Автоматическая коробка передач — все что нужно знать об акпп

Устройство коробки-автомат

Конструктивно разные виды АКПП немного отличаются, но в целом они состоят из следующих элементов:

1. Гидравлический трансформатор (аналог сцепления в «механике»). Имеет вид корпуса, заполненного рабочей ATF-жидкостью. Выполняет функцию передачи вращения от мотора к КПП. Конструктивно состоит из ряда колес (насосных, турбинных, реакторных), муфт блокировки / свободного хода.
2. Планетарный механизм. Представляет собой редуктор, обеспечивающий переключение скоростей в коробке-автомат путем изменения передаточного числа на шестеренках. Является аналогом блока шестерней в «механике».
3. Гидросистема. В эту группу входит масляная помпа, фильтрующий элемент, толкатели и плита-гидрораспределитель. ATF в АКПП применяется для преобразования момента мотора, создания рабочего давления и защиты элементов коробки-автомат от чрезмерного нагрева и появления ржавчины.
4. Блок управления. В задачу узла входит управление коробкой передач автомат, благодаря получению информацию от датчиков, педалей, систем АБС / ЕСП, ручки АКПП и т. д. В случае поломки блока управления узел работает в аварийном режиме.

Коробка-вариатор отличается от АКПП отсутствием фиксированных передач. Изменение скоростного режима происходит, благодаря конусообразным шкивам, расположенным на входе и выходе. Перемещение узлов обеспечивается за счет ременного соединения. Движение задним ходом осуществляется за счет планетарной передачи.

Входные и выходные валы объединяются с помощью колес зубчатого типа, а переключение обеспечивается с помощью синхронизатора. При этом роботизированной коробкой управляет специальный блок, но управление может быть передано и самому водителю.

Бесступенчатая трансмиссия (CVT)

Принцип работы вариатора со шкивом

Бесступенчатая коробка передачи (вариатор) может изменяться плавно через непрерывный (бесконечный) диапазон передаточных чисел, по сравнению с другими автоматическими коробками передач , которые обеспечивают ограниченное количество передаточных чисел в фиксированных шагах. Гибкость вариатора с подходящим управлением может позволить двигателю работать с постоянной частотой вращения, в то время как транспортное средство движется с различными скоростями.

CVT используются в автомобилях , тракторах , UTV , мотороллерах , снегоходах и землеройной технике .

Наиболее распространенный тип вариатора использует два шкива, соединенных ремнем или цепью , однако время от времени также использовались несколько других конструкций.

Что представляет собой АКПП

Классическая АКПП представляет собой совокупность двух устройств. Разобраться, что такое, и в чем заключается принцип работы АКПП автомобиля можно, если предварительно разобраться в ее конструкции.

В основе устройства лежит 3 части:

 гидротрансформатор;

 планетарный ряд;

 системы управления.

Гидротрансформатор представляет собой важный элемент, служащий для принятия крутящего момента от силового агрегата и передачи его на следующий механизм. Также данный элемент снижает вибрацию, возникающую при начале движения и переключении скорости.

Гидротрансформатор (ГТФ) имеет в конструкции лопасти, между которыми есть каналы для движения ATF-жидкости. Блокировочная муфта блокирует ГТФ, а муфта свободного хода, в свою очередь, вращает реакторное колесо. Гидротрансформатор работает по замкнутому кругу. Сначала на турбинное колесо поступает трансмиссионное масло, а потом оно перемещается на реакторное колесо. Скорость потока увеличивается, жидкость передается в насосное колесо. Обороты усиливаются, и по мере их усиления скорость вращения колес выравнивается. В работу вступает муфта (блокировочная). По мере выравнивания скорости вращения колес блокировка возникает на каждой передаче. Некоторые АКПП обладают проскальзывающей муфтой, предотвращающей полную блокировку. Режим нужен для разгона, для выдерживания больших нагрузок, а также для снижения топливного расхода вместе с плавным переключением скоростей.

Планетарный ряд представляет собой механическую коробку, позволяющую менять передаточное число. Это помогает сменить скорость движения машины и величину крутящего момента. Элемент включает в себя планетарные редукторы, последовательно размещенные. Планетарные передачи состоят из нескольких деталей. Блокировка одной или двух влечет за собой передачу момента вращения. К примеру, если солнечная шестерня станет неподвижной, то это повлечет уменьшение передаточного отношения. Оно может увеличиться, если заблокируется коронная шестерня.

Системы управления включают в себя гидроблок и электронный блок управления. Они создают нагрузку на фрикционные муфты. В конструкции также есть маслосборник и шестереночный насос. Гидроблок, в свою очередь, включает в себя каналы с плунжерами и соленоидами. Датчики, собирающие разные показатели, помогают ЭБУ осуществлять управление.

Как работает гидротрансформатор?

