Главная › Новости

Комплексная доработка АКПП

Опубликовано: 29.09.2018

Комплект динамических поворотников Land Cruiser 200 (Перед+зад+синхронизация)

Серьезная доработка мотора потребует ревизии всех его систем и узлов, в том числе тормозов , подвески и, конечно же, трансмиссии . При этом большинство тюнеров, как правило, не любили связываться с автоматами , считая их бесперспективными для модернизации.

Времена меняются, и автоматические коробки передач , став совершенее, уже рассматриваются конструкторами и гонщиками как приоритетный тип трансмиссии в спортивных машинах. Смена пар и рядов в КПП с ручкой тоже постепенно уступает место работам по усилению автоматов в предпочтениях многих самостоятельных тюнеров, но прежде чем перечислить направления и методы подобных работ, обобщенно рассмотрим конструкцию АКПП . Не всех, а только наиболее распространенных и традиционных гидромеханических вариантов. Причем поскольку описание гидравлической теории, да и чтение подобного текста, пожалуй, превышает все разумные рамки усидчивости подавляющего числа людей, то ограничимся общими принципами работы основных узлов — планетарного механизма , фрикционов с ленточным тормозом, гидротрансформатора, сервомеханизма переключения и блока управления .

Планетарный механизм

До недавнего времени, за крайне редким исключением, все производители строили АКПП на основе планетарных редукторов. Основное преимущество такого механизма перед иными возможными конструкциями состоит в его компактности и простоте изменения передаточного отношения. Достаточно затормозить одно из трех звеньев — солнечной шестерни, водила сателлитов и эпицикла — для получения разных режимов трансмиссии . Теоретически возможно получить три ступени с одного ряда. Правда, смена направления потока мощности на входе в автомобильную коробку требует чрезмерно сложных конструктивных решений, поэтому приводным звеном всегда является солнечная шестерня , что ограничивает получение на одном планетарном ряду не более двух разных скоростей вращения. Расширение диапазона передаточных отношений достигается за счет системы из работающих совместно нескольких муфт , внутри барабанов которых расположены планетарные механизмы . Чаще всего в гидромеханических автоматах число планетарных рядов на один меньше, нежели количество переключаемых скоростей.

.

Пакеты фрикционов и тормозные ленты

За торможение звеньев планетарного ряда отвечают фрикционы и тормозные ленты . Фрикционы представляют собой пакет дисков сцепления мокрого типа , одна половина из которых имеет зацепление на центральную втулку, а другая — на барабан муфты . Диски сжимаются поршнем, активирующимся давлением трансмиссионной жидкости . В большинстве случаев используется один такой пакет на каждый ряд в АКПП . Встречаются трансмиссии, где используют пакеты фрикционов и для расширения диапазонов передаточного отношения в пределах одного ряда, но такие конструкции менее популярны вследствие их громоздкости. Остановку барана муфты с эпициклом планетарного ряда , что увеличивает скорость вращения водила сателлитов , осуществляют ленточным тормозом. Тормозная лента компактнее фрикционов , а принцип ее действия смягчает ударные нагрузки на детали трансмиссии в момент переключений . Главное отличие между автоматическими коробками различных моделей заключается в очередности методик перехода на другую ступень. В одних для включения следующей передачи применяется тормозная лента , а в других для смены передачи такого же ранга используют пакет фрикционов . Разный подход при конструировании диктуется множеством параметров, среди которых: скорость и плавность переключений ( фрикционы срабатывают быстрее и жестче), уровень крутящего момента в момент переключения, компоновочные решения. Например, преимущество использования пакета фрикционов для включения ступени в сравнении с методикой перехода на такую же ступень посредством тормозной ленты состоит в том что, при переходе на следующую ступень не происходит задержки из-за ожидания роспуска тормоза . Для большинства водителей это не является значимой вещью. А вот для тех. кто планирует использовать машину, например, в дрэге , эта разница существенна, поскольку от быстроты переключений на определенных передачах многое зависит в гонке. Впрочем, эта разница нивелируется применением специальных шифт-китов .

[1] Простейший Shift Kit .

[2] Барабан муфты со стальными дисками фрикционов .

