Что такое АКПП в машине

История создания

История появления коробки АКПП в ее классическом виде начинается на заре автомобилестроения. Три основных ее элемента были созданы и использовались в разных конструкциях автомобилей и лишь с появлением микропроцессоров были объединены в одном устройстве.

Первые двухступенчатые планетарные коробки использовались еще в двадцатые годы прошлого века на легендарных Ford T. Второй элемент – сервоприводы в системе управления работой коробки появились спустя десятилетие. Впервые полуавтоматические коробки стали применяться на автомобилях, выпущенных компаниями General Motors и Reo.

По-настоящему работоспособный автомат АКПП удалось сделать только с появлением гидромуфты, а позже и гидротрансформатора. Они использовались на легковых машинах американской компании Chrysler.

Объединение всех трех элементов и позволило инженерам решить все проблемы, связанные с автоматической передачей крутящего момента от двигателя на колеса транспортного средства.

Таким образом, технический прогресс и привел к появлению первых серийных автомобилей Buick, оснащенных двухступенчатой автоматической коробкой передач Dynaflow. Это уже был значительный шаг вперед, позволивший компенсировать значительные потери мощности на более ранних устройствах.

В последствии количество ступеней только возрастало, например, на Land Rover Evoque был установлен 9-диапазонный 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.

Устройство автоматической коробки передач

Автоматическая коробка передач имеет сложное строение и сам механизм, посредством которого обеспечивается переключение передач, сложен. Суть этого процесса сводится к включению и выключению муфт и тормозов посредством давления рабочей жидкости.

Есть несколько видов АКПП, которые имеют некоторые различия в конструкции, но основные элементы у них одинаковые.

• Гидравлический трансформатор (гидротрансформатор). Представляет собой металлический корпус, который заполнен специальной рабочей ATF-жидкостью (маслом). Его основная задача — передавать вращение от мотора к коробке переключения передач. По факту — это аналог сцепления в механической КПП. Состоит из насосного, турбинного и реакторного колес, блокировочной муфты и муфты свободного хода. Колеса имеют лопасти с отверстиями для циркуляции рабочей жидкости. Муфта свободного хода нужна, чтобы реакторное колесо могло вращаться в обратную сторону. Блокировочная муфта позволяет заблокировать гидротрансформатор при определенных режимах работы автомобиля.
• Планетарный механизм. Это редуктор, который переключает скорости в результате изменения передаточного числа на шестеренках. Состоит из: планетарных рядов (солнечная шестерня, сателлиты, коронная шестерня, водило), валов, барабанов с фрикционными муфтами, обгонной муфты и ленточного тормоза. Блокировка одного из элементов планетарного ряда приводит к передаче вращения и изменения крутящего момента. Планетарный ряд может блокироваться ленточным тормозом, обгонной муфтой и фрикционными муфтами. Планетарный механизм выполняет функции блока шестерней в механической коробке.
• Гидросистема. Состоит из масляной помпы, фильтра, толкателей, гидрораспределителя. Рабочая жидкость создает рабочее давление в коробке и защищает внутренние элементы от перегрева и коррозии.

Электронный блок управления. Собирает входящую информацию от педалей, систем АБС и ЕСП, датчиков, ручки АКПП и других систем, обрабатывает ее. После чего формирует сигналы, которые отправляются на исполнительные клапаны гидроблока. Блок управления регулирует работу фрикционных муфт и направляет потоки рабочей жидкости в ту или иную муфту, что ведет к переключению скорости. То есть блок управления — буквально «мозг» АКПП, он производит управление коробкой передач. Поломка блока управления ведет к переключению работы автомата в аварийный режим.

Устройство и принцип работы АКПП

В конструкцию автоматической коробки входят следующие элементы:

1. Гидротрансформатор – играет роль сцепления и обеспечивает плавность хода работы механизма. Основной функцией гидротрансформатора принято считать плавную передачу крутящего момента от маховика на вал АКПП.
2. Редукторы планетарного типа – последовательная передача крутящего момента.
3. Муфты фрикционного типа. По-другому, их принято называть «пакетами». Обеспечивают переключение передач. Обеспечивают связь между механизмами передач и разрывают ее.
4. Обгонная муфта. Играет роль синхронизатора и снижает нагрузку, возникающую при соприкосновении «пакетов». Кроме того, в некоторых конструкциях АКПП исключают возможность торможения двигателем, оставляя в работе повышенную передачу.
5. Валы и барабаны для соединения всех частей коробки.