Гидротрансформатор состоит из следующих основных элементов:

• насоса или насосного колеса;
• турбинного колеса;
• плиты блокировки;
• статора;
• обгонной муфты.

Чтобы понять, как работает автоматическая коробка передач, нужно в целом представлять ее устройство. Так, насос механическим соединением связан с двигателем. Турбинное колесо соединяется с валом КПП при помощи шлицов. При вращении насосного колеса при работающем двигателе создается поток масла, который вращает турбинное колесо гидротрансформатора.

Не помешает знать когда менять масло в автоматической коробе передач.

В этом случае гидротрансформатор выполняет роль обычный гидромуфты, посредством жидкости лишь передавая от двигателя на вал автоматической коробки крутящий момент. При увеличении оборотов двигателя сколь-нибудь существенного увеличения крутящего момента не происходит.

Для преобразования крутящего момента схема автоматической коробки включает статор. Принцип работы заключается в том, что он перенаправляет поток масла обратно на крыльчатку насоса, заставляя ее быстрей вращаться, увеличивая крутящий момент. Чем скорость вращения турбинного колеса по отношению к насосу меньше, тем большая остаточная энергия передается статором посредством возвращаемого масла на насос. Соответственно крутящий момент увеличивается.

Основы работы турбины и насоса АКПП

Турбина всегда вращается медленнее, чем насос. Максимальное соотношение скоростей вращения насоса и турбины достигается при неподвижном автомобиле, уменьшаясь при увеличении скорости транспортного средства (ТС). Связь статора с гидротрансформатором осуществляется через обгонную муфту, способную вращаться лишь в одном направлении.

Лопатки турбины и статора имеют особую форму, за счет чего поток масла перенаправляется на обратную сторону лопаток статора. При этом статор заклинивает и, оставаясь неподвижным, он передает на вход насоса наибольшую энергию масла.

За счет такого режима работы гидротрансформатора обеспечивается максимальная передача крутящего момента. Он увеличивается почти в три раза при трогании автомобиля с места.

При разгоне ТС турбина относительно насоса проскальзывает все меньше до наступления момента, когда колесо статора подхватывается потоком масла, начиная вращаться в направлении свободного хода обгонной муфты. Устройство при этом начинает работать как обычная гидромуфта, не увеличивает крутящий момент. В этом режиме КПД гидротрансформатора не превышает 85%! Такой режим работы сопровождается выделением избытка тепла и повышением расхода топлива.

Назначение блокировочной плиты

Этот недостаток устраняется при помощи специального устройства — блокировочной плиты. Несмотря на механическую связь с турбиной, конструктивно она выполнена так, что может перемещаться вправо и влево. Это устройство включается в работу при достижении автомобилем высокой скорости. По команде устройство управления поток масла меняется таким образом, чтобы он прижимал блокировочного плиту к корпусу гидротрансформатора справа.

При этом турбина и насос связываются друг с другом механически. Для повышения сцепления на внутреннюю сторону корпуса гидротрансформатора наносится специальный фрикционный слой. Таким образом двигатель связывается с выходным валом автоматической коробки. Естественно такая блокировка сразу выключается даже при незначительном торможении автомобиля.

Выше был описан лишь один из способов блокировки гидротрансформатора. Однако любой другой способ преследует ту же самую цель — предотвратить проскальзывание турбины по отношению к колесу насоса. Обычно описанный режим действия в различных источниках называется Lock-Up.

Работу гидротрансформатора для чайников будет проще понять, если вместо турбины и насоса представить два простых вентилятора, один из которых работает от сети, а другой вращается за счет создаваемого первым вентилятором потока воздуха. Только вместо воздуха здесь выступает масло, а лопасти первого вентилятора (насоса в случае АКПП) приводятся в движение не за счет электричества, а за счет механического соединения с валом двигателя автомобиля.

Сравнение с МКПП

В автомобилях, где доступна механическая или автоматическая коробка передач, механическая коробка передач обычно является более дешевым вариантом, а автоматическая — более дорогим вариантом.

Транспортные средства, оснащенные автоматической коробкой передач, не так сложны в управлении. Следовательно, в некоторых юрисдикциях водителям, сдавшим экзамен по вождению на автомобиле с автоматической коробкой передач, запрещено управлять автомобилями с механической коробкой передач. И наоборот, лицензия с ручным управлением позволит водителю управлять транспортными средствами как с автоматической, так и с механической коробкой передач.

