АКПП: устройство, принцип работы коробки автомат

Варианты

Автоматическая коробка является, все же, условным понятием, ибо существуют ее подвиды. Но родоначальником класса является гидромеханическая планетарная коробка передач. Именно гидроавтомат ассоциируется с АКПП, по большой части. Хотя в настоящее время существуют альтернативы:

  • роботизированная коробка (“робот”). Это вариант “механики”, но переключение между ступенями происходит автоматизировано. Это возможно посредством наличия в конструкции “робота” электромеханических (электропневматических) исполнительных устройств, которые приводятся в действие электроникой;
  • вариатор. Подвид бесступенчатой трансмиссии. Не имеет прямого отношения к коробкам передач, но осуществляет реализацию мощности силового агрегата. Процесс смена передаточного соотношения происходит постепенно. Клиноцепной вариатор не имеет ступеней. Вообще, принцип его работы можно сравнить с велосипедной скоростной звездочкой, которая по мере раскручивания придает велосипеду ускорение посредством цепи. Автопроизводители, с целью приближения работы данной трансмиссии к традиционным (со ступенями) и для избавления от заунывного гула при разгоне, создают виртуальные передачи.

Принцип работы коробки автомат

Блок состоит из комплекта золотников. Они управляют масляными потоками по направлению к поршням (тормозные ленты)/фрикционным муфтам. Золотники располагаются в последовательности, которая зависит от движения селектора КПП/автоматики (гидравлическая/электронная).

Гидравлическая. Применяет: масляное давление центробежного регулятора, который взаимодействует с выходным валом коробки/масляное давление, которое образуется в ходе нажатия на педаль акселератора. Эти процессы передают электронному блоку управления данные о угле наклона педали газа/скорости авто, далее следует переключение золотников.

Электронная. Используются соленоиды, которые перемещают золотники. Проводные каналы соленоидов находятся снаружи корпуса АКП, и проходят к блоку управления (в некоторых случаях – к совмещенному БУ системы впрыска топлива и зажигания). Полученная информация о скорости авто/угла наклона газа определяет дальнейшее передвижение соленоидов посредством электронной системы/рукояти селектора АКП.

Иногда автоматическая коробка работает даже при неисправной электронной системе автоматики. Правда, при условии включенной третьей передачи (либо все ступени) в ручном режиме управления коробкой.

фото селектор АКПП и режимы работы

Разновидности положения селекторов (рычага АКП):

  • напольный. Традиционное расположение в большинстве авто – на центральном тоннеле;
  • подрулевой. Такая компоновка часто встречается у американских машин (Крайслер, Додж), а также у Мерседеса. Активация нужного режима трансмиссия происходит через вытягивание рычага на себя;
  • на центральной консоли. Применяется на минивэнах и на некоторых обычных автомобилях (пр.: Хонда Цивик VII, CR-V III), благодаря чему освобождается пространство между передними сиденьями;
  • кнопочный. Схема расположения получило широкое применение на спорткарах (Феррари, Шевроле Корвет, Ламборджини, Ягуар и прочие). Хотя сейчас интегрируется и на гражданские машины (премиум-класс).

Прорези напольных селекторов бывают:

  • прямая. Рычаг коробки ходит по прямолинейной траектории. Исключения: наличие ручного режима трансмиссии;
  • зигзагообразная (ступенчатая). Селектор перемещается по пазам сложной траектории;
  • дугообразная (U). Встречается не часто. Какое-то время применялась Ягуаром.

Современная коробка-автомат, или «гидромеханическая трансмиссия», состоит из:

  • гидротрансформатора крутящего момента (он же – «гидродинамический трансформатор, ГДТ»);
  • планетарного механизма автоматического переключения передач; тормозной ленты, заднего и переднего фрикционов – устройств, что напрямую переключают передачи;
  • устройства управления (узла, состоящего из насоса, клапанной коробки и маслосборника).

