Как работает автомат (АКПП)? Работа трансмиссии


Как работает коробка передач (трансмиссия): принцип работы КПП

1431 Просмотров

Машина состоит из большого числа систем. Часть из них предназначается для того, чтобы обеспечивать работу электрической системы: это аккумуляторная батарея и генератор. Вторая часть — базовая. Она представлена всего тремя узлами: подвеска, двигатель и коробка передач. В этой статье мы обсудим, как происходит работа трансмиссии, какова схема ее работы и особенности, которыми она обладает.

Главные задачи

Коробка передач есть абсолютно на любом автомобиле, вне зависимости от его марки, модели и года выпуска. Это не удивительно, ведь роль КПП в автомобиле недооценить действительно сложно, и без нее соединение привода колес и двигателя было бы весьма проблематичным делом.

Механическая 6-ступенчатая коробка передач

Механическая 6-ступенчатая коробка передач

Чтобы понять, для чего нужна трансмиссия, стоит вспомнить схему, по которой работает система привода колес автомобиля, и на чем основывается принцип ее работы. Разумеется, основное звено, которое является источником механической энергии, — это двигатель, работа которого обычно основывается на горении определенного вида топлива.

Схема работы такова, что поступательное движение поршня преобразуется во вращательное, которое осуществляет коленчатый вал. Этот вал при помощи коробки передач соединяется с редуктором колес, который вращает полуоси и заставляет автомобиль двигаться.

У многих на этом моменте возникает вполне логичный вопрос: к чему нужна такая сложная схема, которая основывается на подключении привода колес к валу двигателя посредством КПП? Нельзя ли произвести подсоединение напрямую?

Дело в том, что система, которая имеет принцип подключения колес через КПП, имеет несколько важных преимуществ, позволяющих двигателю и всем остальным узлам автомобиля работать более эффективно.

Так, стоит вспомнить, что такая система, как коробка передач, функционирует за счет перехода крутящего момента от двигателя к колесам. Если бы этот момент в системе передавался напрямую, то при таком принципе работы частота вращения коленчатого и карданного вала, который соединяет КПП с редуктором колес, должна быть одинаковой. Прямой переход крутящего момента приведет к тому, что частота вращения колес должна иметь постоянное соотношение с частотой вращения вала.

При таком принципе работы без коробки передач автомобиль будет весьма ограничен в своих характеристиках, поэтому необходимо изменение крутящего момента, в зависимости от скорости. Именно КПП осуществляет такую работу, и от нее зависит, с каким крутящим моментом будет передаваться энергия двигателя, и как она будет использоваться.

Главный принцип

Итак, главная задача коробки передач автомобиля — это соединение двигателя и колес таким образом, чтобы крутящий момент оставался оптимальным, и даже при экстремальных скоростях обороты ДВС всегда оставались в пределах нормы.

Для этого, во-первых, необходимо соединение коробки передач с двигателем и карданным валом, ведущим к колесам. В простейшем случае для этого служат два вала — первичный и промежуточный. Первичный вал КПП соединяется с коленчатым валом двигателя, а промежуточный — с карданным валом автомобиля.

Эти валы на КПП имеют на себе наборы шестерен, обладающих разным размером и конфигурацией. Для того чтобы крутящий момент изменялся, используется рычаг с кулисой, при помощи которого валы можно смещать и соединять при помощи разных шестерен.

Чтобы валы, находящиеся в постоянном соприкосновении друг с другом, со временем не стачивались и не перегревались, они снабжаются смазкой, которая наполняет картер коробки передач и находится в нем на протяжении всего срока эксплуатации КПП.

В случае с автоматическими КПП все несколько сложнее: вместо шестерен в ней выступают фрикционы, которые при помощи давления масла могут соединяться друг с другом в пакеты и, таким образом, изменять передаваемый крутящий момент.

Вариаторные коробки передач имеют в своей конструкции два конуса, которые, по сути, представляют собой набор шестерен, имеющих между собой бесступенчатый переход. Как и автоматические трансмиссии, вариатор без помощи водителя подстраивает положения валов относительно друг друга. За счет этого крутящий момент можно подстраивать более точно и плавно, лишая водителя какого-либо дискомфорта при управлении.