[3] Лента тормоза .

[4] Пакет фрикционов .

[5] Гидротрансформатор .

Гидротрансформатор

Функцию сцепления при передаче крутящего момента от двигателя к гидромеханической коробке традиционно выполняет гидротрансформатор . В отличие о простой гидромуфты , состоящей из насосного и турбинного колес , гидротрансформатор снабжен неподвижным относительно корпуса внутренним реакторным колесом , лопасти которого меняют направление потоков трансмиссионной жидкости, организуемых насосной половиной муфты. Такая конструкция увеличивает коэффициент передачи крутящего момента на низких оборотах и при росте нагрузки на ведомом турбинном колесе , например, при движении в горку. То есть гидротрансформатор расширяет передаточный диапазон трансмиссии . Правда, на средних оборотах эти внутренние лопасти становятся уже помехой для высокого КПД , и реакторное колесо растормаживают, позволяя ему вращаться вместе с маслом. Тем самым трансформатор превращается в обычную гидромуфту . В современных конструкциях в режимах, не требующих преобразования крутящего момента, во избежание высоких потерь турбинное и насосное колеса жестко связывают друг с другом фрикционами.  

Блок клапанов

Блок клапанов , или корпус клапанов , часто называемый мозгом автоматической коробки , как правило, представляет собой систему каналов в металлической плите, действительно напоминающих мозговые извилины. Вот только умственная деятельность этого узла с развитием электроники постепенно снижается до уровня приводного исполнительного сервомеханизма. Команды же раздает компьютер, управляющий соленоидами , которые установлены в корпусе клапанов и направляют поток трансмиссионной жидкости к соответствующим пакетам фрикционов или тормозным лентам. Подобная схема обеспечивает практически прецизионную точность момента и длительности переключений в зависимости от темпа разгона, оборотов мотора, нагрузки и кучи других параметров. Каждый из множества клапанов в корпусе имеет строгое назначение и назван по имени возложенной на него функции. Каждый клапан переключения отвечает на специфический диапазон давления. Например, клапаны переключения 2-3 активизирует переход со 2-й передачи вверх на 3-ю, а клапан 3-2 обеспечивает переключение вниз. Причем число клапанов, работающих при смене передачи больше количества сервоприводов переключающихся элементов, задействованных в этом процессе. Допустим, в клапан переключения 1-2, ответственный за механизм смены передаточного отношения первой скорости на вторую, подается давление его срабатывания. Но открытию соответствующей масляной магистрали сопротивляется дроссельный клапан .

Если автомобиль ускоряется при легком нажатии акселератора , то это влияние на клапан переключения незначительно, и трансмиссия перейдет на вторую ступень. Когда же автомобиль ускоряется интенсивно, жидкость от дроссельного клапана оказывает большее противодавление на клапан переключения. Это ведет к тому, что давление, при котором магистраль привода переключения откроется, должно быть выше (соответственно выше и скорость автомобиля) для перехода на вторую ступень. До эпохи повальной компьютеризации автомобилей корпус клапанов был взаимосвязан с множеством гидравлических, механических и вакуумных регуляторов без электронных посредников. Частично подобные схемы сохранилась и сегодня, а цифровые блоки управления лишь получают от них входящие сигналы. В машинах перевод в положение Drive селектора передач , который выполнен не в виде ультрасовременного джойстика, непосредственно активирует клапан, подающий давление к фрикционам 1-й ступени . Электронный же блок управления в этот момент контролирует скорость автомобиля и положение дросселя для определения оптимального времени и быстроты перехода на 2-ю ступень. Во многих АКПП клапаны, контролирующие линейное давление в системе и давление, подаваемое на клапаны переключения , подчиняется механическим регуляторам, так же, как и клапан ограничения диапазона переключений, отвечающий за открытие только тех масляных контуров клапанного блока, что заданы селектором. Полностью отказаться от гидравлики конструкторы не торопятся ввиду того, что она прекрасно справляется с уменьшением ударных нагрузок при смене ступеней. Для усиления подобного эффекта магистрали встраивают специальные масляные аккумуляторы . Обеспечить плавное, но быстрое срабатывание электрических соленоидов пока технологически дорого, но их внедрение в гидравлическую схему сервомеханизма гидроавтоматов привело к существенному упрощению клапанного блока.

