Что такое АКПП: устройство и принцип работы классического автомата

Нормальная рабочая температура АКПП

В технических документах к любой коробке передач сказано, что нормальной рабочей температурой трансмиссии считается диапазон от 60 до 90 градусов по Цельсию. Достигается он за счет установленной системы охлаждения в АКПП. Если бы не было аппарата охлаждения, то температура во время работы коробки автомат не опускалась бы ниже 100 градусов.

Хоть ATF стали полностью синтетическими, но при сильном разогреве они не могут сохранять свои смазочные свойства в течение длительного времени.

Что такое АКПП и история ее создания

Селектор АКПП
Селектор автоматической коробки передач

Автоматическая коробка передач, или АКПП, представляет собой трансмиссию, обеспечивающую выбор оптимального передаточного числа в соответствии с условиями движения без участия водителя. Это обеспечивает хорошую плавность хода автомобиля, а также комфорт при движении для водителя.

В данной статье все внимание будет уделено классическому автомату.

История изобретения

Основу автоматической трансмиссии составляет планетарная коробка передач и гидротрансформатор, впервые изобретенный исключительно для нужд судостроения в 1902 году немецким  инженером Германом Фиттенгером. Далее в 1904 году братья Стартевенты из Бостона представили свой вариант автоматической КПП, имеющий две коробки передач и напоминающий чуть доработанную механику.

Первая АКПП
Первая серийная автоматическая коробка передач GM Hydramatic

Автомобиль, оснащенный планетарной коробкой передач, впервые увидел свет под маркой Ford Т. Суть коробки заключалась в плавном переключении скоростей за счет двух педалей. Первая включала повышающую и понижающую передачи, а вторая – заднюю.

Эстафету приняла компания General Motors, которая в середине 1930-х годов выпустила полуавтоматическую трансмиссию. Сцепление в автомобиле еще продолжало присутствовать, а планетарным механизмом управляла гидравлика.

Приблизительно в это же время компания Крайслер доработала конструкцию коробки гидромуфтой, а вместо двухступенчатой коробки стал использоваться овердрайв – повышающая передача с передаточным числом менее единицы.

Первую в мире полностью автоматическую КПП в 1940 году создала все та же компания General Motors. АКПП представляла собой сочетание гидромуфты с четырехступенчатой планетарной коробкой с автоматическим управлением посредством гидравлики.

Сегодня известны уже шести-, семи-, восьми- и девятиступенчатые АКПП, производителями которых являются как автоконцерны (KIA, Hyundai, BMW, VAG), так и специализированные компании (ZF, Aisin, Jatco).

Плюсы и минусы АКПП

Как и любая коробка передач, автоматическая трансмиссия имеет как плюсы, так и минусы. Представим их в виде таблицы.

Плюсы АКПП Минусы АКПП
1. Плавное и автоматическое переключение скоростей, создающее комфорт для водителя. 1. Сложность конструкции.
2. Отсутствие необходимости в периодической замене сцепления. 2. Высокая стоимость самой коробки.
3. Хорошая динамика за счет возможности ручного переключения скоростей. 3. Высокая стоимость ее обслуживания.
4. Автомат может подстраиваться под стиль вождения водителя (адаптироваться). 4. Более низкий КПД и повышенный расход топлива в сравнении с механикой.

Старые автоматы и отдельный радиатор охлаждения

akpp scheme
Схема АКПП

Гидротрансформатор представляет собой корпус, заполненный специальной рабочей жидкостью ATF, и предназначен для передачи крутящего момента от двигателя к коробке передач. Фактически он заменяет сцепление. В его состав входят насосное, турбинное и реакторное колеса, блокировочная муфта и муфта свободного хода.

Колеса оснащены лопастями с каналами для прохода рабочей жидкости. Блокировочная муфта необходима для блокировки гидротрансформатора в конкретных режимах работы автомобиля. Муфта свободного хода (обгонная муфта) необходима для вращения реакторного колеса в противоположную сторону. Более подробно про гидротрансформатор можно почитать здесь.

Планетарный механизм АКП включает в себя планетарные ряды, валы, барабаны с фрикционными муфтами, а также обгонную муфту и ленточный тормоз.