Коробка передач

Коробка передач

Резюме

Стоит отметить, что трансмиссия является одной из фундаментальных составляющих устройства автомобиля, которая всегда устанавливалась на авто и обеспечивала его исправную работу. В настоящий момент трансмиссия имеет куда более совершенное устройство, чем раньше, но, несмотря на это, общие принципы ее работы во многом остаются схожими с теми, что применялись ранее.

portalmashin.ru

Коробка передач автомат и ее работа

Начинающий водитель часто теряется за рулем в интенсивном потоке автомобилей, потому что очень часто приходится выжимать сцепление, переключать рычаг коробки переключения передач, а еще нужно следить за знаками, разметкой и другими участниками движения.

Упрощением манипуляций с управлением авто служит коробка передач автомат (АКПП), которая является подспорьем не только новичкам, но и бывалым водителям, устающим от активности на дорогах мегаполисов.

Коробка передач автомат и ее работа

Устройство коробки автомат

Три разных автомобильных концерна положили начало в упрощении вождения. Планетарная механическая трансмиссия, которая состояла в переключении скоростей при помощи двух педалей, была дарована автомиру от лица Ford T. Если сравнивать ее с КПП без синхронизатора — это ценный инженерно-технический прорыв. Следующими были General Motors, представившие автомиру полуавтоматическую трансмиссию, которая всё ещё не избавила водителей от использования сцепления.

Еще один штрих в создание автомата внесла компания Chrysler. Механизм их варианта узла был дополнен гидромуфтой и повышающей передачей или овердрайвом. Так была сконструирована полуавтоматическая коробка передач.

Рассмотрим детально устройство АКПП:

  • Гидромуфта (гидротрансформатор) отвечает за передачу крутящего момента во время того, как автомобиль трогается с места;
  • Планетарный редуктор – опосредованно участвует в передаче крутящего момента;
  • «Пакет» – отвечает за переключение передач, сообщая и разобщая детали коробки;
  • Барабаны и соединительные валы;
  • Обгонная муфта смягчает удары во фрикционных муфтах во время смены передач, в особых режимах работы отключает торможение двигателем.

Общее устройство АКПП

Работа автоматической коробки передач

Автоматическая КПП управляется группой золотников, распределяющих потоки масла в область фрикционных муфт и тормозных лент. Эта автоматика бывает:

  1. Гидравлической;
  2. Электронной.

Первая характеризуется давлением специальной жидкости при нажатии водителем на педаль газа. Автомат информируется о её положении и переключает золотники. Во втором случае золотники приводятся в движение соленоидами, которые соединены с управляющим блоком при помощи проводов. ЭБУ перемещает соленоид, основываясь на анализе показателей движения авто.

Принцип работы АКПП

Типы автоматических КПП и их особенности

Исходя из особенностей функционирования, различают несколько типов автоматической коробки передач:

  • Роботизированная;
  • Гидравлическая;
  • Вариаторная.

Автоматизированная гидравлическая коробка передач относится к категории классики автомобилестроения. Изюминкой трансмиссии считается отсутствие связи работы двигателя и колёс. При помощи двух турбин крутящий момент передается через рабочую жидкость.

Однако благодаря научно-техническому прогрессу управление такими коробками на сегодняшний день осуществляется электронными устройствами. Это позволяет расширить «спецэффекты» таких коробок зимним или спортивным режимом, прошивкой для экономичной езды и возможностью переключать передачи в ручном режиме. По сравнению с механической коробкой такой автомат показывает больший расход ГСМ.

Роботизированная механика, Manual Transmission Automatically Shifted (MTA) или по-простому «робот» является симбиозом автомата и механики. Большим плюсом такой коробки считается уровень расхода топлива, который более экономен, чем на механике. Роботизированная трансмиссия хороша для спокойной и обыденной езды за рулем. Стоит только «притопить» педаль газа и водитель сразу ощущает рывки от переключения передач. Сам узел коробки передач не тяжелый и стоимость ее сравнительно невысокая.

Роботизированная механическая коробка передач с учетом всех её недостатков стала модернизироваться некоторыми автопромами. Компания Volkswagen дополнила MTA двумя сцеплениями, диски каждого управляют разными передачами: четными и нечетными. Такая коробка существенно удорожала благодаря доработке, но слегка нивелировала предыдущие недостатки работы.

Вариаторная трансмиссия поразила своих пользователей отсутствием фиксированного передаточного числа. Continuously Variable Transmission характеризуется тем, что крутящий момент изменяется плавно. Вариатор работает синхронно и размеренно, он обеспечивает плавность переключения передач, сохраняя этим сбалансированную скорость.