Гидротрансформатор

Гидротрансформатор нужен для передачи крутящего момента от силового агрегата к элементам автоматической трансмиссии. Располагается между коробкой и мотором, и, таким образом, выполняет функцию сцепления. Гидротрансформатор наполнен рабочей жидкостью, которая улавливает и передает энергию двигателя в масляный насос, находящейся непосредственно в коробке.

Состоит гидротрансформатор состоит из больших колёс с лопастями, погружёнными в специальное масло. Передача крутящего момента осуществляется не механическим устройством, а при помощи масляных потоков и их давления. Внутри  гидротрансформатора расположены пара лопастных машин – центростремительная турбина и центробежный насос, а между ними – реактор, который ответственен за плавные и стабильные изменения крутящего момента на приводах к колёсам транспортного средства. Итак, гидротрансформатор не контактирует ни с водителем, ни со сцеплением (он «сам и есть» сцепление).

Гидротрансформатор

Насосное колесо соединяется с коленвалом двигателя, а турбинное, — с трансмиссией. При вращении насосного колеса отбрасываемые им потоки масла раскручивают турбинное колесо. Чтобы крутящий момент можно было изменять в широких диапазонах, между насосным и турбинным колёсами предусмотрено реакторное колесо.

АКПП: устройство, принцип работы коробки автомат

Которое, в зависимости от режима движения автомобиля, может быть либо неподвижным, либо вращаться. Когда реактор неподвижен, он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем большее воздействие оно оказывает на турбинное колесо. Таким образом, момент на турбинном колесе увеличивается, т.е.  устройство его «трансформирует».

Но гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент во всех требуемых пределах. Да и обеспечить движение задним ходом он тоже не в силу. Для расширения этих возможностей к нему и присоединяется набор из отдельных планетарных передач с разным передаточным коэффициентом. Как бы несколько одноступенчатых КПП, собранных в одном корпусе.

Планетарная передача представляет собой механическую систему, состоящую из нескольких шестерён-сателлитов, которые вращаются вокруг центральной шестерни. Сателлиты фиксируются вместе при помощи круга-водила. Внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, как планеты вокруг Солнца (отсюда и название механизма – «планетарная передача»), внешняя шестерня вращается вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга.

Тормозная лента, задний и передний фрикцион – напрямую производят переключения передач с одной на другую. Тормоз – это механизм, который производит блокировку элементов планетарного ряда на неподвижный корпус коробки-автомата. Фрикцион же блокирует подвижные элементы планетарного ряда между собой.

Читать далее:  Карбюратор ваз 2107 почему плавают обороты и большой расход топлива устройство таблица жиклеров инструкции с фото и видео

Системы управления автоматических КПП бывают 2-х типов: гидравлическими и электронными. Гидравлические системы используются на устаревших или бюджетных моделях, и постепенно выводятся из употребления. А все современные коробки-«автоматы» управляются электроникой.

Устройством «жизнеобеспечения» для любой системы управления можно назвать масляный насос. Его привод осуществляется непосредственно от коленчатого вала двигателя. Масляный насос создаёт и поддерживает в гидравлической системе постоянное давление, независимо от частоты вращения коленчатого вала и нагрузок на двигатель.

Момент переключения передач определяется по скорости автомобиля и нагрузке на двигатель. Для этого в гидравлической системе управления предусмотрена пара датчиков: скоростной регулятор и клапан-дроссель, или модулятор. Скоростной регулятор давления или гидравлический датчик скорости устанавливается на выходном вале автоматической коробки.

Чем быстрее едет транспортное средство, тем больше открывается клапан, и тем больше становится давление проходящей через этот клапан трансмиссионной жидкости. Предназначенный для определения нагрузки на двигатель клапан-дроссель соединяется тросом либо с дроссельной заслонкой (если речь идёт о бензиновом двигателе), либо с рычагом топливного насоса высокого давления (в дизельном моторе).

В некоторых автомобилях для подачи давления на клапан-дроссель используется не трос, а вакуумный модулятор, который приводится в действие разряжением во впускном коллекторе (при увеличении нагрузки на двигатель разряжение падает). Таким образом, эти клапаны создают такие давления, которые будут пропорциональными скорости движения автомобиля и загруженности его двигателя. Соотношение этих давлений и позволяет определять моменты переключения передач и блокировки гидротрансформатора.