Механизм переключения скоростей в АКПП достаточно сложен, и, по сути дела, работа трансмиссии состоит в выполнении некоторого алгоритма включения и выключения муфт и тормозов посредством давления жидкости.

Планетарный ряд, точнее блокировка одного из его элементов (солнечная шестерня, саттелиты, коронная шестерня, водило), обеспечивает передачу вращения и изменение крутящего момента. Элементы, входящие в планетарный ряд, блокируются при помощи обгонной муфты, ленточного тормоза и фрикционных муфт.

gidroshema
Пример гидравлической схемы АКПП

Блок управления АКПП может быть гидравлическим (уже не применяется) и электронным (ЭБУ АКПП). Современная гидромеханическая трансмиссия оснащается только электронным блоком управления. Он обрабатывает сигналы датчиков и формирует управляющие сигналы на исполнительные устройства (клапаны) гидроблока, обеспечивающие работу фрикционных муфт, а также управляющие потоками рабочей жидкости.

как работает акпп

В зависимости от этого жидкость под давлением направляется в ту или иную муфту, включая определенную передачу. TCU также управляет блокировкой гидротрансформатора. При неисправности блок TCU обеспечивает функционирование КПП в «аварийном режиме». Селектор АКПП отвечает за переключение режимов работы КПП.

В автоматической коробке применяются следующие датчики:

  • датчик частоты вращения на входе;
  • датчик частоты вращения на выходе;
  • датчик температуры масла АКПП;
  • датчик положения рычага селектора;
  • датчик давления масла.

Подробнее про датчики АКПП можно почитать тут.

Важнейшим конструктивным элементом не только системы охлаждения, но и самого двигателя, является радиатор. Прообраз современного радиатора устанавливался даже на самых первых автомобилях, так как без радиатора работа двигателя не представляется возможной. Радиатор системы охлаждения выполняет такую важную функцию, как поддержание рабочей температуры двигателя и защита его от перегрева.

Как правило, автомобильный радиатор состоит из таких элементов, как верхний и нижний баки, сердцевина, детали крепления. Радиатор предназначен для того, чтобы жидкость, поступающая в него непосредственно из водяной рубашки двигателя, охлаждалась до необходимой температуры. Баки радиатора, а также сердцевина, которая к ним припаяна, как правило, изготавливаются из латуни, благодаря чему обеспечивается хорошая теплопроводность.

Читать далее:  Вискомуфта. Что это такое и принцип ее работы. Плюс подробное видео

Сердцевина радиатора представляет собой тонкие поперечные пластины, через которые проходят плоские вертикальные трубки, припаянные к этим пластинам. Жидкость, которая проходит через сердцевину радиатора охлаждения, расходится на множество потоков. Подобное устройство сердцевины позволяет жидкости охлаждаться более интенсивно, так как значительно возрастает площадь соприкосновения жидкости со стенками трубок.

Баки радиатора соединяются с рубашкой охлаждения при помощи патрубков. Нижний бак оснащен специальным краником, предназначенным для слива жидкости из радиатора. Чтобы спускать воду из водяной рубашки, в нижней части блока также имеется краник.

В систему охлаждения жидкость заливается через горловину бака, расположенного вверху и закрываемого крышкой. Жидкостная система охлаждения двигателя отличается наличием двойного регулирования теплового режима: термостатом и шторкой.

Шторка радиатора охлаждения — это своеобразное полотно, один из концов которого закрепляется на сматывающем механизме, который, в свою очередь, монтируется в барабане. Второй конец неподвижно соединяется в нижней части автомобильного радиатора.

Радиатор охлаждения акпп

Некоторые двигатели внутреннего сгорания вместо шторки оснащены жалюзи створчатого типа, состоящими из пластин. Пластины шарнирно закрепляются в нижней планке, связанной тягой и системой рычагов с рукояткой управления жалюзи, которая находится в кабине. Сами створки могут быть расположены горизонтально или вертикально.