Если водитель привык «слышать» свою машину, то такая коробка скорее доставит ему дискомфорт, чем удовольствие от управления. Для таких ценителей разработан режим, позволяющий руками «выбирать передачи», чувствовать их переключение словно автомобиль оснащен обычной АКПП.

Выделяют еще адаптивную коробку переключения передач, точнее, это не отдельный тип коробки, а скорее особый тип управления переключением АКПП. Автомат этого вида сам подстраивается под привычки и манеру езды водителя, определяя их на основании анализа собранных данных:

  • Тип разгона и интенсивность набора скорости;
  • Предпочтительный режим движения;
  • При разгоне с максимальным ускорением включается спортивный режим;
  • При резком задействовании педали тормоза осуществляется переход на пониженные передачи и спорт-режим торможения.

Адаптивная коробка передач обучается нравам водителя за 10 минут и осуществляет переключение передач соразмерно выводам, сделанным из наблюдения за стилем езды.

Существенным минусом этого вида коробки передач является неприспособленность езды по пробкам: долгое стояние или обрывчатое движение в плотном потоке «переучивает» адаптивную коробку на новый лад. В дальнейшем она переключается так, словно водитель все еще находится в пробке.

АКПП и правила эксплуатации

После того как водитель завел двигатель, необходимо нажать на тормоз и перевести рычаг автоматической КП в то положение, которое предусматривает задуманное движение, плавно отпустить педаль тормоза и нажать на газ. Для того чтобы притормозить надо плавно отпустить акселератор, если требуется полная остановка или возникла необходимость в экстренном торможении, нужно полностью нажать на педаль тормоза. Основные стандартные режимы коробки:

  • Паркинг – остановочный режим, который полностью блокирует движение автомобиля;
  • Драйв – стандартный режим, в котором авто находится в движении;
  • Реверс – режим отвечающий за задний ход;
  • Нейтраль – обеспечивает свободное движение машины в любом направлении, используется для краткосрочной буксировки в случае необходимости;
  • «4-3-2-L» режимы, используемые для движения в различных дорожных условиях, обозначают возможное количество передач;
  • Типтроник или стептроник – позволяют переключать передачи вручную;
  • «Кickdown» или «Sport» способствуют особому раскручиванию двигателя и переключению на пониженную передачу;
  • D3 и D2 – пониженные передачи для особых дорожных условий.

Некоторые коробки оснащены специальным режимом зимней езды, он обозначен снежинкой.

Правила эксплуатации коробки автомат очень просты:

  1. Заводится машина при положении рычага «Паркинг» или «Нейтраль» с полностью выжатой педалью тормоза;
  2. Если нужно припарковать авто, необходимо задействовать ручной тормоз, а потом перевести рычаг на отметку «Паркинг»;
  3. Нельзя раскачивать машину в случае, если она застряла в сугробе или грязи, потому что переключение между режимами «Драйв» и «Реверс» можно выполнять только при полной остановке авто;
  4. Движение в зимнее время осуществлять в специальном режиме;
  5. Буксировать авто с АКПП можно в том случае, если коробка «под завязку» залита маслом.Стоит применить принцип 50/50: буксировать на далее чем на 50 км со скоростью, не превышающей 50 км/ч. Правда, существует некоторое исключение для отдельных марок. Mercedes можно транспортировать только на эвакуаторе, а для Honda скорость и дальность транспортировки существенно уменьшены.
  6. Нельзя экстремально эксплуатировать авто, осуществлять дрифт с заносами, потому что есть огромный риск перегреть АКПП и спалить её.

Механика или автомат – что лучше?

На эту тему автомобилисты спорят много лет и до хрипоты, но никак не придут к единому мнению. Все зависит от того, что водитель любит больше. Если нравится контролировать машину, дорогу, ситуацию, прогнозировать манёвры и динамику из осуществления, тогда, бесспорно, нужно выбирать механическую коробку ПП. Если же водителю хочется степенности, неторопливости и «отдыха» за рулем, тогда автомат — это оптимальный выбор.

Опыт использования авто с разными коробками позволил сгруппировать плюсы и минусы по их видам. Положительные черты механики:

  • Динамика разгона;
  • Экономия топлива и трансмиссионного масла;
  • Легче заводится в зимний период;
  • Проще и дешевле ремонтируется;
  • Спокойно переносит пробуксовки.

