатора увеличивается.

Второе — при неизменном режиме работы насоса режим работы турбины изменяется автоматически и бесступенчато в зависимости от приложенного к валу турбины (читай: колесам автомобиля) сопротивления. Допустим, автомобилю, который двигался по равнинному участку дороги, предстоит подъем в гору. Забудем на время про педаль акселератора и посмотрим, как отреагирует на изменение условий движения гидротрансформатор. Нагрузка на ведущие колеса увеличивается, а автомобиль начинает терять скорость. Это приводит к уменьшению частоты вращения турбины. В свою очередь, уменьшается противодействие движению рабочей жидкости по кругу циркуляции внутри гидротрансформатора. В результате скорость циркуляции возрастает, что автоматически приводит к увеличению крутящего момента на валу турбинного колеса (аналогично переходу на низшую передачу в механических КПП) до тех пор, пока не наступит равновесие между ним и моментом сопротивления движению. По аналогичной схеме работает автоматическая трансмиссия и при старте с места.

Когда автомобиль припаркован, турбинное колесо находится в неподвижном состоянии, однако внутреннее проскальзывание в гидротрансформаторе не мешало двигателю работать на холостом ходу. В этом случае крутящий момент трансформируется в максимально возможное число раз. Зато когда достигнута необходимая скорость, надобность в преобразовании крутящего момента отпадает. Гидротрансформатор посредством автоматически действующей блокировки превращается в звено, практически жестко связывающее ведущий и ведомый валы. Такая блокировка исключает внутренние потери, увеличивает значение КПД передачи, уменьшает расход топлива в установившемся режиме движения, а при замедлении повышает эффективность торможения двигателем. Кстати, одновременно с целью снижения все тех же потерь реактор может освободиться и вращаться вместе с насосным и турбинным колесом.
Зачем же к гидротрансформатору присоединяют КПП, если он сам способен изменять величину крутящего момента в зависимости от нагрузки на ведущие колеса?
 
АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ
 
 
Компактный четырехступенчатый автомат RENAULT обеспечивает передачу крутящего момента на передние колеса при поперечно расположенном двигателе
  АКПП, устанавливающаяся на автобусы SCANIA
1-Планетарные передачи
2-Гидротрансформатор
3-Фрикционные пакеты
4-Демпфер крутильных колебаний
5-Фланец ведомого вала
6-Масляный фильтр
Продольный разрез автоматической коробки передач AUDI A8
1-Межколесный дифференциал
2-Насосное колесо
3-Турбинное колесо
4-Гидро-трансформатор
5-Реактор
6-Левая передняя полуось
7-Маслоприемник с фильтром
8-Блок управляющих клапанов
9-Раздаточная коробка
10-Фланец ведомого вала
11-Межосевой дифференциал Torsen
     

Особенность гидротрансформатора такова, что он не может изменять крутящий момент, а также скорость вращения выходного вала в широких пределах. Поэтому законно возникает необходимость в механизме, который смог бы изменять момент и частоту вращения в заданных пределах. Для этого и служит коробка передач. Кстати, необходимость в реверсе возникает постоянно, и без механики здесь не обойтись.

Принцип работы и устройство АКПП аналогичны работе механических коробок с шестернями постоянного зацепления. В механической коробке передач шестерни находятся в постоянном зацеплении, при этом ведомые шестерни 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. Если говорить упрощенно — около каждой шестерни стоит фрикционный пакет, состоящий из нескольких фрикционных элементов. Этот фрикционный пакет как раз и фиксирует шестерню на валу с помощью сил трения. Только в автоматической коробке вместо косозубых пар шестерен, как правило, применяются планетарные передачи. Как уже говорилось, кроме гидротрансформатора и планетарного механизма в состав КПП-автоматов входит масляный насос, снабжающий гидротрансформатор и гидравлический блок управления рабочей жидкостью. А также радиатор охлаждения рабочей жидкости.