Схема системы охлаждения любого АКПП следующая:

  • насос. Этот агрегат создает давление в системе и перекачивает масло от движущихся частей коробки в специальный бункер;
  • маслоприемник. Это и есть тот самый бункер. Состоит из прямоугольного тела с патрубками по обоим сторонам. Он обычно располагается внутри радиатора или внизу поддона. Благодаря такому местоположению жидкость эффективно охлаждается;
  • фильтр. Обычно изготавливается из металлической сетки, реже из синтетического материала. Служит для очистки жидкости от частичек износа движущихся механизмов.

Внимание! На некоторые модификации автомобилей устанавливаются увеличенные теплообменники для больше эффективности охлаждения.

Так, как охлаждается коробка автомат за счет пассивного охлаждения через радиатор автомобиля, то опытные автовладельцы советуют устанавливать дополнительные устройства охлаждения. Об остальных причинах установки дополнительного радиатора АКПП в следующем блоке.

Старые автомобильные коробки передач намного выносливее нынешних. Также на старых АКПП устанавливались масляные радиаторы охлаждения АКПП отдельно от системы охлаждения двигателя. Он обдувался вентилятором от радиатора для мотора. Поэтому охлаждение было лучше и АКПП могли пройти без перегрева более сотни тысяч километров.

На данный момент ситуация изменилась. Автомобилям, которые работают в тяжелых условиях, требуется установка дополнительного радиатора.

Продаются специальные встроенные аппараты охлаждения. Они состоят из самого устройства для охлаждения и трубки, которая омывается антифризом или другой охлаждающей жидкостью от системы охлаждения двигателя. Эта трубка имеет внутри перегородку, которая не дает охлаждающей жидкости для двигателя и маслу смешиваться.

Дополнительный радиатор

Другим минусом является площадь трубки, встроенной в агрегат. Она слишком маленькая. Поэтому автовладельцу не избежать перегрева. Если для новой машины такой площади будет достаточно, то после проезда сотни тысяч километров, на стенках трубки образуется налет и грязь. Вместе со сменой масла и фильтра автовладельцу придется менять и чистить систему охлаждения двигателя.

Поэтому выходом из этого положения является установка дополнительного радиатора АКПП.

Установка дополнительного радиатора

Причинами для сооружения дополнительного агрегата охлаждения АКПП служат следующие признаки:

  • масло в АКПП перегревается и теряет свои свойства;
  • фрикционы бывают мягкими и твердыми. Мягкие детали от перегрева размягчаются. Мягкие фрикционные диски уже не могут нормально взаимодействовать с планетарными шестернями. В результате передачи скоростей перескакивают или, наоборот, пропадают. А также мягкие фрикционы от перегрева быстро разрушаются;
  • часто выходят из строя соленоиды. Это тоже является одной из причин воздействия высокой температуры. Если в прошлые годы соленоиды изготавливались полностью из металла, то теперь добавляют примеси пластика. Поэтому соленоиды стали часто гореть;
  • горит проводка. Из-за высокой температуры плавятся провода.

Если охлаждение АКПП слабое, то вышеперечисленные причины могут быть только началом разрушения коробки передач. Поэтому установка дополнительного радиатора на АКПП необходимо, если автовладелец не желает менять коробку передач ежемесячно.

Проблемы с нагревом АКПП возникают у владельцев таких автомобилей, как Шевроле и ему подобных. Потому что рабочая температура двигателя у этих автомашин достигает 115 градусов. А коробка передач не имеет отдельного радиатора охлаждения масла автоматической КПП. В результате автомат автомобиля, еще не проездив свои законные 60000 километров, начинает пинаться, терять набор скорости, и автовладелец получает полуразрушенную коробку в ремонте.

В таком случае АКПП этого автомобиля спасет установка универсального радиатора АКПП. У машины перестанет нагреваться автомат, когда двигатель автомобиля набирает обороты выше положенных узлов, при которых трансмиссионная жидкость будет оставаться при оптимальной температуре. Увеличится длительность выработки механических деталей, а значит от ремонта и до ремонта автомобиль будет набирать положенное количество километража.

Дополнительные радиаторы подбираются после диагностики на СТО. Необходимо узнать насколько происходит прогрев в коробке, чтобы подобрать максимально точный аппарат.