Электронный блок управления

Возможности считывать информацию, производить вычисления и отдавать команды у электронного блока управления трансмиссией ( transmission control unit, TCU ) несоизмеримо выше, по сравнению устройств с механической связью. Именно поэтому TCU отбирает функции „мозгового центра" АКПП у гидравлического блока клапанов . Типичный современный TCU получает входящие сигналы отдатчиков скорости автомобиля, скорости вращения колес, положения дроссельной заслонки , вращения входного вала трансмиссии , температуры трансмиссионной жидкости, от системы контроля тяги , модуля круиз-контроля , „kick down''- активатора и множества других контроллеров. Выходящие же сигналы-команды отправляются к клапанам переключения скоростей, контроля давления, включения гидротрансформатора , ЭБУ двигателя и другим контроллерам. В наиболее продвинутых конструкциях TCU входит в состав блока управления двигателем или, по крайней мере, получают сигналы от него, тогда как у большинства проектов постарше датчики часто дублировались. Современные TCU настолько сложны и производят расчет выходящих команд на основании такого количества параметров, что вариативность сценария работы АКПП практически бесконечна.

Например, кроме определения текущей скорости, блок управления высчитывает, находится ли машина на подъеме или спуске для перехода не просто на другую ступень, но адаптации момента и продолжительности размыкания гидротрансформатора ради снижения потребления топлива или нагрузок на трансмиссию. В карты электронного блока записано определение неблагоприятных дорожных условий по сигналу отладчика контроля тяги, благодаря чему коробка может перейти на схему с более ранними переключениями передач и исключения блокировки гідротрансформатора Электроника также контролирует и состояние компонентов самой КПП , предотвращая, среди прочего, перегрев трансмиссионной жидкости. А обратная связь с ЭБУ двигателя позволяет организовать изменение угла опережения зажигания и подачи топлива в течение тех миллисекунд, которые необходимы для смены ступени, что особенно важно при разгоне на полном дросселе. Весь комплекс доработок АКПП можно разделить на три составляющие. Две первые направлены на изменение сценария, а также и быстроты переключений. Третья вытекает из роста нагрузки на трансмиссию вследствие повышения отдачи мотора и осуществления первых двух изменений в АКПП — усиление компонентов и забота о их надежности.  

Момент переключений

Так же как и для изменения алгоритма управления двигателем, посредством дополнительного блока управления, для автоматических трансмиссий выпускаются электронные блоки , с помощью которых можно корректировать логику смены ступеней . В отличие от заводских TCU , пропускающих через себя большие потоки информации, дополнительные устройства ( Transmission Programmer или Shift Controller ), предлагаемые на вторичном рынке для тюнинга и спорта, получают только те сигналы, которые необходимы только для управления трансмиссией: частота вращения двигателя, скорость автомобиля, положение дросселя, положение рычага переключения передач.

Среди контроллеров переключений есть как жестко предназначенные для определенных марок автомобилей и трансмиссий с заранее прописанными несколькими режимами работы (по цене производителя от $150), так и универсальные устройства (от $800). Универсальные контроллеры позволяют записывать несколько сценариев работы трансмиссии: экономичный, спортивный, гоночный, движение с прицепом и т.п., вплоть до жесткой привязки переключений к оборотам мотора. И те, и другие продукты охватывают большинство популярных у тюнеров марок машин. Несколько реже встречаются прошивки заводских блоков управления трансмиссией , хотя возможно¬сти их, естественно выше.

Ревизия логики переключений также достигается заменой компонентов блока клапанов . Благодаря таким китам меняется не момент смены ступеней, хотя длительность удержания низшей передачи при полном дросселе может увеличиться, а скорость переключений, диапазон принудительного их ограничения, корректировка режима „kickdown", блокировки гидротрансформатора и некоторые другие параметры. В подобный Reprogramming kit (от $150) входят все необходимые прокладки , кольца клапаны , пружины для монтажа в гидравлическую составляющую мозгов автоматической трансмиссии . В зависимости от конструкции и набора компонентов RK позволяет подготовить машину под определенный режим эксплуатации, который оговорен инструкцией производителя. Естественно, такой набор для модернизации не универсален и предназначен для конкретной модели коробки.