В «ловле момента» переключения передачи принимает участие и клапан выбора диапазона, который соединен с селекторным рычагом АКПП и, в зависимости от его положения, разрешает либо запрещает включение определенных передач. Результирующее давление, которое создают клапан-дроссель и скоростной регулятор, вызывает срабатывание соответствующего клапана переключения. Причём, если машина ускоряется быстро, то система управления включит повышенную передачу позже, чем при разгоне спокойно-равномерном.

Как это делается? Клапан переключения находится под давлением масла от скоростного регулятора давления с одной стороны, и от клапана-дросселя – с другой. Если машина ускоряется медленно, то давление от гидравлического клапана скорости идёт по нарастающей, что приводит к открытию клапана переключения.

Поскольку педаль акселератора нажата не полностью, то клапан — дроссель не создает большого давления на клапан переключения. Если же машина разгоняется быстро, то клапан-дроссель создаёт бо́льшее давление на клапан переключения, и препятствует его открытию. Чтобы преодолеть это противодействие, давление от скоростного регулятора давления должно превзойти давление от клапана-дросселя. Но это произойдет при достижении автомобилем более высокой скорости, чем это происходит при медленном разгоне.

АКПП: устройство, принцип работы коробки автомат

частоты вращения на входе коробки передач; частоты вращения на выходе коробки передач; температуры рабочей жидкости; положения рычага селектора; положения педали акселератора. Кроме того, блок управления коробки-«автомата» получает дополнительную информацию от блока управления двигателем, и от других электронных систем автомобиля (в частности, от ABS – антиблокировочной системы).

Предназначение ГДТ

Гидротрансформатор (относительно обычной гидромуфты) преобразует крутящий момент двигателя. Иными словами, происходит непродолжительное повышение показателей тяги, которую принимает коробка – “автомат” при ускорении транспортного средства.

Органический недостаток ГДТ, следующий от его принципа действия – проворот турбинного колеса при взаимодействии с насосным. Это отражается в потерях энергии (КПД ГДТ в момент равномерного движения авто – не более 85 процентов), и приводит к возрастанию тепловых выделений (некоторые режимы гидротрансформатора провоцируют больший выброс тепла, нежели сам силовой агрегат), повышенному расходу топлива.

В задачу пакета фрикционов входит переключение между передачами посредством сообщения/разобщения частей автоматической трансмиссии (входной/выходной валы; элементы планетарных редукторов и из замедление по отношению к корпусу АКП) .

Конструкция муфты:

  • барабан. Оснащен необходимыми шлицами внутри;
  • хаб. Имеет выдающиеся наружные зубья прямоугольной формы;
  • комплект фрикционных дисков (кольцеобразные). Располагается между хабом и барабаном. Одна часть пакета состоит из металлических внешних выступов, которые входят в барабанные шлицы. Другая – пластмассовая с внутренними вырезами под зубья хаба.

Фрикционная муфта сообщается посредством сжатия кольцеобразным поршнем (интегрирован в барабан) дискового комплекта. Подводка масла к цилиндру осуществляется при помощи барабанных, валовых и корпусных (АКПП) канавок.

Обгонная муфта имеет свободное проскальзывание в определенном направлении, а в противоположном – заклинивается и передает крутящий момент.

Обгонная муфта включается в себя:

  • внешнее кольцо;
  • сепаратор с роликами;
  • внутренне кольцо.

Задача узла:

  1. Защита фрикционных муфт при смене передач (момент передается при возрастании рабочих оборотов мотора после переключения, которое провоцирует вращение одного из элементов планетарного редуктора в противоположное направление, с последующим его заклиниванием в обгонной муфте) путем гашения образующихся ударов, толчков.
  2. Дезактивация торможения при помощи силового агрегата при выборе некоторы режимов работы коробки.

Блок управления автоматической коробкой: устройство

Системы управления АКПП бывают двух типов: гидравлические и электронные. Гидравлические системы используются на устаревших или бюджетных моделях, современные АКПП управляются электроникой.