Независимо от конструкции АКПП, все типы данной трансмиссии переключают передачи по одному и тому же принципу. Все переключения осуществляются при помощи перемещения масла внутри АКПП, посредством включения в работу тех или иных золотников. Управление золотниками может быть двух типов: электрическое или гидравлическое.

Гидравлический привод использует давление масла, создаваемое с помощью центробежного регулятора, который соединен с валом КПП. Кроме того, давление создается в тот момент, когда водитель нажимает на педаль газа. Таким образом, автоматика получает информацию о положении акселератора и выполняет необходимое переключение золотников.

В электрическом приводе используются соленоиды, которые установлены в золотниках и подключены к блоку управления АКПП. В большинстве случаев, этот блок имеет тесную взаимосвязь с ЭБУ двигателя. Получается, что переключение передач будет осуществляться в зависимости от положения дроссельной заслонки, педали газа, скорости движения автомобиля и многих других параметров.

Режимы у современных машин

Ниже подробнее рассмотрены особенности режимов, применяемых на современных моделях автомобилей с АКПП.

O/D Overdrive

Это аналог пятой скорости для механики, при быстром передвижении на трассе. Позволяет экономить топливо при езде от 50 км/ч.

Kick down

Отдельной позиции для селектора нет. Включается kickdown кнопкой, установленной в полу, под педалью газа.

Применяют, выжимая акселератор до упора и сразу плавно отпуская, если необходимо резко увеличить скорость машины для обгона в условиях плотного трафика, с одномоментным падением оборотов.

PWR Sport

При этом режиме трансмиссия позволяет переключать передачи, сохраняя скорость, с высокими оборотами мотора. Используют, если нужно быстро разогнаться.

Snow

В переводе означает зимнюю езду. Предполагает трогание с места и передвижение на низких передачах, не выше второй скорости.

Как работает автоматическая коробка передач?

При запуске двигателя в гидротрансформатор подается масло, давление начинает возрастать. Насосное колесо начинает двигаться, реактор и турбина неподвижны. При включении скорости и подачи бензина с помощью акселератора, насосное колесо начинает вращаться быстрее. Потоки масла начинают запускать вращение турбинного колеса. Эти потоки то отбрасывает на неподвижное реакторное колесо, то возвращает обратно к турбинному колесу, увеличивая его эффективность. Момент от вращения передаётся на колеса и автомобиль трогается с места. При достижении нужной скорости насосное и турбинное колесо двигаются одинокого быстро, при этом поток масла попадает на реактор уже с другой стороны (движение происходит только в одну сторону) и он начинается вращаться. Система переходит в режим гидромуфты. Если сопротивление на колесах растет (подъем в гору), реактор снова прекращает вращаться и обогащает крутящим моментом насосное колесо. Во время достижения необходимой скорости и момента, происходит смена передачи. Электронный блок управления подает команду, после чего тормозная лента и фрикционы тормозят пониженную передачу, а повышающее давление масла через клапан разгоняет повышенную, за счет этого и происходит переключение без потери мощности. При остановке двигателя или снижения скорости, давление в системе понижается и происходит обратное переключение. На выключенном двигателе гидротрансформатор находится не под давлением, поэтому запуск двигателя с «толкача» невозможен.

Устройство и принцип работы АКПП

Автоматическая коробка передач состоит из следующих основных узлов: гидротрансформатора, планетарного ряда, системы управления и контроля. Коробка переднеприводных автомобилей дополнительно содержит внутри корпуса главную передачу и дифференциал.