Отрицательные моменты эксплуатации механической КПП:

  • Сложность в вождении для новичков;
  • Новички запросто могу спалить сцепление по неопытности;
  • Ресурс двигателя меньше за счет того, что механика дает возможность раскрутить двигатель до отсечки.

Минусы автоматической коробки ПП:

  • Разгоняется медленнее механики, особенно если речь идет о классическом варианте;
  • В ней обычно 4 скорости;
  • Расход топлива больше, если речь идет о классической коробке автомат;
  • Сложно заводится в зимний период;
  • Увеличенный по сравнению с механикой расход трансмиссионного масла;
  • Ремонт узла обходится дорого;
  • Стоимость авто с АКПП выше.

Преимущества автоматической коробки передач:

  • Простота в управлении автомобилем;
  • Современные автоматы экономят топливо;
  • Разгон классики АКПП меньше, но если брать в рассмотрение вариатор, то динамика разгона ничем не хуже, чем на МКПП, а в некоторых случаях даже выше;
  • Ресурс самого узла трансмиссии и двигателя значительно выше.

Так что вопрос «Что лучше?» никогда не получит однозначного ответа, потому что приверженцы и одно и второго механизма были, есть и всегда будут.

blog-mycar.ru

Как работает автомат (АКПП)?

В АКПП нет сцепления. В АКПП не нужно самому переключать передачи. По мнению многих специалистов, тот путь, который проделывает энергия, доходя от двигателя до ходовой в автомобиле с автоматической коробкой передач, абсолютно восхитителен!

В этой статье мы проложим наш путь через автоматическую коробку передач. Мы начнём с ключевого агрегата в АКПП - планетарного ряда. В то же время, так как наш сайт старается охарактеризовать любой узел автомобиля как можно проще и понятнее даже начинающему автомобилисту, мы постараемся максимально упростить и данный, вероятно, чаще всего наиболее сложный агрегат во всём автомобиле и рассмотрим его таким образом только поверхностно - для понятия общего принципа работы автомата. Итак, как же работает АКПП (или по-простому "коробка "автомат")?

Коробка автомат - её расположение в конструкции авто

Так же как в случае механической коробки передач, основная работа автоматической коробки передач заключается в том, чтобы обеспечить двигателю работу в узком диапазоне скоростей, а при этом автомобилю - на широком диапазоне выходных скоростей.

Без коробки передач автомобиль будет ограничен одним передаточным отношением, и это соотношение должно быть выбрано, чтобы позволить автомобилю ездить на нужной скорости. Если Вы, к примеру, хотите максимальную скорость в 80 км/ч, то передаточное отношение будет похоже на третью-четвертую передачу в большинстве механических трансмиссий. Вы, наверное, никогда не пробовали вести автомобиль с ручной коробкой с использованием только третьей передачи. Если бы Вы это сделали, Вы бы быстро обнаружили, что авто почти не ускоряется с места, а на высокой скорости двигатель довольно сильно бы рычал, держа стрелку тахометра на красной линии. Да и автомобиль будет от этого изнашиваться очень быстро. Таким образом, использование передач позволяет сделать более эффективным использование крутящего момента двигателя.

Давайте посмотрим, как работает планетарный ряд в АКПП.

Если Вы попытаетесь разобрать и заглянуть внутрь автоматической коробки передач, Вы найдёте огромный ассортимент деталей в довольно небольшом пространстве. Среди прочего, вы увидите:

  • Планетарный ряд
  • Набор групп узлов для блокировки шестерён
  • Набор из трёх муфт сцепления для блокировки других частей АПКПП
  • Гидравлическую систему
  • Большой зубчатый насос для перемещения жидкости по коробке

В центре внимания находится планетарный ряд . Размером с немаленькую дыню (в зависимости от автомобиля) он создаёт все различные передаточные числа. А всё остальное в АКПП фактически призвано помочь планетарному ряду делать своё дело.

Практически любой планетарный ряд АКПП состоит из трех основных компонентов (см. рис. ниже):

  1. Солнечная шестерня (жёлтая)
  2. Сателлиты и водилы сателлитов (красные)
  3. Зубчатый вал (эпицикл) (синяя окружность вокруг сателлитов)

Планетарный ряд АКПП

Каждый из этих трёх компонентов может быть вынут и заменён в случае сильного износа.