Устройством «жизнеобеспечения» для любой системы управления является масляный насос. Его привод осуществляется непосредственно от коленвала двигателя. Масляный насос создает и поддерживает в гидравлической системе постоянное давление, независимо от частоты вращения коленвала и нагрузки на двигатель.

Читать далее:  Муфта Haldex поколения устройство и принцип работы

Момент переключения передач определяется по скорости автомобиля и нагрузке на двигатель. Для этого в гидравлической системе управления существуют два датчика: скоростной регулятор и клапан – дроссель или модулятор. Скоростной регулятор давления или гидравлический датчик скорости устанавливается на выходном валу АКПП.

Чем быстрее едет машина, тем больше открывается клапан, тем больше давление проходящей через этот клапан трансмиссионной жидкости. Предназначенный для определения нагрузки на двигатель клапан — дроссель соединяется тросом либо с дроссельной заслонкой (в бензиновых двигателях), либо с рычагом ТНВД (в дизелях).

В некоторых автомобилях для подачи давления на клапан – дроссель используется не трос, а вакуумный модулятор, который приводится в действие разряжением во впускном коллекторе (при увеличении нагрузки на двигатель разряжение падает). Таким образом, эти клапаны формируют давления, пропорциональные скорости движения автомобиля и загруженности двигателя.

Соотношение этих давлений и позволяет определять моменты переключения передач и блокировки гидротрансформатора. В «принятии решения» о переключении передачи участвует и клапан выбора диапазона, который соединен с рычагом селектора АКПП и, в зависимости от его положения, запрещает включение определенных передач.

Определение момента переключения передач

Как это происходит? Клапан переключения находится под давлением масла от скоростного регулятора давления с одной стороны и от клапана – дросселя с другой. Если машина ускоряется медленно, давление от гидравлического клапана скорости нарастает, что приводит к открытию клапана переключения. Поскольку педаль акселератора нажата не полностью, клапан – дроссель не создает большое давление на клапан переключения.

Если же машина ускоряется быстро, клапан – дроссель создает большее давление на клапан переключения, препятствуя его открытию. Чтобы преодолеть это противодействие, давление от скоростного регулятора давления должно превысить давление от клапана — дросселя, но это произойдет при достижении автомобилем более высокой скорости, чем при медленном разгоне.

Блок клапанов в сборе

муфты фрикционов и тормозные ленты, посредством которых осуществляется блокировка различных элементов планетарного ряда и, следовательно, включение (выключение) различных передач. Тормоз – это механизм, который осуществляет блокировку элементов планетарного ряда на неподвижный корпус АКПП. Фрикцион же блокирует подвижные элементы планетарного ряда между собой.

Электронная система управления так же, как и гидравлическая, использует для работы два основных параметра: скорость движения автомобиля и нагрузку на двигатель. Но для определения этих параметров используются не механические, а электронные датчики. Основными из них являются датчики: частоты вращения на входе коробки передач, частоты вращения на выходе коробки передач, температуры рабочей жидкости, положения рычага селектора, положения педали акселератора.

Главные компоненты автоматической трансмиссии

Кроме того, блок управления АКПП получает дополнительную информацию от блока управления двигателем и других электронных систем автомобиля (например, от АБС). Это позволяет более точно, чем в обычной АКПП, определять моменты переключений и блокировки гидротрансформатора. Программа переключения передач по характеру изменения скорости при данной нагрузке на двигатель может легко вычислить силу сопротивления движению автомобиля и ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения, например, попозже включать повышенные передачи на полностью загруженном автомобиле.

АКПП с электронным управлением так же, как и простые гидромеханические коробки, используют гидравлику для включения муфт и тормозных лент, но каждый гидравлический контур управляется электромагнитным, а не гидравлическим клапаном.

Audi – Tiptronic, BMW – Steptronic. Благодаря электронике в современных АКПП стала доступна и возможность их «самообучения», т.е. изменение алгоритма переключений в зависимости от стиля вождения. Электроника предоставила широкие возможности для самодиагностики АКПП. И речь идет не только о запоминании кодов неисправностей. Программа управления, контролируя износ фрикционных дисков, температуру масла, вносит необходимые коррективы в работу АКПП.