Интересно то, что рабочая температура автоматической коробки может быть сопоставима с температурой двигателя, а иногда может даже превышать ее. Поэтому автомобили с АКПП имеют специальную систему охлаждения, радиатор которой либо встроен в радиатор системы охлаждения двигателя, либо установлен отдельно и охлаждается воздушным потоком. На старых автомобилях с малым объемом двигателя можно встретить коробки, имеющие воздушную систему охлаждения. На корпусе гидротрансформатора имеется дополнительное внешнее оребрение, с помощью которого и организуется более эффективный отвод тепла.

Имея некоторый опыт, определить количество передач можно и на практике, следя за стрелкой тахометра во время разгона автомобиля. Каждое переключение будет сопровождаться некоторым понижением оборотов двигателя. Только при этом надо иметь в виду, что стрелка тахометра таким же образом реагирует и на блокировку гидротрансформатора (правда, падение оборотов в этом случае будет не столь заметным, как во время переключения передач).


Существенное отличие АКПП от обычных механических коробок заключается в том, что передачи в автоматах переключаются практически без разрыва потока мощности с помощью приводимых гидравликой многодисковых фрикционных муфт.
Сильные рывки при переключении передач практически исключены, поскольку их гасит уже упомянутый выше гидротрансформатор.

За выбор передачи отвечает гидравлический и электронный блоки управления АКПП. Водитель кроме нажатия на акселератор может влиять на процесс смены передач, выбрав зимний или спортивный алгоритм переключения или установив, например, при движении в сложных условиях селектор КПП в специальное положение, которое не позволяет автоматике переключаться выше определенной передачи.

 
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АКПП
 
В автоматических трансмиссиях первого поколения системы управления были целиком гидравлическими. В них формировались сигналы, пропорциональные скорости движения автомобиля (давление скоростного регулятора) и загруженности двигателя (давление клапана-дросселя). В зависимости от соотношения этих двух сигналов в коробке передач и происходили соответствующие переключения. В дальнейшем гидравлику стали использовать только в качестве исполнительной части системы управления. Все остальные функции на современных автомобилях переданы компьютерному блоку управления, который, получая информацию в виде сигналов от многочисленных датчиков, обрабатывает и анализирует ее и принимает решение о переключении передач, обеспечивая при этом и соответствующее качество переключения. Кроме того, электронный блок управления постоянно контролирует исправность системы, записывая в свою память коды неисправностей тех элементов, в которых происходили сбои в процессе работы. Эту способность блока управления называют функцией самодиагностики.

Компьютер управления, включая соответствующий соленоид (клапан, управляемый электромагнитом, формирующий величину управляющего давления), определяет передаточное число на каждой передаче АКПП, при его несоответствии фиксируется ошибка данной передачи (допустим, пробуксовывание фрикционных дисков или разрушение планетарного механизма). Кстати, может анализироваться даже давление, необходимое для включения каждой муфты. Результаты измерения давления включения каждой муфты регистрируются, что позволяет прогнозировать степень износа фрикционных дисков. Это позволяет прогнозировать ресурс работы даже при нормальной работе коробки.

Несмотря на достоинства и недостатки, все типы коробок при правильной эксплуатации и регулярном квалифицированном ТО способны доставить радость владельцам автомобилей своей безотказной работой при пробеге более 200 000 км.

В автомобилях более позднего выпуска в блоках управления стали использовать программируемые запоминающие устройства. Такие устройства позволяют с помощью специальных приборов достаточно оперативно корректировать программы управления, ничего не изменяя в самом блоке управления.

На начальном этапе движения, когда двигатель и трансмиссия еще недостаточно прогреты, необходимо обеспечить их защиту от перегрузок. Для этого в блоке управления имеется специальная программа, в соответствии с которой управление двигателем и трансмиссией осуществляется без обратной связи, то есть без учета фактического состояния двигателя и трансмиссии. В этом случае для принятия решений блок управления использует только данные, записанные в его памяти.

Работа двигателя без обратной связи характеризуется обогащенной смесью, что требует отмены работы системы дожигания отработанных газов и изменения угла опережения зажигания. Для трансмиссии этот режим характеризуется запретом блокировки гидротрансформатора и более поздними по оборотам двигателя переключениями передач.
 