Гидротрансформатор

Чтобы понять, как работает АКПП, необходимо представлять себе, что такое гидромуфта и планетарная передача. Гидромуфта – устройство, состоящее из двух лопастных колес, установленных в одном корпусе, который заполнен специальным маслом. Одно из колес, называемое насосным, соединяется с коленвалом двигателя, а второе, турбинное, – с трансмиссией. При вращении насосного колеса отбрасываемые им потоки масла раскручивают турбинное колесо. Такая конструкция позволяет передавать крутящий момент примерно в соотношении 1:1. Для автомобиля такой вариант не подходит, так как нам нужно, чтобы крутящий момент изменялся в широких пределах. Поэтому между насосным и турбинным колесами стали устанавливать еще одно колесо — реакторное, которое в зависимости от режима движения автомобиля может быть либо неподвижно, 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. мы его трансформируем. Поэтому устройство с тремя колесами это уже не гидромуфта, а гидротрансформатор.

Планетарная передача

Но и гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в нужных нам пределах. Да и обеспечить движение задним ходом ему не под силу. Поэтому к нему присоединяют набор из отдельных планетарных передач с разным передаточным коэффициентом — как бы несколько одноступенчатых КПП в одном корпусе. Планетарная передача представляет собой механическую систему, состоящую из нескольких шестерён – сателлитов, вращающихся вокруг центральной шестерни. Сателлиты фиксируются вместе с помощью 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- планетарная передача), внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга.

Переключение передач осуществляется системой управления, которая на ранних моделях была полностью гидравлической, а на современных на помощь гидравлике пришла электроника.

Режимы работы

После покупки автомобиля с автоматической коробкой передач необходимо разобраться с правилами применения механизма. Процесс управления происходит через ручку, каждое положение которой предусматривает определенный режим работы. Количество таких позиций может меняться в зависимости от вида коробки-передач, модели автомобиля и других особенностей. Основные режимы:

• Р — парковка, «ручник». В этом положение ведущие колеса заблокированы.
• N — нейтральное положение. Вал и колеса разблокированы, но они не связаны с мотором. Режим применяется для перемещения автомобиля, к примеру, к месту ремонта.
• R — движение задним ходом. Для включения необходимо остановиться и нажать на тормоз.
• D — классический режим Drive, подразумевающий обычное перемещение авто.
• L — пониженная скорость / блокировка дифференциала.
• М — переход на самостоятельное переключение скоростей с помощью специальных кнопок (подрулевых лепестков).
• 2 — передача не больше 2-й.
• 3 — передача не больше 3-й.
• OD — режим овердрайва, необходимый для резкого набора скорости.
• W — устанавливается при поездках зимой в условиях плохой дороги. В таком случае движение начинается со 2-й скорости.
• S / PWR — спорт-режим для активной езды на максимальных оборотах.

Перевод в ручной режим рекомендуется при подъеме / спуске с горы, при движении по плохой дороге, при продолжительном обгоне и прохождении крутых виражей.

Роботизированная коробка передач (робот)

Роботизированная коробка представляет собой объединение механики и автомата. По сути, эта та же механическая коробка, только управление осуществляется не вручную рычагом переключения, а с помощью сервоприводов или мехатроником. Управление происходит через компьютерной блок, который принимает решение о переключении шестерни.  

Характерной особенностью робота, из-за которой его не любят многие автолюбители, являются рывки при переключении передач. Чтобы избавиться от этой проблемы, инженеры придумали систему с двумя сцеплениями. Такая модель установлена в Toyota Corolla. Переключения здесь более плавные, чем у однодискового робота, но хуже, чем у других коробок. Также отметим, что робот не очень “любит” пробки. Поэтому при выборе автомобиля для городской езды в плотном трафике учтите этот фактор.

Плюсы робота:

• стоимость ниже, чем у АКПП
• ремонтопригодность

Минусы роботизированной коробки:

• рывки при переключении
• низкая надежность управляющих механизмов и дисков сцепления

Бесступенчатая коробка передач (вариатор)

CVT или вариатор — это бесступенчатая коробка передач, которая допускает максимальную плавность вождения. Применяется на автомобилях с небольшими двигателями.

Принципиально состоит из двух конических шкивов и стального ремня. Вариатор допускает бесконечное передаточное отношение благодаря изменению эффективного диаметра шкивов. Т.е. по сути он является бесступенчатой КПП. Регулируя ширину зазора между конусами изменение скорости будет происходит постепенно, без рывков. Отвечает за эту регулировку электронный блок управления трансмиссией.