Теперь давайте взглянем, как работает планетарный ряд в действии: в таблице ниже приведены различные передаточные числа и то, как они получаются - чтобы посмотреть, нажмите на кнопку слева таблицы.

Таким образом, мы видим, что этот набор передач может производить все различные передаточные отношения без того, чтобы включить или выключить любую другую передачу. Но это ещё не всё - с двумя из этих "планетарок", расположенными в ряд, мы можем получить четыре передачи переднего хода и одну передачу заднего хода.

На самом деле большинство АКПП имеют не такую простую схему работы планетарного ряда - в современных авто в то время как эпицикл только один, внутри него перемещаются 2 и более солнечного вала с сателлитами, и описание такой схемы выходит далеко за пределы данной статьи.

Гидравлическая система, насосы и регуляторы в АКПП

Гидравлическая система автомата - это очень сложный узел каналов, по которым течёт масло и которые выполняют целый ряд немаловажных функций АКПП. Например, вот некоторые из особенностей автоматической коробкой передач:

  • Если автомобиль находится в режиме "драйв" (D), коробка передач автоматически выбирает передачу в зависимости от скорости автомобиля и положения педали газа.
  • Если Вы ускоряетесь сравнительно мягко, изменения будут происходить на более низких скоростях, чем если бы вы ускорялись на полном газу (так называемый режим "Eco", "Overdrive" и т.п. в зависимости от модели авто).
  • Если Вы отпускаете педаль газа, передачи будут переключаться на следующую более низкую передачу.
  • При перемещении рычага переключения на более низкую передачу (к примеру, из режима D в режим L), а автомобиль едет слишком быстро, то АКПП будет ждать, пока автомобиль не замедлится, и только затем включит пониженную передачу.
  • Если Вы установите рычаг коробки на вторую передачу (есть практически во всех моделях авто), то автомобиль никогда самостоятельно не будет переключать на другие передачи, даже в случае полной остановки, пока Вы не переместите рычаг переключения передач.

Так выглядит гидравлическая система АКПП

Гидравлическая система АКПП

Вы, наверное, видели то, как это выглядит раньше. Это действительно "мозг" автоматической коробки передач. На рисунке ниже Вы можете увидеть огромное количество каналов для обеспечения всех различных компонентов в коробке. Проходы формуются в металле и являются эффективным способом маршрутизации жидкости.

Насос

Типичный шестерёнчатый насос

Шестерёнчатый насос

Автоматические коробки передач имеют очень точный и аккуратно размещённый насос, который называется шестерёнчатым насосом . Насос, как правило, расположен в крышке коробки передач. Он обращает жидкость из отстойника в нижней части АКПП и подаёт её к гидравлической системе. Он также питает гидротрансформатор.

Регулятор

Регулятор в автомате - это умный клапан, который указывает системе, как быстро автомобиль собирается ускоряться. Таким образом, чем быстрее движется автомобиль, тем быстрее и больше регулятор подаёт масло в систему. Внутри регулятора расположен подпружиненный клапан, который открывается по мере того, как быстро крутится сам регулятор и таким образом регулирует количество подаваемого в систему масла.

Электронная система управления АКПП

Электронное управление коробкой передач, которое появляется всё чаще в новых автомобилях, всё ещё используют гидравлику для приведения в действие сцепления и других групп механизмов, но каждый гидравлический контур управляется с помощью электрического импульса. Это упрощает управление передачами и позволяет применять более продвинутые схемы управления.

Выше мы видели некоторые из стратегий управления, приводимые механическим воздействием. АКПП с электронным управлением имеют более сложные схемы управления. В дополнение к мониторингу скорости автомобиля и положения дроссельной заслонки, контроллер может контролировать обороты двигателя, если педаль тормоза нажата, и даже антиблокировочной тормозной системой. Используя эту информацию и передовые стратегии управления на основе интеллектуальной системы АКПП с электронным управлением передач может делать такие вещи, как:

  • Уменьшать скорость автоматически при спуске с горки для контроля скорости и уменьшения износа тормозов.
  • Повышать передачи при торможении на скользкой поверхности, чтобы увеличить тормозной крутящий момент от двигателя.
  • Запретить переключение на повышенные передачи, если автомобиль входит в поворот или едет по извилистой дороге.

howcarworks.ru