УПРАВЛЕНИЕ КОРОБКОЙ ПЕРЕДАЧ
 

Коробка передач, установленная на Вашем автомобиле, может иметь рычаг управления (переключения передач) как на рулевой колонке, так и на консоли между передними креслами. При этом рычаг может выглядеть как ма механических кпп.

 

Существуют следующие режимы работы автоматической коробки передач:

 

P - Park - Стоянка ("паркинг");

R - Reverse - Задний ход;

N - Neutral - Нейтраль;

O/D - Overdrive - Овердрайв;

D - Drive - Драйв;*

3 - 3 Gear - 3 передача;

2 - 2 Gear - 2 передача;

1 - 1 Gear - 1 передача;

L - Low - Пониженная.

 

Некоторые режимы могут отсутствовать на вашем автомобиле.
В различных машинах режим Drive может обозначаться как символом "D", так и "3", режим "1" - символом "L"

 

P (Park) - в этом положении ведущие колеса Вашего автомобиля будут заблокированы. Это наилучшее положение рычага управления перед пуском двигателя. На большинстве автомобилей это единственый режим из которого можно завести машину. Иногда дополнительно требуется нажать на тормоз. Также пока переключатель не переведен в положение Р, невозможно достать ключ из замка зажигания.

Переключение коробки в режим Park производите только после полной остановки машины, в противном случае возможен выход из строя коробки передач. Не удерживайте автомобиль при остановке на подъеме, нажимая на педаль акселератора - это приведет к перегреву коробки передач, всегда используйте для этого рабочий тормоз или режим "P" (Park) совместно со стояночным тормозом. При парковке автомобиля под уклон, сначала зафиксируйте его стояночным тормозом, а потом переводите рычаг в положение PARK.

 

R (Reverse) - передача для движения задним ходом.

Включение передачи "R" (Reverse) при движении машины вперед может привести к поломке! Включайте "R" (Reverse) только после полной остановки автомобиля! На большинстве современных автомобилей автоматика не даст включить реверс при неполностью остановленом авто, но не стоит эксперементировать всеравно.

 

N (Neutral) - в этом положении колеса машины не соединены с двигателем. Используйте Neutral для пуска двигателя при движении автомобиля накатом и при буксировке Вашего автомобиля (если буксировка с частичной погрузкой невозможна). Не рекомендуется использовать данную передачу для движения накатом, т.к. в реиме нейтрали масло не перекачивается насосом и коробка может перегреться. В режиме буксировки есть общие рекомендации буксировать не более 50 миль со скоростью не превышающей 50 миль, рекомендуется по тойже причине т.к. масло не циркулирует по коробке.

 

D (Overdrive) - основной режим для движения. Автоматика будет переключать передачи в зависимости от скорости движения, угла открытия дроссельной заслонки, оборотов и нагрузки на двигатель. Тем не менее существует возможность вмешательства в работу автоматики - если Вы нуждаетесь в большей мощности, например, при движении на подъеме, то при скорости движения:

менее 35 миль в час (56 км/час) нажмите на педаль акселератора, приблизительно на половину ее хода;
более 35 миль в час (56 км/час) нажмите на педаль акселератора на полный ее ход.

 

При этом произойдет переключение на одну передачу ниже для обеспечения большей мощности (режим Kick Down).

Переключение в режим O/D (Overdrive) при движении вперед можно производить из любого другого положения рычага управления коробкой передач не останавливая машину (на ходу). Режим овердрайв не позволяет включать высшую передачу, удерживая машину на предыдущей и повышая порог переключения до отсечки установленной производителем. Рекомендуется использовать при смешаном цикле движения в диапазоне от 70-100 км/ч чтобы исключить лишние переключения вверх/вниз.