Минусы вариатора:

• сильная изнашиваемость ремней 
• высокая стоимость ремонта
• нежелательно брать на буксир другие ТС

Плюсы бесступенчатой трансмиссии:

• низкий расход топлива
• высокий КПД, экономия ресурса двигателя

Преимущества и недостатки коробки-«автомата»

Как уже отмечалось, весомыми преимуществами автоматических коробок передач, по сравнению с механическими, являются: простота и комфорт управления транспортным средством для водителя: сцепление выжимать не нужно, «работать» рычагом переключения передач – тоже. Особенно это актуально в поездках по городу, которые и составляют, в конечном итоге, львиную долю пробега автомобиля.

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. Современные автоматические коробки передач зачастую оборудованы дополнительными режимами, позволяющими подстраиваться под определённый стиль вождения –от спокойного до «резвого».

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». 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. Программа управления, контролируя износ фрикционных дисков, температуру масла, оперативно вносит необходимые коррективы в работу автоматической коробки передач.

https://youtube.com/watch?v=QrNJd0n8YP4

Как проверить уровень масла в коробке автомат

Чтобы проверить уровень масла в коробке автомат у большинства АКПП на верхней части корпуса имеется щуп для контроля уровня трансмиссионной жидкости (ATF), и при периодической проверке уровня масла в двигателе можно проверить и его, но многие автомобилисты эту проверку игнорируют или могут проводить ее не корректно. Для проверки уровня жидкости ATF необходимо выполнить несколько условий:

• автомобиль должен находиться на ровной поверхности;
• коробка передач должна быть прогрета до рабочей температуры (не менее 60°C);
• двигатель должен работать.

Цвет трансмиссионной жидкости может быть различным, но явно почерневшая, с “горелым” запахом, сигнализирует о проблемах в АКПП и ее замена, в большинстве случаев, не решает проблему при нарушениях в работе агрегата.

Убедиться в необходимости ремонта можно, взяв пробу трансмиссионной жидкости для проверки на наличие осадка из продуктов износа компонентов агрегата.

Что лучше – механика или автомат?

Как многие уже могли заметить, большинство российских автолюбителей отдают предпочтение МКПП. Одни эксперты считают, что это связано с менталитетом нации, другие – с установленными негативными стереотипами.

Другое дело американцы, 95% которых не представляют себе процесс вождения автомобиля, без наличия автоматической коробки. Но это совсем не удивляет, ведь АКПП была придумана американскими инженерами, которые хотели упростить жизнь водителей.

В России также наблюдается рост популярности автомата, но, как утверждают эксперты и аналитики, россияне не умеют правильно использовать автоматическую коробку. Каждый день в автомастерские обращается масса автолюбителей с неисправностями, основной причиной которых как раз и является неправильная эксплуатация.

Как пользоваться автоматической коробкой передач

Базовые правила эксплуатации:

• Поставьте ручку в положение «Р». Если этого не сделать, машина не заведется.
• Нажмите тормоз.
• Поверните ключ в замке зажигания. В некоторых моделях это необходимо для разблокировки коробки-автомат.
• Запустите двигатель.
• Прогрейте коробку-передач, если эксплуатация происходит зимой. Переведите ручку во все положения, делая небольшую паузу в каждой из позиций.
• Поставьте ручку в позицию «D».
• Плавно отпускайте тормоз для начала движения.
• Жмите на газ. Учтите, что от активности нажатия зависит активность разгона. Зимой первые 10 км желательно соблюдать небольшой скоростной режим (около 20 км /ч).

Если нужно остановить машину, отпустите газ и жмите на тормоз, а для выхода из авто переместите переключатель в позицию «Р». Применение нейтрали в пробках не рекомендуется из-за риска повреждения механизма. Помните, что цена АКПП высокая, поэтому лучше поберечь механизм и использовать режим Drive, а останавливаться тормозом.

Основные условия эксплуатации АКПП

В процессе эксплуатации коробки владельцу необходимо соблюдать ряд правил, которые продлевают ресурс агрегата. Особенно это касается зимней эксплуатации. Помимо этого, коробка накладывает некоторые ограничения на эксплуатацию, которые также необходимо помнить и соблюдать.