По сравнению с механической коробкой передач автоматическая коробка передач может вызвать следующие отличия в динамике автомобиля :

• Переключение передач в середине поворота может повлиять на управляемость автомобиля.
• Преобразователи крутящего момента и вариаторы устраняют линейную зависимость между оборотами двигателя и скоростью автомобиля, делают изменения скорости автомобиля менее заметными из-за шума двигателя.
• Пробуксовку колеса сложнее контролировать при наличии гидротрансформатора. Это происходит из-за потери тяги, заставляющей преобразователь крутящего момента увеличивать свою выходную скорость для данной скорости двигателя. Таким образом, водитель (или противобуксовочная система) должен уменьшить мощность двигателя на большую величину, чем для автомобиля с механической коробкой передач.
• Повышенная способность переключаться на более высокую передачу при подъеме на крутые холмы благодаря автоматической коробке передач, поддерживающей передачу крутящего момента на колеса во время переключения передач.
• В двигателях с турбонаддувом и наддувом давление наддува может поддерживаться при переключении на повышенную передачу. Это связано с тем, что дроссельная заслонка может оставаться полностью открытой во время переключения передач в автоматической коробке передач, тогда как механическая коробка передач часто требует закрытия дроссельной заслонки во время переключения на повышенную передачу.

Ранние гидравлические автоматические трансмиссии приводили к более высокому расходу топлива, чем механические трансмиссии, в основном из-за вязкостных и насосных потерь в гидротрансформаторе и гидравлических приводах. Однако современная гидравлическая автоматика может достичь такого же расхода топлива, как и механические коробки передач, а вариаторы могут быть более экономичными, чем их ручные аналоги.

Недостатки АКПП

Но есть и обратная сторона медали. В первую очередь стоит отметить дорогостоящее обслуживание. Взять хотя бы цену АТФ-жидкости. Один литр ее стоит от тысячи рублей, в то время как для механики масло обойдется в 3-5 раз дешевле. Также нужно отметить дорогой ремонт. АКПП устроена сложнее, нежели механика. А потому стоимость ремонта всегда будет в 2 раза выше.

Следующий минус касается ограничений при эксплуатации. Так, автомобиль с автоматической коробкой передач нельзя буксировать на тросе или еще каким-либо образом. Это ведет к поломкам в АКПП. В случае если машина сломалась в пути, нужно вызывать только эвакуатор.

Есть еще один минус. Это расход топлива. Особенно это касается старых четырехдиапазонных АКПП. Они сейчас практически не используются, но на «Логанах» и других бюджетных авто их еще встретить можно. Так, один и тот же двигатель на автомате будет расходовать на 10-15 процентов больше топлива, нежели с механикой. Современные шестискоростные коробки имеют меньшую разницу в расходе. Однако владельцы четырехскоростных АКПП долго привыкают к расходу. Нередки случаи, когда 1,6-литровый «Логан» на таком автомате тратил в городе до 14 литров бензина. С механикой в тех же условиях машина потребляет не больше десяти.

И пожалуй, один из основных недостатков – это динамика разгона. Именно по этой причине многие отказываются от АКПП в пользу механики. Так, машина с автоматом всегда будет на полсекунды медленнее, нежели с тем же двигателем, но на механике (имеется в виду разгон до ста километров в час). Да, на некоторых коробках есть возможность ручного переключения, а также спортивный режим. Но если говорить о машинах В-класса, все равно это не сильно приближает скорость разгона к МКПП.

Как ездить на автоматической КПП и чего нельзя делать

Чтобы правильно эксплуатировать коробку передач надо знать и учитывать основные правила:

• заводить авто только при нажатой педаль тормоза;
• дожидаться толчка, указывающего на полноценный запуск и лишь после этого жать на газ;
• при буксировании делать переход на сниженную передачу;
• при буксировке с запущенным мотором, скорость автомобиля должна быть не больше 50 км\ч, максимальное расстояние – 40 км, после чего надо дать остыть агрегату. В ином случае система продолжит работать «на сухую», что приведёт к быстрому износу деталей;
• при буксировании надо выбрать D2 либо L, регулируя при помощи педали тормоза вращение колёс.

Категорически запрещено:

• движение при парковочном положении рычага;
• спуск при нейтральной передаче;
• завод с толкача. В ином случае коробка может не прослужить и половину своего ресурса;
• установка рычага в положении «Р» и «N» при длительном простое;
• включение заднего хода, не дожидаясь полного прекращения езды при движении впёрёд;
• включать «D» без полной остановки авто после режима заднего хода;
• переключение в «Р» до постановки на ручник;
• нельзя буксировать машину, если её вес больше другого ТС;
• применять «N» при обычной езде. Этот режим нужен только для эвакуации авто. Если его применять в других случаях, то может произойти гидравлический удар и быстрый износ коробки передач. В пробке можно и нужно применять «D» при нажатой педали тормоза столько, сколько это необходимо;
• переходить в нейтралку на ходу из режима «D». В этом случае автомобиль может заглохнуть и стать неуправляемым;
• при остановке на пригорке нельзя устанавливать паркинг. Правильнее – поставить авто на ручник, а только затем селектором выбрать режим «P». Для начала езды надо нажать на педаль тормоза, затем убрать ручной тормоз и только потом выбрать режим для движения.