Наименование Компания Размер (мм) Объем двигателя (л)
Трубчатый, четырех-рядный Hayden, Tranny Cooler 222х127х19 До 2
Трубчатый, шестирядный Hayden, Tranny Cooler 222х190х19 До 3
Трубчатый, восьмирядный (требует установку термостата для эксплуатации в зимний период) Hayden, Tranny Cooler 308х254х19 Свыше 3
Пластинчатый Hayden, Long 305х279х19 До 6

Установка дополнительного радиатора для охлаждения АКПП не займет много времени. И выполнить ее может обычный автолюбитель без обращения в СТО.

Внимание! В качестве дополнительного охлаждающего аппарата необходимо выбрать надежный и качественный прибор. Коротко о них было рассказано в предыдущем блоке. В комплекте с устройством должны продаваться специальные стяжки. К нему покупаются хомуты, переходники, а также специальные шланги, которые выдержат циркуляцию горячей трансмиссионной жидкости.

Читать далее:  Замена радиатора печки Лада Калина без снятия панели

Установка проходит следующим образом:

  1. Снять передний бампер и левый воздуховод.
  2. Закрепить новый радиатор на охлаждающем устройстве для двигателя с помощью специальных стяжек. Место выбирать следует за решеткой охлаждающего устройства двигателя. От вентилятора он будет обдуваться воздухом.
  3. На трубы, диаметр которых может варьироваться от 3, 8 до 10 мм, надеваются шланги и плотно крепятся хомутами.
  4. Присоединить армированные шланги к заводским через специальные переходники. Если покупать их дорого для автовладельца, то можно попросить друга-токаря выточить переходную трубку.
  5. Долить трансмиссионную жидкость, чтобы полностью заполнить систему маслом.

Дополнительно к радиатору для АКПП можно поставить и термостат. Он поможет охлаждать систему не всегда, а именно в нужный момент.

Внимание! Термостат может заклинить. Тогда ни от него, ни от дополнительного радиатора толку не будет.

Принцип работы

Системы охлаждения, которыми оборудуются современные автомобили, учитывают множество важных параметров, среди которых температура двигателя, температура жидкости и масла, температура снаружи салона и т.д.

Принцип работы системы охлаждения следующий. Благодаря жидкостному насосу охлаждающая жидкость находится в постоянном движении, циркулируя по кругу, омывая горячие стенки головки блока и цилиндров. Таким образом удается избежать перегрева двигателя, так как от нагретых деталей отводится тепло. Далее горячая жидкость направляется в радиатор охлаждения, который обеспечивает отвод тепла в окружающую среду. На этом цикл заканчивается, а охлажденная жидкость идет по новому циклу.

Таким образом, можно сделать вывод, что радиатор представляет собой своеобразный теплообменник, который обеспечивает охлаждение жидкости. Чтобы работа радиатора была еще более эффективной, перед двигателем устанавливается специальный вентилятор радиатора, нагнетающий воздух на поверхность радиатора, благодаря чему процесс теплообмена значительно ускоряется.

Вентилятор радиатора запускается автоматически специальным термодатчиком, который срабатывает в тот момент, когда рабочая температура двигателя начинает подниматься выше допустимой нормы. Вентилятор и радиатор охлаждения устанавливают непосредственно перед двигателем.

Еще в этом разделе

Без качественного охлаждения и смазки эксплуатация автоматических коробок передач невозможна. Современные автомобили подразумевают использование двигателя и трансмиссии в максимально жёстком режиме. Именно поэтому в них используются эффективные системы охлаждения, которые позволяют одновременно смазывать и охлаждать подвижные элементы коробки передач.

В качестве рабочей жидкости в автоматических коробках передач используется специальная гидравлическая среда, получившая название ATF. Так как сама коробка передач представляет собой сложный элемент, требования к рабочей жидкости возрастают в сравнении с обычными гидравлическими и механическими агрегатами.

Для смазки и охлаждения используется жидкость АТФ. Качественная трансмиссионная жидкость должна не только быстро выходить на рабочую температуру, но и не терять своих свойств при экстремально высоких температурах. Именно поэтому обычные моторные масла для смазки и охлаждения двигателя использовать запрещается.