Преимущества и недостатки АКПП

Одно то, что классическая коробка автомат до сих пор ставится на новые модели автомобилей, говорит о ее хорошей репутации. Однако есть и множество противников, предпочитающих старую-добрую «механику» и ругающих малый ресурс коробки автомата и дорогой ремонт. Истина, как всегда, где-то посредине.

АКПП: устройство, принцип работы коробки автомат

Преимуществ у АКПП много:

  1. Удобство. Нет корзины сцепления, дополнительной педали;
  2. Гидротрансформатор отлично справляется с функцией сцепления, в том числе демпфирует резкие колебания коленвала (в механической трансмиссии эту задачу выполняет двухмассовый маховик). Такая система щадит и двигатель, и саму коробку, и ходовую;
  3. Система сама выбирает оптимальное передаточное число, и не нужно беспокоиться, как ездить и на какой передаче;
  4. Надежность механизма. Несмотря на свою сложность, коробка-автомат достаточно надежна, если, конечно, ее правильно эксплуатировать.

Есть и недостатки, из-за которых многие автолюбители предпочитают не связываться с АКП:

  1. Необходимость регулярно проводить техническое обслуживание. Замена жидкости и фильтров должна делаться строго через определенные интервалы, а контролировать уровень и состояние жидкости в коробке нужно не менее тщательно, чем уровень масла в двигателе;
  2. Стоимость ремонта. Из-за достаточно сложной конструкции, а еще и значительного веса, ремонт коробки практически нереально провести самостоятельно. Нужно специальное оборудование, в том числе для диагностики;
  3. Плохая «защита от дурака». Повредить коробку-автомат намного проще, чем механическую, особенно любителям резко рвать со светофора;
  4. Более высокий расход топлива, чем на «механике»;
  5. При серьезной неисправности автомобиля с АКПП придется вызывать эвакуатор: эта коробка не любит перемещения «на галстуке» — опять дополнительные расходы.

Нужно отметить, что стойкое мнение о ненадежности «автоматов» имеет под собой определенную почву: некоторые их модификации действительно оказывались неудачными. Однако есть и сверхнадежные модели от надежных производителей, способные отходить не одну сотню тысяч километров.

Читать далее:  Замена масла в АКПП Volkswagen Polo седан: как проверить уровень и залить смазку своими руками || Замена масла в АКПП Поло Седан что нужно знать

Переключения передач на «автомате» получаются более плавными и равномерными, что способствует защите двигателя и ведущих узлов автомобиля от перегрузок. Расходные части (к примеру, диск сцепления или тросик) отсутствуют, потому и вывести из строя АКПП, в этом смысле, сложнее. В целом, ресурс многих современных АКПП превышает ресурс механических коробок передач.

К недостаткам автоматических коробок передач относят более дорогую и сложную, чем у МКПП, конструкцию; сложность ремонта и его высокую стоимость, более низкий КПД, худшую динамику и повышенный, по сравнению с МКПП, расход топлива. Хотя, усовершенствованная электроника коробок-«автоматов» ХХI века справляется с правильным выбором крутящего момента уже не хуже опытного водителя.

Серьезным недостатком автоматических коробок переключения передач называют невозможность максимально точного и безопасного переключения передач в экстремальных условиях – к примеру, на сложном обгоне; на выезде из сугроба или серьёзной грязи быстрым переключением задней и первой передачи («в раскачку»), при необходимости запуска двигателя «с толкача».

классическая коробка автомат

Нужно признать, что АКПП идеально подходят, главным образом, для обычных поездок без внештатных ситуаций. В первую очередь – по городским дорогам. Не очень приспособлены коробки-«автоматы» и для «спортивного вождения» (динамика разгона немного отстаёт от «механики» в связке с «продвинутым» водителем», и для ралли по боздорожью (не всегда может идеально приспособиться к изменению условий движения).