Автомобилист должен изучить перечисленные правила перед началом использования АКПП. Их несоблюдение может стать причиной серьёзных неисправностей.

Вот стандартный порядок действий при трогании с места на авто на «автомате»:

1. Вставьте ключ в замок зажигания. До запуска стартера подождите несколько секунд, чтобы сработал бензонасос.
2. Нажмите педаль тормоза. Проверьте, чтобы на селекторе был выбран «P».
3. Не отпуская педаль тормоза, заведите автомобиль.
4. Не убирая ногу с тормоза, установите «D».
5. Уберите ногу с педали тормоза, сразу после этого авто начнёт двигаться впёрёд со скоростью 5 км/ч.
6. Чтобы увеличить скорость движения, следует нажать на «газ». Чем сильнее нажатие, тем выше разгон и передача.
7. Если понадобится остановить автомобиль, надо убрать ногу с педали газа и этой же ногой нажать на педаль тормоза.
8. Для кратковременной остановки установите селектор в «P», не отпуская педаль тормоза. При езде в пробке в режим паркинга переходить не надо. Чтобы продолжить движение, надо убрать ногу с педали тормоза и нажать педаль газа.

Отмечу, что современные АКПП обладают кнопками «+» и «-», которыми можно повышать или понижать передачу вручную, так же как на механике. Когда следует переходить на «M»:

• При езде по грунтовке или бездорожье по низкой передаче.
• Для активной езды и манёвров.
• При съезде накатом с горки, с торможением двигателем. Если в этом случае применить нейтралку, то это со временем может повредить АКПП, а если применять «D», то скорость со временем будет возрастать.

Как трогаться на АКПП?

Автовладельцы, пересевшие с механики, уже сформировали определенные навыки и совершают массу ошибок при езде на автомате. Самая частая из них – это нажатие на педаль тормоза левой ногой при трогании, используя ее как сцепление. Перестроиться сразу бывает трудно, поэтому даже опытным воителям приходится переучиваться и пошагово изучать принцип работы АКПП вместе с новичками.

Запомните! Ни в коем случае не нажимайте тормоз и газ одновременно! Это приводит к мгновенному перегреву трансмиссионной жидкости и ее преждевременному выходу из строя.

Поэтому держать педаль тормоза левой ногой и одновременно нажимать газ – запрещено. Чтобы тронуться на автоматической коробке, достаточно выполнить следующий список действий:

1. Выжмите педаль тормоза правой ногой.
2. Переведите селектор в режим D.
3. Плавно отпускайте педаль тормоза. Машина постепенно начнет движение. Чтобы двигаться медленно, нажимать на газ не обязательно.
4. Для ускорения нужно слегка нажать педаль акселератора.

Принцип работы АКПП

На автотранспорт устанавливается несколько видов автоматических КПП со своими характерными особенностями.

Упрощенно механизм работы классической АКПП состоит в передачи крутящего момента от коленвала двигателя на устройства трансмиссии, при этом происходит варьирование передаточного числа в соответствии с положением рычага селектора и условиями передвижения автотранспорта.

При пуске двигателя в гидравлический трансформатор попадает рабочая жидкость, давление увеличивается. Лопасти центробежного насоса начинают двигаться, реакторное колесо и главная турбина неподвижны в таком режиме.

При переключении рычага селектора и подачи топлива с помощью педали акселератора, лопасти насоса увеличивают обороты. Возрастающая скорость движения вихревых потоков начинает вращать лопасти турбины. Вихри масла то перекидываются к неподвижному реактору, то возвращаются назад к турбине, увеличивая ее эффективность. Крутящий момент переходит на колеса, и машина начинает движение.

По достижении требуемой скорости насосное колесо и лопастная центральная турбина движутся с одинаковой скоростью, при этом вихри трансмиссионной жидкости попадают на реакторное колесо с противоположной стороны (движение возможно только в одну сторону) и оно начинает вращение. Агрегат переходит в состояние гидравлической муфты.

Если противодействие на колеса возрастает (движение на подъем), реакторное колесо останавливает вращение и добавляет крутящий момент центробежному насосу. При достижении требуемой скорости и крутящего момента происходит смена передачи в планетарном узле.

Электронный блок управления передает команду, вследствие чего тормозящая лента и фрикционные диски замедляют пониженную передачу, а увеличившееся движение потоков жидкости через клапан разгоняют повышенную передачу и обеспечивается изменение передач без уменьшения мощности.

При полной остановке машины или уменьшении скорости, давление рабочей жидкости снижается и происходит понижение передачи.

На заглушенном двигателе в гидротрансформаторе отсутствует давление, поэтому запуск автомобиля с помощью толчка неосуществим.