Принудительная система охлаждения акпп состоит из специального насоса, который создает давление в системе и перекачивает  трансмиссионную гидравлическую жидкость от подвижных частей коробки в  специальный маслоприемник. Располагается такой маслоприемник в поддоне автоматической коробки передач или же в радиаторе автомобиля, что позволяет эффективно охлаждать рабочую жидкость.

За очистку трансмиссионной охлаждающей жидкости отвечает фильтр, состоящий из мелкоячеистой металлической сетки или синтетического материала. В процесс эксплуатации охлаждающая жидкость теряет свои свойства, что и вынуждает проводить её замену каждые 50-60 тысяч километров пробега. Также рекомендуется проводить замену фильтрующих элементов трансмиссионной жидкости каждые 25.000 километров.

Время, необходимое на переключение скорости в АКПП, зависит от скорости автомобиля и нагрузки на двигатель. Система управления вычисляет нужные действия и передает их в виде гидравлических воздействий. Гидравлика перемещает муфты и тормоза планетарного механизма, тем самым происходит автоматическое изменение передаточного числа в соответствии с оптимальным режимом двигателя в данных условиях.

Одним из главных показателей, влияющих на эффективность работы автоматической трансмиссии, является уровень масла, который нужно регулярно проверять. Рабочая температура масла (ATF) составляет около 80 градусов. Поэтому для того, чтобы избежать повреждений пластиковых механизмов коробки в зимний период, перед движением машину необходимо прогревать. А в жаркое время года, наоборот, охлаждать.Охлаждение АКПП может осуществляться охлаждающей жидкостью или воздухом (с помощью масляного радиатора).

АКПП в разрезе
АКПП в разрезе

Наибольшее распространение получил жидкостный радиатор. Температура atf, необходимая для нормальной работы двигателя, не должна превышать 20% от температуры в системе охлаждения. Температура охлаждающей жидкости не должна превышать 80 градусов, за счет этого и происходит охлаждение atf. Теплообменник соединен с внешней частью корпуса масляного насоса, к которой крепится и фильтр. При циркуляции масла в фильтре происходит его контакт с жидкостью охлаждения через тонкие стенки каналов.

Кстати, автоматическая трансмиссия считается очень тяжелой. Вес АКПП составляет около 70 кг (если она сухая и без гидротрансформатора) и около 110 кг (если она заправленная).

Что такое АКПП: устройство и принцип работы классического автомата

Для нормального функционирования АКПП необходимо и правильное давление масла. От этого во многом зависит срок службы АКПП. Давление масла должно быть на уровне 2,5-4,5 бар.

Ресурс коробки-автомат может быть различен. Если в одном автомобиле трансмиссия может прослужить только 100 тысяч км., то в другом – порядка 500 тысяч. Это зависит от эксплуатации автомобиля, от регулярного контроля за уровнем масла и его замены вместе с фильтром. Продлить ресурс АКПП возможно также используя оригинальные расходные материалы и своевременно обслуживая КПП.

Читать далее:  Новый Хендай Солярис 2017 фото комплектации и цены технические характеристики видео тест драйв

Для того, чтобы понять принцип работы автоматической коробки передач — мы условно распределим ее на три части: гидравлическая, электронная и механическая. Как можно догадаться, механическая часть отвечает непосредственно за переключение передач. Гидравлическая передает крутящий момент и создает воздействие на механическую. Электронная — это мозг, который отвечает за переключение режимов (селектор) и обратную связь с системами автомобиля.

Как известно сердцем машины является двигатель, в случае с коробкой передач это так же уместно. Трансмиссия должна преобразовывать мощность и крутящий момент двигателя таким образом, чтобы обеспечить для движения транспортного средства необходимые условия. Большую часть этой тяжелой работы выполняет гидротрансформатор (он же «бублик») и планетарные передачи.

Гидротрансформатор в зависимости от частоты вращения колес и нагрузки изменяет крутящий момент автоматически и выполняет функции сцепления (как в механической коробке). В свою очередь гидротрансформатор состоит из пары лопастных машин — центростремительной турбины и центробежного насоса, а также между ними расположен направляющий аппарат-реактор.