Что касается расхода топлива, то у автоматической коробки он в любом случае будет бо́льшим, чем у механической. Однако если раньше этот показатель составлял 10-15%, то в современных автомобилях он снизился до малосущественных отметок.

В целом, применение электроники существенно расширило возможности автоматических коробок переключения передач. Они получили различные дополнительные режимы работы: такие, как – экономичный, спортивный, зимний.

Резкий рост распространённости коробок-«автоматов» был вызван появлением режима «Autostick», который позволяет водителю, при желании, самостоятельно выбирать нужную передачу. Каждый производитель дал такому типу автоматической коробки передач свое название: «Audi» –«Tiptronic», «BMW» – «Steptronic», и т.п.

Благодаря продвинутой электронике в современных АКПП стала доступной и возможность их «самосовершенствования». То есть, изменения алгоритма переключений в зависимости от конкретного стиля вождения «хозяина». Электроника предоставила расширенные возможности также и для самодиагностики АКПП. И речь идёт не только о запоминании кодов неисправностей.

Эксплуатация коробки

Как пользоваться коробкой – “автомат” правильно? Две педали и множество режимов трансмиссии могут ввергнуть в ступор неопытного в этом деле водителя. На первый взгляд, все просто, но существуют нюансы. Ниже даются пояснения того, как пользоваться автоматической коробкой передач правильно.

Режимы

АКПП: устройство, принцип работы коробки автомат

В основном, коробка – “автомат” имеет на селекторе следующие положения:

  • Р — это осуществление парковочной блокировки: блокировка ведущих колес (интегрирована внутри КПП и не взаимодействует со стояночным тормозом). Аналог установки машины на передачу (“механика”) при ее постановки на стоянку;
  • R – передача заднего хода (запрещено активировать в момент движения авто, хотя сейчас применяется блокировка);
  • N — режим нейтральной передачи (активация возможна при непродолжительной стоянке/ буксировке);
  • D — передний ход (задействован весь передаточный ряд коробки, иногда – отсекаются две высшие передачи);
  • L — активация режима пониженной передачи (малый ход) с целью передвижения вне дороги или по таковой, но со сложными условиями.

Присутствуют на коробках с обширными рабочими диапазонам (также могут иначе маркироваться основные режимы):

  • (D) (либо O/D )— овердрайв. Режим экономии и размеренного перемещения (при любой возможности коробка переключается наверх);
  • D3 (O/D OFF) — дезактивация высшей ступени для активной езды. Задействуется торможением силовым агрегатом;
  • S — передачи раскручиваются до максимальных оборотов. Может присутствовать возможность ручного управления коробкой.

Пример – режим ручного управления коробкой (S) предусматривает замедление мотором, а автоматизированный D – нет.

Во время движения

Как пользоваться коробкой “автомат” правильно по ходу движения? Современные трансмиссии допускают переход от одного режима к другому без выжима кнопки на рычаге селектора (кроме R). А чтобы не предотвратить произвольное начало движения машины во время остановки, надо нажать на педаль тормоза при переключении режимов.

Также необходимо знать, как правильно буксировать авто с АКПП. Нужно придерживаться следующих рекомендаций:

  • проверить уровень масляной жидкости в коробке на соответствие заводским нормам;
  • провернуть ключ зажигания, снять блокировку с рулевой колонки;
  • перевести селектор в режим N;
  • буксировка рекомендована не более 50 километров, со скоростью 50 километров в час, и меньше. При остановках желательно охлаждать коробку;
  • запрещено запускать мотор при буксировке.

Вывод

Какой вывод можно сделать? Инженеры создали АКПП достаточно сложной, чтобы максимально упростить ее эксплуатацию. В итоге удобство и функциональность современной коробки автомата перекрывают любые сомнения в ее надежности. Именно за эти качества водители ценят возможность пользоваться автоматической трансмиссией и не создавать себе лишних проблем в жизни. Да, коробка автомат может выйти из строя, как и вообще любой узел автомобиля, но при правильной эксплуатации она способна служить очень долго.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
AutoJiza
Adblock
detector