[1] Reprogramming

[2] Корпус клапанов

Скорость переключений

Составной частью или частным случаем Reprogramming kit'oe можно считать так называемые Shift kit'fai , обеспечивающие сокращение времени на смену передачи. После тюнинга мотора становится особенно критична длительность полуразомкнутого состояния пакета фрикционов, во время которой из-за быстрого локального перегрева и износа они приходят в негедность. Простейший Shift kit , повышающий давление в магистрали привода фрикционов за счет измененных характеристик клапанов и пружин, предназначенный для повседневной эксплуатации автомобиля, обойдется порядка $30-40. В некоторых случаях быстроту переключений можно увеличить и регулировкой давления трансмиссионной жидкости в системе (особенно удобно в конструкциях почтенного возраста, где за это отвечает один соленоид), перекалибровкой отверстий в пластине корпуса клапанов и картере жиклеров . Но это специфично для каждой конкретной модели и доступно только опыту мастеров. Им есть, зачем углубляться в теоретические аспекты гидравлики. Однобокий подход обычно таит неприятности. Рост давления в сервоприводе пакета фрикционов и ускорение их замыка¬ния ведет к увеличению ударных нагрузок на дисках. Причем степень этих нагрузок повышается нелинейно, так как элементы гидравлической системы, призванные смягчать работу в штатных условиях, могут стать источником колебаний в гидроприво¬де. Эти колебания приводят к дискретному проскальзыванию фрикционов практически при максимальном сжатии, что еще более развивает процесс их износа. Устранить это явление возможно пересмотром объемов бустеров, увеличением производительности масляного насоса и пересмотром параметров, а иногда и вовсе устранение стандартных элементов смягчения работы гидравлики, отличающихся в разных моделях. Без перечисленных мер давление не стоит делать более 30-35% от стоковых настроек. Комплексно же прокачанный „автомат" допускает рост этих цифр в 2,5 раза.

НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ В НОВЫХ УСЛОВИЯХ

Повышение степени надежности тюнинговой АКПП лежит в плоскости применения конструктивно измененных готовых деталей. Без доработанных основных механических элементов многие модели АКПП не перенесут повышение мощности более чем на 40-50%.

Серьезные намерения обязывают начинать работы с выбора маслонасоса , допустим, с большим количеством лопастей или проверки характеристик штатного, если машину готовят не к экстремальным условиям.

В производственных программах многих изготовителей присутствуют комплекты усиленных пакетов фрикционов . Причем, как правило, в подобный кит входят не только диски с накладками из кевлара увеличенной площади контакта, а еще и усиленная тормозная лента, прокладки и маслоудерживающие кольца . Некоторые фирмы добавляют в сюда еще и детали для переборки нажимного поршня и корпуса клапанов . Подобный полный комплект потянет порядка $600.

Естественно, особое внимание при тюнинге АКПП необходимо уделять температуре трансмиссионной жидкости. Перегрев ее всего на несколько градусов приводит фатальному снижению срока службы деталей коробки. За постоянство температуры отвечают дополнительные кулеры. Простой универсальный охладитель обойдется от $60-70. Конструкции с автономным вентилятором стоят от $250. Картер увеличенного объема, также влияющий на температурный режим — порядка $200-300.

Из-за конструктивных особенностей планетарного механизма , менять количество зубьев в зацеплении, как в привычных механических коробках передач не получится, но усиленные шестерни для некоторых моделей коробок предлагаются на вторичном рынке. Попадаются и планетарные ряды с большим количеством сателлитов. Выбор по моделям, правда, очень узок. Усиленные барабаны муфт найти проще, как и поршни муфт с увеличенными в 1,5 раза прижимной силой и надежностью. Еще шире выбор гидротрансформаторов с градацией эффективности по оборотам (от $400-600 до $1 200-1500). На вторичном рынке можно встретить как и доработанные автоматические коробки в сборе (порядка $3000-5500), так и сборные отдельные узлы, например, готовые к монтажу блоки клапанов (от $600).