Управление АКПП

Управление автоматической трансмиссией осуществляет селектор АКПП. Режимы работы автоматической трансмиссии зависят от перемещения рычага в определенное положение. В автомате доступны следующие режимы:

  1. Р — Parking. Используется при парковке. В данном режиме механически блокируется выходной вал трансмиссии.
  2. R — Reverse. Используется для включения передачи заднего хода.
  3. N — Neutral. Нейтральный режим.
  4. D – Drive. Движение вперед в режиме автоматического переключения скоростей.
  5. M — Manual. Режим ручного переключения скоростей.

В современных автоматических трансмиссиях с большим числом рабочих диапазонов могут использоваться дополнительные режимы работы:

  • (D), или O/D— овердрайв  —  «экономичный» режим движения, при котором возможно автоматическое переключение на повышающую передачу;
  • D3, или O/D OFF— расшифровывается как «отключение овердрайва», это активный режим движения;
  • (либо цифра 2) — диапазон пониженных передач (первая и вторая, либо только вторая передача) , «зимний режим»;
  • (либо цифра 1) — второй диапазон пониженных передач (только первая передача).
Режимы работы АКПП
Схема режимов АКПП

Также имеются и  дополнительные кнопки, характеризующие режимы работы АКП:

  • кнопка Sport, или Power — переключение передач происходит на более высоких оборотах двигателя;
  • кнопка Winter, или Snow — движение с места происходит со второй или третьей передачи;
  • кнопка Shift lock (шифт лок) — возможность разблокирования селектора при остановленном двигателе.

Принцип работы акпп

В некоторых коробках есть режим «кик даун» (kick-down). Режим «кик даун» предполагает резкое ускорение транспортного средства путем переключения на пониженную передачу. В некоторых случаях режим «кик даун» запрещен при отключении режима овердрайв.

Заключение

Установка дополнительной системы проста и эффективна в жестких условиях окружающей среды. Вторая система охлаждения значительно увеличивает срок службы коробки передач. Однако необходимо четко сбалансировать взаимодействие охлаждающей системы и термостата с АКПП.

Благодаря второму радиатору, автовладелец также сможет оттянуть сроки капитального ремонта на несколько сотен тысяч километров. Ну и не следует забывать про использование качественной трансмиссионной жидкости. Высокое качество масла вкупе с дополнительным оборудованием охлаждения позволит АКПП прожить дольше, чем обычно.

Автоматическая КПП занимает достойное место среди известных коробок передач и составляет конкуренцию привычной механике. Разнообразие режимов движения, а также плавное переключение передач позволяют водителю наслаждаться комфортным вождением.

Чистка маслоохладителя АКПП

Тем автовладельцам, у которых установлен второй радиатор, рекомендуется не только менять трансмиссионную жидкость, но и чистить охлаждающую систему и теплообменник. Так как она подвержена загрязнению, что приводит к снижению эффективности.

Кроме чистки рекомендуется проверять патрубки охлаждения коробки автомат на разрыв и на различные отложения, которые обязательно появятся в процессе использования. Разрывы происходят обычно после потери эластичности шлангами.

Если же со шлангами все в порядке, то следует проверить радиатор на засоры. Частички износа деталей могут застревать внутри трубок радиатора, по которым проходит масло. Со временем они нарастают и суживают проходимость трансмиссионной жидкости. А это повышает температуру во время работы автомата.

Внимание! Засоры могут привести к выходу из строя термостата. Обычно клапан заклинивает и жидкость в обоих режимах работает по большому кругу обращения.

Чтобы почистить магистраль охлаждения автовладельцу следует сделать следующие шаги:

  1. Отключить двигатель автомашины.
  2. Разъединить трубки охлаждения и автомат.
  3. К патрубкам радиатора присоединить шланги от аппарата очистки магистрали охлаждения.
  4. Запустить аппарат.
  5. После нескольких минут работы отключить радиатор АКПП от агрегата очистки.
  6. Присоединить к нему воздушный компрессор.
  7. Прогнать по радиатору воздух под высоким давлением. Это называется сушкой системы охлаждения.
  8. После того, как она будет высушена, агрегат можно обратно подключать к автоматической коробке передач.

Несмотря на простоту использования дополнительного радиатора охлаждения для АКПП, имеются и подводные камни у этого устройства.

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