 

3 (Third Gear, Drive) - режим работы коробки передач аналогичен режиму Овердрайв, однако, при этом автоматика не будет производить переключение на четвертую передачу. В следующих дорожных условиях выбирайте "3" (Third Gear):

- при движении по склонам и серпантинам;
- при буксировке прицепа;
- при движении на затяжных спусках.

Специалисты "Дженерал Моторс" рекомендуют этот режим для движения по городу (мотивируя лучшим охлаждением коробки в таком режиме, когда условия включения четвертой передачи, а это свыше 70-80 км/ч, возникают нечасто).

Переключение в Drive при движении вперед можно производить из любого другого положения рычага управления коробкой передач не останавливая машину (на ходу).

 

2 (Second Gear) - в этом режиме коробка будет работать на передаче не выше второй, что необходимо при движении в горах, особенно на крутых спусках, для эффективного торможения двигателем.

 

Переключение в режим "2" (Second Gear) при движении вперед можно производить из любого другого положения рычага управления коробкой передач не останавливая машину (на ходу), если скорость автомобиля соответствует данной передаче (не выше 105 км/ч).

Старайтесь использовать возможно чаще режимы Drive и Overdrive. Длительное непрерывное движение или движение со скоростью свыше 55 миль в час (88 км/ч) в режиме "2", а также переключение на "2" при движении со скоростью более 65 миль в час (105 км/ч) может привести к поломке коробки передач или двигателя!

 

1 (First Gear) - при этом обеспечивается наибольшая мощность на ведущих колесах для движения по глубокому снегу, грязи и торможения двигателем на очень крутых спусках. Рекомендации по использованию аналогичны предыдущему пункту, только ниже максимальная скорость.

 

Если колеса Вашего автомобиля не могут вращаться, попав в глубокий песок, снег или остановились против высокого препятствия, не пытайтесь начать движение не освободив колеса - это может привести к поломке коробки передач.

 

Обслуживание коробки передач заключается в периодической проверке уровня и состояния гидравлической жидкости и, при необходимости, ее доливе или замене вместе с фильтрующим элементом.

 

Для проверки уровня жидкости автоматической коробки передач:

жидкость должна быть разогрета до нормальной рабочей температуры - 80-90°С (такая температура достигается спустя приблизительно 20-25 км пробега машины после пуска двигателя);
установите машину на ровной поверхности;

рычаг управления коробкой установите в положение "P" (Park);

включите стояночный тормоз;
заведите двигатель машины;
нажмите на педаль рабочего тормоза;

переведите рычаг управления коробкой передач из положения "P" (Park) поочередно во все остальные положения, делая задержку в каждом положении около 3 секунд и вновь верните рычаг в положение "P" (Park);

через несколько минут, не останавливая двигатель, выньте щуп коробки передач, уровень жидкости должен находиться в заштрихованном секторе на щупе.

 

При необходимости долейте жидкость (используйте только рекомендованную жидкость, обычно это ATF DEXTRON III). Избыток жидкости в коробке передач также нежелателен, как и ее нехватка.

 

При проверке уровня жидкости всегда обращайте внимание на ее цвет и запах. Жидкость должна быть прозрачной и иметь яркий малиновый цвет. Изменение цвета жидкости (в сторону коричневого) и появление запаха горелого текстолита свидетельствуют о необходимости замены жидкости и фильтрующего элемента, либо о появлении неисправности в коробке передач.

 

Долив жидкости производится через трубку, в которую вставляется щуп, слив производится при снятии поддона коробки передач. После снятия поддона обеспечивается также доступ к фильтрующему элементу. После замены фильтрующего элемента (новый фильтрующий элемент укомплектован, как правило, новой прокладкой поддона) и установки на место поддона, залейте новую гидравлическую жидкость в коробку передач. Проверьте уровень жидкости. При замене фильтра может потребоваться от 5 до 8-9 литров жидкости (полная емкость коробки передач - до 14 литров).

 

Если Вам покажется, что машина стала менее энергично разгоняться или переключение передач происходит несвоевременно - причиной тому может быть повреждение датчиков коробки передач или износ фрикционов системы управления коробкой. Обратитесь на сервис как можно быстрее.