Эксплуатация автоматической коробки зимой

Для прогрева коробки при отрицательной температуре воздуха необходимо:

1. Запустить двигатель и дать ему поработать 2-3 минуты.
2. Сесть за руль, удерживая ногой тормоз начать переводить селектор по всем позициям. На каждой позиции требуется давать задержку на 8-10 секунд. Рекомендуется греть коробку еще 5-6 минут, периодически переводя селектор по кругу.
3. Начать движение плавно, не утапливая педаль газа более чем на треть. Прогреть коробку на плавном режиме движения в течение нескольких километров пути.

Перед началом зимней эксплуатации рекомендуется заменить жидкость в коробке, если ее пробег приблизился к 50 тыс. км.

Что не стоит делать с АКПП?

Для обеспечения ресурса коробки владельцу не следует производить следующие манипуляции:

1. Не следует включать нейтральное положение при движении накатом, поскольку в этом случае не обеспечивается смазка и теплоотвод узлов коробки. Злоупотребление движением накатом может стать причиной износа и подгорания фрикционных дисков и пластин в муфтах.
2. Запрещено переключать режимы движения вперед и назад без полной остановки автомобиля и вращающихся частей в коробке. При переключении необходимо удерживать автомобиль рабочим тормозом. Известны случаи поломки шестерен и картера коробки. Именно по этой причине не разрешается выбираться из грязи или снежного заноса путем раскачивания автомобиля.
3. Нельзя использовать автоматическую коробку в качестве стояночного тормоза.
4. Нельзя буксировать автомобиль. Машины с автоматической коробкой буксируются только с загрузкой ведущих колес на тягач.
5. Запрещено давать повышенную нагрузку на холодную трансмиссию. Для прогрева коробки требуется больше времени, чем на нагрев двигателя, поэтому первые 7-10 км пути рекомендуется двигаться на малой скорости без рывков и ускорений.
6. Избегать движения по бездорожью с пробуксовкой колес.
7. Не рекомендуется использовать автомобили с автоматическими коробками для буксировки тяжелого прицепа.

Типичные неисправности автоматической коробки передач

Некоторые распространенные неисправности:

1. Поломки кулисы переключения, которые не позволяют переключать режимы работы. Ремонт заключается в замене сломанных или изношенных деталей. На некоторых машинах доступ к механизму переключения затруднен, поэтому может потребоваться демонтаж коробки или подрамника вместе с силовым агрегатом и коробкой.
2. Течь рабочей жидкости через сальники или уплотнительные прокладки. Проблема решается заменой изношенных деталей и сменой жидкости и фильтра.
3. Блокировка работы коробки из-за выходи из строя управляющей электроники. В процессе ремонта меняются блоки и жгуты проводки.
4. Коробка не позволяет двигаться вперед, но задняя передача работает. Причиной является износ муфт, заедание или засорение клапанов.
5. Не работает задняя передача и часть передач переднего хода. Причиной поломки является износ одной из рабочих муфт или поломка гидравлических магистралей, обеспечивающих работу узла.
6. При попытке переключить селектор и начать движение происходит толчок, режим переключается, но движение не начинается. Это является симптомом поломки гидротрансформатора или недостаточного уровня масла. Возможно засорение фильтра продуктами износа, из-за чего не обеспечивается необходимая производительность и давление в гидравлической системе коробки.
7. Возможно движение вперед только на одной скорости. Причина — износ муфт, обрыв манжеты привода муфты, заедания клапанов блока.
8. Металлические шумы при движении указывают на износ подшипников или шестерен. Ритмичный металлический стук на холостом ходу сигнализирует об износе дисков в одной из муфт.
9. Проблема с движением автомобиля после прогрева коробки, при этом на холодную коробка работает нормально. Дефект возникает в результате износа или поломки лопаток на крыльчатках насоса или турбины.

При возникновении проблем с автоматической коробкой владельцу необходимо обратиться в специализированный сервис. Попытки самостоятельного ремонта могут привести к необратимым последствиям и необходимости замены коробки в сборе.

 Загрузка …